Отстойники водоснабжения

1.Классификация отстойников

Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым  в практике способом выделения из сточных вод грубодисперсных  примесей, которые под действием  гравитационной силы оседают на дно  отстойника или всплывают на его  поверхность.

В зависимости  от требуемой степени очистки  сточных вод отстаивание применяется  или в целях предварительной  их обработки перед очисткой на других, более сложных сооружениях, или  как способ окончательной очистки, если по местным условиям требуется  выделить из сточных вод только нерастворенные (осаждающиеся или всплывающие) примеси.

В зависимости  от назначения отстойников в технологической  схеме очистной станции они подразделяются на первичные и вторичные. Первичными называются отстойники перед сооружениями для биологической очистки сточных вод; вторичными — отстойники, устраиваемые для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку.

По режиму работы различают отстойники периодического действия, или контактные, в которые сточная вода поступает периодически, причем отстаивание ее происходит в покое, и отстойники непрерывного действия, или проточные, в которых отстаивание происходит при медленном движении жидкости. В практике очистки сточных вод осаждение взвешенных веществ производится чаще всего в проточных отстойниках.

Контактные отстойники применяют для обработки небольших  объемов сточных вод.

По направлению  движения основного потока воды в  отстойниках они делятся на два  основных типа: горизонтальные и вертикальные; разновидностью горизонтальных являются радиальные отстойники. В горизонтальных отстойниках сточная вода движется горизонтально, в вертикальных — снизу вверх, а в радиальных — от центра к периферии.

К числу отстойников  относят и так называемые осветлители. Одновременно с отстаиванием в этих сооружениях происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных веществ.

Содержание нерастворенных примесей (взвешенных веществ), выделяемых первичными отстойниками, зависит от начального содержания и от характеристики этих примесей (формы и размера  их частиц, плотности, скорости их осаждения), а также от продолжительности  отстаивания. Основная масса грубодисперсных  взвешенных веществ выпадает в осадок в течение 1,5 ч. Скорость осаждения и полнота выделения из воды тонкодисперсных частиц зависят от их способности к агломерации.

Допустимое остаточное содержание взвешенных веществ —  вынос из первичных отстойников  — устанавливается в зависимости  от типа био-

логических окислителей  для последующей очистки сточных  вод. В соответствии с этим принимается  продолжительность отстаивания.

Из отстойников  перед биофильтрами и аэротенками на полную очистку не должно выноситься взвешенных веществ более 150 мг/л. Продолжительность отстаивания городских сточных вод в этом случае должна быть 1,5 ч.

Выбор типа, конструкции  и числа отстойников должен производиться  на основе технико-экономического их сравнения  с учетом местных условий.

Вертикальные  отстойники применяют обычно при  низком уровне грунтовых вод и  пропускной способности очистных сооружений до 10 000 м³/сутки. Горизонтальные и радиальные отстойники применяют независимо от уровня грунтовых вод при пропускной способности очистных сооружений свыше 15 000—20 000 м³/сутки. Радиальные отстойники с вращающимся распределительным устройством применяют на станциях пропускной способностью более 20 000 м³/сутки при исходной концентрации взвешенных веществ не более 500 мг/л.

Основными условиями  эффективной работы отстойников  являются: установление оптимальной  гидравлической нагрузки на одно сооружение или секцию (для данных начальной  и конечной концентраций сточной  воды и природы взвешенных веществ); равномерное распределение сточной воды между отдельными сооружениями (секциями); своевременное удаление осадка и всплывающих веществ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Горизонтальные отстойники

Горизонтальный  отстойник представляет собой прямоугольный  в плане резервуар, разделенный  на несколько отделений (рис.1). Обычно строят два или несколько параллельно работающих отделений отстой-пика, чтобы при чистке или ремонте одного из них не выключать из работы все сооружения.

