Водоотведение и очистка сточных вод
 Скачать 2.75 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра комплексных систем водоснабжения ВОДООТВЕДЕНИЕ И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД (часть II) Очистка сточных вод курс лекций для студентов специальности Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения Краснодар, 2008 2 УДК 628.3 (075.8) Рецензент - заведующий кафедрой гидравлики и сельскохозяйственного водоснабжения Кубанского государственного аграрного университета, д.т.н., профессор Е.В. Кузнецов Курс лекций рассмотрен на заседании кафедры комплексных систем водоснабжения (протокол № 7 от 03.03.2008 г) и рекомендован к изданию методической комиссией факультета водоснабжения и водоотведения (протокол № 8 от 07.04.2008 г. Свистунов Ю.А. Водоотведение и очистка сточных вод (часть II) Очистка сточных вод / Курс лекций для студентов специальности Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения- Краснодар Куб.ГАУ.-2008.- 133 с. В лекциях рассмотрены конструктивные особенности основных звеньев механической и биологической очистки сточных вод. Рассмотрены современные технологии биохимической очистки и процессы глубокого удаления биогенных веществ из сточных вод. 3 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ. 4 1 МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД …………………………….. 5 1.1 Методы очистки сточных вод ………………………………………... 5 1.2 Схемы очистных станций 2 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД 13 2.1 Решетки 13 2.2 Песколовки…………………………………………………………….. 18 2.3 Отстойники 3 БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ. 44 3.1 Поля фильтрации. 44 3.2 Песчано-гравийные фильтры и фильтрующие траншеи …………… 46 3.3 Фильтрующие колодцы ……………………………………………….. 47 3.4 Биологические пруды 48 БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В ИСКУССТВЕННО СОЗДАННЫХ УСЛОВИЯХ. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ 52 4.1 Теоретические основы метода биофильтрации …………………….. 52 4.2 Классификация биофильтров. 55 4.3 Технологические схемы работы биофильтров ……………………… 57 4.4 Системы распределения сточных вод по поверхности биофильтров 60 4.5 Системы вентиляции биофильтров ………………………………….. 62 4.6 Расчет и проектирование биофильтров ……………………………... 63 4.7 Конструирование биофильтров ……………………………………… 66 4.8 Методы интенсификации работы биофильтров ……………………. 69 5. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В АЭРОТЕНКАХ 74 5.1 Характеристики активного ила 74 5.2 Технологические схемы очистки сточных вод в аэротенках ………. 80 5.3 Конструкции аэротенков ……………………………………………... 90 5.4 Система аэрации иловых смесей в аэротенках ……………………... 98 5.5 Принципы расчета аэротенков и систем аэрации ………………….. 106 5.6 Направления интенсификации работы аэрационных сооружений 113 6 ВТОРИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ И ИЛОУПЛОТНИТЕЛИ………….. 118 6.1 Вторичные отстойники. 118 6.2 Уплотнение илов и осадков сточных вод. 125 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 132 4 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время значение пресной воды как природного сырья постоянно возрастает. При использовании в быту и промышленности вода загрязняется веществами минерального и органического происхождения. Такую воду принято называть сточной водой. В зависимости от происхождения сточных вод они могут содержать токсичные вещества и возбудителей различных инфекционных заболеваний. Водохозяйственные системы городов и промышленных предприятий оснащены современными комплексами самотечных и напорных трубопроводов, специальными сооружениями, реализующими отведение, очистку, обезвреживание и использование воды и образующихся осадков. Водоотводящие системы обеспечивают также отведение и очистку дождевых и талых вод. Достижения науки и техники способствуют повышению степени благоустройства городов до уровня требований современной цивилизации. Строительство водоотводящих систем обусловлено необходимостью обеспечения нормальных жилищно-бытовых условий населения городов и населенных мести поддержания хорошего состояния окружающей природной среды. Комплексное развитие систем водоотведения с очистными сооружениями обусловлено реализацией установленных норм очистки сточных вод при выпуске их в реку. Особое значение имеет развитие современной системы водоотведения бытовых и производственных сточных вод, обеспечивающих высокую степень защиты окружающей природной среды от загрязнений. Наиболее существенные результаты получены при разработке новых технологических решений эффективного использования воды систем водоотведения и очистки производственных сточных вод. Предпосылками для успешного решения этих задач при строительстве водоотводящих систем являются разработки, использующие новейшие достижения науки и техники в области строительства и реконструкции водоот- водящих сетей и очистных сооружений. 