 

Рис. 1. Горизонтальный отстойник из сборного железобетона (Гипрокоммунводока-

нал)

/—трубопровод  для отвода сырого  осадка и опорожнения;  2 и 4— лотки площадью сечения соответственно 800X900 и 600X900 мм; 3 и 14 — дюкеры для подачи сырой сточной воды соответственно d=700 и d=1000 мм; 5—впускные отверстия; 6 — скребковая тележка; 7 — жиросборный хоток, й = =•400 мм; 8 — ребро водослива; 9 — фронтальная тележка; 10 — жиропровод, d=200 мм — самотечный трубопровод для отвода сырого осадка и жира для опорожнения. 12—аварийный дюкер площадью сечеиия 1200X1200 мм; 13 — самотечный трубопровод для отвода сырого осадка и опорожнения, d—200 мм; /5 —шиберы 400ХЬ00 мм; /б — дюкер для отвода осветленной воды, d=700 мм

Высота борта  отстойника над поверхностью воды обычно не превышает 0,4 м.

Между проточной  и иловой частью отстойника предусматривается  нейтральный слой высотой 0,4 м.

Ширина отстойника принимается в зависимости от способа удаления из него осадка, однако с таким расчетом, чтобы число  отделений отстойника было не менее  двух. Обычно эта ширина не превышает 9 м. Ширину отстойника целесообразно  увязывать с шириной аэротенков (б и 9 м), чтобы иметь возможность объединить эти сооружения в секции.

Имеющиеся унифицированные  сборные панели высотой 3,6 и 4,8 м для  прямоугольных емкостей позволяют  подобрать по глубине проточной  части два типоразмера горизонтальных отстойников—3,2 и 4,4 м.

Осадок из отстойников  удаляется под гидростатическим давлением и с помощью различных  механизмов (скребков, насосов, элеваторов и др.).

Основными преимуществами горизонтальных отстойников являются: малая глубина, хороший эффект очистки, возможность использования одного сгребающего устройства для нескольких отделений. К недостаткам их относится  необходимость применения большего числа отстойников вследствие ограниченной ширины. 
 
 
 
 

3.Вертикальные отстойники

Вертикальный  отстойник представляет собой круглый в плане резервуар с коническим днищем.

Сточная вода подводится к центральной трубе и спускается по ней вниз. При выходе из нижней части центральной трубы она  меняет направление движения и медленно поднимается вверх к сливному желобу. При этом из сточной воды выпадают грубодисперсные примеси, плотность которых больше плотности сточной воды. Для лучшего распределения воды по всему сечению отстойника и предотвращения взмучивания осадка опускающейся водой центральную трубу делают с раструбом, ниже которого устанавливают отражательный щит.

Каждая частица  нерастворенных примесей, поступившая  в отстойник, стремится двигаться  вместе со слоем воды вверх с той  же скоростью V, с какой движется вода; в то же время под действием силы тяжести она стремится вниз со скоростью и₀, зависящей от размера и формы частиц, их плотности и вязкости жидкости.

Сточная вода содержит механические примеси различной  гидравлической крупности, поэтому  при протоке ее в отстойнике с  какой-либо постоянной скоростью  v частицы этих примесей будут занимать самые различные положения. Одни из них (при u₀>v) быстро осаждаются на дно отстойника, другие (с u₀ = v) находятся во взвешенном состоянии, третьи (с u₀<iv) увлекаются вверх. Последние на своем пути встречают зону воды с массой взвешенных частиц, так называемый взвешенный слой. Проходя его и сталкиваясь с более крупными частицами, мельчайшие частицы укрупняются, что способствует их осаждению.

Для бытовых  сточных вод величину v принимают равной 0,7 мм/с. Продолжительность отстаивания зависит от требуемой степени осветления сточных вод и принимается в пределах от 30 мин (перед полями фильтрации) до 1,5 ч (перед аэротенками и биофильтрами).

Уровень воды в  отстойнике определяется гребнем переливного (сборного) желоба, в который поступает  отстоенная вода. Отсюда она направляется на последующую очистку. Взвешенные вещества, выделившиеся из сточной воды, образуют осадок (примерно 0,8 л/сутки по расчету на одного жителя), скапливающийся в иловой части отстойника, вместимость которой рассчитывают на двухсуточный объем осадка.

Осадок из вертикальных отстойников удаляют под действием  гидростатического давления через  иловую трубу диаметром 200 мм, выпуск которой расположен на 1,5—2 м ниже уровня воды в отстойнике. Влажность  осадка 95%.