5 1 МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОДИ ОБРАБОТКА ОСАДКА 1.1 Методы очистки сточных вод Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, физи- ко-химические и биохимические. В процессе очистки сточных вод образуются осадки, которые подвергаются обезвреживанию, обеззараживанию, обезвоживанию, сушке, возможна последующая утилизация осадков. Если по условиям сброса сточных вод в водоем, требуется более высокая степень очистки, то после сооружений полной биологической очистки сточных вод устраивают сооружения глубокой очистки. В соответствии с Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами сточные воды после очистки перед сбросом в водоем подвергают обеззараживанию с целью уничтожения патогенных микроорганизмов. Сооружения механической очистки сточных вод предназначены для задержания нерастворенных примесей. К ним относятся решетки, сита, пес- коловки, отстойники и фильтры различных конструкций. Решетки и сита предназначены для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения. Песколовки служат для выделения примесей минерального состава, главным образом, песка. Отстойники задерживают оседающие и плавающие загрязнения сточных вод. Для очистки производственных сточных вод, содержащих специфические загрязнения, применяют жироловки, нефтеловушки, масло- и смо- лоуловители. Сооружения механической очистки сточных вод являются, предварительной стадией очистки перед биологической очисткой. При механической очистке городских сточных вод задерживается до 60% нерастворенных загрязнений. Физико-химические методы очистки городских сточных вод, с учетом технико-экономических показателей, используют весьма редко. Эти методы, в основном, применяют для очистки производственных сточных вод. К методам физико-химической очистки производственных сточных вод относятся реагентная очистка, сорбция, экстракция, эвапорация, дегазация, ионный обмен, озонирование, электрофлотация, хлорирование, электродиализ. Биологические методы очистки сточных вод основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, которые минерализуют растворенные органические соединения, являющиеся для них источниками питания. Сооружения биологической очистки условно могут быть разделены на два вида. К первому виду относятся сооружения, в которых процесс биологической очистки протекает в условиях, близких к естественным - поля фильтрации и биологические пруды. В сооружениях второго вида очистка осуществляется в искусственно созданных условиях - в аэротенках и биофильтрах. Глубокая очистка сточных вод требуется, если в сточной воде после полной биологической очистки перед сбросом в водоем концентрация взвешенных веществ, величина БПК, ХПК превышает ПДК. 6 При глубокой очистке сточных вод, главным образом, от взвешенных веществ используются фильтры различных конструкций. Для глубокой очистки от растворенных органических веществ применяют сорбционные, био- сорбционные, озонаторные и другие установки. Глубокая очистка сточных вод от соединений азота и фосфора осуществляеттся физико-химическими и биологическими методами. Дезинфекция сточных вод является заключительным этапом их обработки перед сбросом в водоем. Цель дезинфекции - уничтожение патогенных микроорганизмов, содержащихся в сточной воде. Наибольшее распространение получил способ дезинфекции путем введения вводу газообразного хлора. Возможно обеззараживание сточных вод озоном, используются бактерицидные ультрафиолетовые лампы. Обработка осадков сточных вод, образующихся в процессах очистки, заключается в снижении их влажности и уменьшении объема. В процессе обработки осадки обеззараживаются. Загрязнения, задерживаемые решетками, вывозят с территорий станций очистки, либо дробятся и обрабатываются совместно с осадками из отстойников. Песок из песколовок обезвоживается на песковых площадках, отмывается от органических загрязнений, подсушивается и используется в планировочных работах. Осадок из первичных отстойников и уплотненный осадок из вторичных отстойников (активный ил) направляются в метантенки - герметичные резервуары, в которых под действием анаэробных микроорганизмов ми- нерализуются органические вещества. Вместо метантенков применяется метод анаэробной стабилизации. Дальнейшее снижение влажности осадков может достигаться в аппаратах механического действия - на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах, центрифугах. Иловые площадки устраиваются для обезвоживания в естественных условиях сброженного в метантенках осадка. 1.2 Схемы очистных станций Выбор методов очистки сточных води определение состава сооружений представляет собой сложную технико-экономическую задачу и зависят от многих факторов расхода сточных води мощности водоема, расчета необходимой степени очистки, рельефа местности, характера грунтов, энергетических затрат. Расчет необходимой степени очистки показывает, какой эффект задержания загрязняющих веществ необходимо достичь на очистных сооружениях. На сооружениях механической очистки эффект снижения взвешенных веществ составляет 40-60%, что также приводит к снижению величины БПК ПОЛН на 20-40%. Возможен вариант, когда необходимый эффект очистки обеспечивается только сооружениями механической очистки. Такие очистные станции 7 могут разрабатываться для поселков городского типа, имеющих водоотводя- щую систему и расположенных на многоводных реках, при расходе сточных вод не более 10 тыс. м 3 /сут. Сооружения биологической очистки обеспечивают снижение показателей загрязнений по взвешенным веществами по БПК 5 до 15-20 мг/л. В технологических схемах биологической очистки применяются биофильтры при расходах сточных вод 10-20 тыс. м 3 /сут, аэротенки - при расходах от 50 тыс. до 2-3 млн. м 3 /сут. Если расчет необходимой степени очистки сточных вод определяет более высокий эффект, чем могут обеспечить сооружения биологической очистки, то возникает необходимость глубокой очистки сточных вод. Это может быть глубокая очистка от взвешенных, растворенных органических веществ, биогенных элементов - азота и фосфора. Сооружения глубокой очистки должны соответствовать характеру загрязнений, которые необходимо удалить из сточных вод перед их сбросом вводом. Например, при глубокой очистке сточных вод от растворенных органических веществ доочистка может осуществляться сорбционными методами, либо деструктивными - при использовании озона. Фильтрование сточных вод обеспечивает снижение взвешенных веществ на 50-80 %. Технология обработки осадков, образующихся в процессах очистки, определяется в зависимости от их свойств, объемов, наличия площадей. Если при расчете необходимой степени очистки сточных вод концентрация взвешенных веществ должна быть снижена на 40-50%, а величина показателя БПК ПОЛН - на 20-30%, то можно ограничиться механической очисткой. Состав сооружений принимается по схеме, приведенной на рисунке 1.1. Расход сточных вод при такой схеме составляет не более 10 тыс. м 3 /сут. Сточная вода, поступающая на очистную станцию, проходит через решетки, песколовки, отстойники и обеззараживается хлором. Отбросы с решеток направляются в дробилку ив виде пульпы сбрасываются в канал перед решеткой. Возможен вариант вывоза отбросов на полигон. Осадок из песколовок перекачивается на песковые площадки. Из отстойников осадок направляется в метантенки с целью окисления органических веществ. Для обезвоживания сброженного осадка используются иловые площадки, дренажная вода с этих площадок перекачивается в канал перед контактным резервуаром. При больших расходах сточных вод - от 50 тыс. м сут до 2-3 млн. м 3 /сут и более применяется технологическая схема, приведенная на рисунке 1.2. Механическая очистка сточных вод производится на решетках, в песко- ловках и отстойниках. Для интенсификации осаждения взвешенных веществ перед первичными отстойниками могут использоваться преаэраторы, в которые подается часть избыточного активного ила в качестве биофлокулятора. Сырой осадок из первичных отстойников направляется в метантенки. Биологическая очистка сточных вод по этой схеме осуществляется в аэротенке. Аэротенк представляет собой открытый резервуар, в котором находится смесь активного ила и осветленной сточной воды. 8 Рисунок 1.1 - Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод 1 - сточная вода 2 - решетки 3 - песколовки; 4 - отстойники- смесители 6 - контактный резервуар 7 - выпуск 8 - дробилки 9 - песковые площадки 10 - метантенки; 11 - хлораторная; 12 - иловые площадки- отбросы 14 - пульпа 15 - песчаная пульпа 16 - сырой осадок 17 - сброженный осадок 18 - дренажная вода 19 - хлорная вода Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в аэротенк