Вертикальные  отстойники имеют преимущества по сравнению  с горизонтальными; к числу их относятся удобство удаления осадка и меньшая площадь, занимаемая сооружением. Однако они имеют и ряд недостатков, из которых можно отметить: а) большую глубину, что повышает стоимость их строительства, особенно при наличии грунтовых вод; б) ограниченную пропускную способность, так как диаметр их не превышает 9 м.

Вертикальный  отстойник новой конструкции  с нисходяще-восходящим потоком  сточной воды представляет собой  круглый резервуар с периферийным лотком для сбора осветленной  воды. Отличие этого отстойника от типового заключается в том, что центральная труба замене-

на не доходящей  до дна полупогружной перегородкой, разделяющей площадь отстойника на две равные части, а впускное устройство выполнено на внутренней поверхности перегородки по всему периметру в виде переливного зубчатого распределителя с затопленным отражательным козырьком (рис. 4.33).

Сточная вода поступает  по лотку (или по трубе) в приемную камеру, а затем в лоток, имеющий  зубчатый водослив, из которого вода равномерно переливается и движется по периметру  внутренней части отстойника. Отражательный  козырек меняет направление движения воды с вертикального на горизонтальное. По мере продвижения от перегородки к центру вода опускается вниз, распределяясь равномерно по всему сечению внутренней нисходящей части отстойника. При движении сточной воды вниз с малыми скоростями поток теряет свою транспортирующую способность, благодаря чему происходит осаждение взвешенных частиц. Интенсивное разделение жидкой и твердой фаз происходит на повороте потока. Далее вода движется восходящим потоком, переливается через борт сборного лотка и отводится через отводную трубу. Всплывающие вещества скапливаются у воронки и периодически удаляются через трубу. Осадок удаляется под гидростатическим давлением по иловой трубе.

Вертикальный  отстойник этого типа увеличивает  эффект задержания взвешенных веществ  до 60—70% или при сохранении эффекта  осветления обычного вертикального  отстойника увеличивает пропускную способность примерно в 1,5 раза.

В Институте  городского хозяйства МКХ УССР разработаны  конструкции вертикальных отстойников  с нисходяще-восходящим потоком  для нескольких типоразмеров. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.Радиальные отстойники

Радиальный отстойник  представляет собой круглый в  плане резервуар (рис. 4.34). Сточная  вода подается в центр отстойника снизу вверх и движется радиально  от центра к периферии. Особенностью гидравлического режима работы радиального  отстойника является то, что скорость движения воды изменяется от максимального  его значения в центре отстойника до минимального у периферии. Плавающие вещества удаляются с поверхности воды в отстойнике подвесным устройством, размещенным на вращающейся ферме, и поступают в приемный бункер или в сборный лоток.

Выпадающий осадок с помощью скребков, укрепленных  на подвижной ферме, сдвигается в  приямок отстойника. Частота вращения подвижной фермы 2—3 ч^-1; вращение осуществляется с помощью периферийного привода с тележкой на пневмомашине. Осадок удаляется по трубопроводу с помощью плунжерных и центробежных насосов, установленных в расположенной рядом насосной станции. Всплывающие вещества отводятся в жиросборник.

Осветленная вода поступает в круговой сборный  лоток через один или через  оба его борта, являющихся водосливами. В целях обеспечения более  надежного выравнивания скорости движения воды на выходе из отстойника водосливы  сборных лотков выполняют зубчатыми. Нагрузка на 1 м водослива не превышает 10 л/с.

В РФ радиальные отстойники строят диаметром 18—54 м (табл. 4.20), а на зарубежных очистных станциях — диаметром 6—60 м и более.

Радиальные отстойники применяют в качестве как первичных, так и вторичных. Отношение диаметра отстойника к его глубине у периферийного водосборного лотка принимают от 6 до 12. Отстойники задерживают до 60% взвешенных веществ.

 

Рис 2 Первичный радиальный отстойник

/ — илоскреб 2 — распределительная чаша 3 — подводящий трубопровод 4 — трубопровод сырого осадка, Ь — жиросборник, б—насосная станция, 7—отводящий трубопровод