подается воздуходувками воздух. Смесь очищенной сточной воды и активного ила из аэротенка направляется во вторичный отстойник, где осаждается активный или основная его масса возвращается в аэротенк. В системе аэротенк - вторичный отстойник масса активного ила увеличивается за счет его прироста, поэтому избыточный активный ил удаляется из вторичного отстойника и подается в илоуплотнитель, где объем ила уменьшается враз, а уплотненный избыточный ил перекачивается в метантенк. Очищенная сточная вода обеззараживается в контактном резервуаре и сбрасывается в водоем. Сброженный осадок из метантенков направляется для механического обезвоживания на вакуум-фильтры или фильтр-прессы. Обезвоженный осадок подвергается термической сушке и используется в качестве удобрения. 9 Рисунок 1.2 - Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод в аэротенках: 1 - сточная вода 2 - решетки 3 - песколовки; 4 - преаэраторы; 5 - первичные отстойники 6 - аэротенки; 7 - вторичные отстойники 8 - контактный резервуар 9 - выпуск 10 - отбросы 11 - дробилки 12 - песковые площадки 13 - илоуплотнители; 14 - песок 15 - избыточный активный ил 16 - циркуляционный активный ил 17 - газгольдеры- котельная 19 - машинное здание 20 - метантенки; 21 - цех механического обезвоживания сброженного осадка 22 - газ 23 - сжатый воздух 24 - сырой осадок 25 - сброженный осадок 26 - на удобрение 27 - хлораторная установка 28 - хлорная вода 10 На рисунке 1.3 приведена технологическая схема биологической очистки сточных вод на биофильтрах. Такие схемы используются для расходов сточных вод порядка 10-20 тыс. м 3 /сут. После сооружений механической очистки вода поступает на биофильтры и затем во вторичные отстойники, в которых задерживается биологическая пленка, выносимая водой из биофильтров, далее вода направляется в контактный резервуар, дезинфицируется и сбрасывается в водоем. Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней взвешенные и коллоидные органические вещества, не осевшие в первичных отстойниках, которые создают биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса биологической пленки. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра. Физико-химическая очистка городских сточных вод применяется для очистки расходов - 10-20 тыс. м 3 /сут. На рисунке 1.4 приведена технологическая схема физико-химической очистки сточных вод. Вода, прошедшая решетки и песколовки, направляется в смеситель, куда в определенных дозах подаются растворы реагентов - минеральных коагулянтов и органических флокулянтов. При введении в сточную воду минеральных коагулянтов образуются оксигидраты металлов, на которых собираются взвешенные, коллоидные и частично растворенные вещества. Флоку- лянты укрупняют хлопья оксигидратов и улучшают их структурно- механические свойства. После камер хлопьеобразования осадки отделяются от очищенной воды в горизонтальных отстойниках. Для глубокой очистки от взвешенных веществ используются барабанные сетки и двухслойные фильтры или фильтры с восходящим потоком воды. Обеззараженная хлором вода сбрасывается в водоем. Осадок из отстойников уплотняется и обезвоживается на центрифугах. Приведенные технологические схемы широко распространены как в отечественной, таки зарубежной практике, при этом имеются станции, работающие по измененным схемам. Технологические схемы очистки производственных сточных вод могут решаться при использовании самых разнообразных методов очистки, включая физико-химические методы, биологический метод и т.д. Это зависит от специфики загрязняющих сточные воды веществ, их концентрации и ПДК сброса в городскую канализацию. При разработке технологий очистки производственных сточных вод основной тенденцией должно быть максимальное повторно-оборотное использование очищенных вод на предприятиях. Атмосферные воды с промплощадок могут быть загрязнены такими же веществами, что и производственные, поэтому эти воды с промплощадок очищаются совместно с производственными. 11 Рисунок 1.3 - Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод на биофильтрах 1 - сточная вода 2 - решетки 3 - песколовки; 4 — первичные отстойники 5 - биофильтры б - вторичные отстойники- контактный резервуар 8 - выпуск 9 - отбросы 10 - дробилки 11 - хлораторная установка 12 - осадок из первичных отстойников 13 - био- пленка из вторичных отстойников 14 - песок 75 - бункер песка 16 - иловые площадки 12 Рисунок 1.4 - Технологическая схема очистной станции с физико- химической очисткой сточных вод 1 - сточная вода 2 - решетки 3 - песко- ловки 4 - смеситель 5 - камера хлопьеобразования; 6 - горизонтальные отстойники- барабанные сетки 8 - фильтры 9 - контактный резервуар 10 - выпуск в водоем 11 - песок 12 - бункер песка 13 - приготовление и дозирование реагентов 14 - осадок 15 - осадкоуплотнители; 16 - центрифуги 17 - хлораторная; 18 - шлам 19 - отстоенная вода Атмосферные сточные воды с территорий городов могут очищаться на отдельных очистных сооружениях при использовании механических методов. За рубежом атмосферные воды очищаются на городских очистных сооружениях совместно сбытовыми сточными водами, однако, и за рубежом в настоящее время определилась тенденция очистки атмосферных вод на автономных очистных сооружениях. 13 2 МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД 2.1 Решетки Содержащиеся в сточных водах крупноразмерные отбросы, являющиеся отходами хозяйственно-бытовой и производственной деятельности, представляют собой остатки пищи, упаковочные материалы, бумагу, тряпье, санитарно-гигиенические, полимерные и волокнистые материалы. В процессе транспортирования по водоотводящим сетям крупноразмерные отбросы адсорбируют на своей поверхности содержащиеся в сточных водах органические соединения, жиры. Образующийся на поверхности отбросов адгезионный слой способствует налипанию на них значительного количества песка, шлаков и других минеральных частиц. Таким образом, формируются многокомпонентные крупноразмерные органо-минеральные составляющие отбросов, осредненная плотность которых близка к плотности воды, что облегчает последующий пронос песка через песколовки на крупноразмерных загрязнениях, проскакивающих через решетки. Песок, проносимый на крупноразмерных органических загрязнениях через песколовки, выпадает в осадок в первичных отстойниках, что затрудняет выгрузку осевшего осадка, его перекачку по илопроводам и выгрузку сброженного осадка из метантенков. Кроме того, легкие плавающие отбросы, проходя через отстойники, осложняют работу сооружений доочистки или выносятся с очищенными водами в водоемы, что недопустимо. Анализ приведенных эксплуатационных данных показывает 15-20 - кратное возрастание массы снятых загрязнений с экспериментальных решеток с минимальной шириной прозоров 1,5-2,0 мм, по сравнению с широко распространенными решетками с прозорами 16 мм. Учитывая, что на решетках с прозорами 1,5- 2,0 мм задерживаются практически все крупноразмерные загрязнения, массу снятых с них отбросов можно принять за их полное содержание в сточной воде. Дробленые отбросы направляются для совместной переработки с осадками очистных сооружений. О содержании крупноразмерных загрязнений в сточных водах судят косвенным методом по количеству отбросов, задержанных на решетках с различной шириной прозоров (рисунок 8.1). Механизированная очистка решеток от отбросов и транспортирование их к дробилкам должны быть предусмотрены при количестве отбросов более 0,1 м 3 /сут. При меньшем количестве отбросов допускается установка решеток с ручной очисткой. При обосновании отбросы с решеток допускается собирать в контейнеры с герметически закрывающимися крышками и вывозить в места обработки твердых бытовых и промышленных отходов. Решетки являются первым элементом всех технологических схем очистки сточных вод. Они устанавливаются в уширенных каналах перед песколовками. О классификации решеток в зависимости от их конструктивного решения можно судить поданным, приведенным в таблице 2.1. 14 Рисунок 2.1 - Зависимость массы задержанных отбросов от ширины прозоров решетки В большинстве конструкций решетки выполняют из расположенных параллельно друг другу стальных стержней различного сечения, закрепленных в раме для обеспечения жесткости. Загрязнения, задерживаемые на стержнях при процеживании сточной воды, снимают механическими граблями, которые могут быть расположены перед или после стержней. На рисунке 2.2 приведена схема решетки с тонкими стержнями из высококачественной нержавеющей стали. Клиновидное сечение стержней имеет размеры 4x10 мм. Стержни жестко закреплены в придонной части канала и свободны сверху. Установленные на бесконечном гибком приводе грабли снимают загрязнения со стержней и сбрасывают их на транспортер, расположенный за решетками. Кроме транспортеров применяют также спиральные шнеки и системы гидротранспорта отбросов. Решетки выпускаются с шириной прозоров от 1 до 50 мм и рабочей шириной от 338 до мм. Размер решеток определяется из условия обеспечения в прозорах скорости движения сточной воды р = 0,8 - 1,0 мс при максимальном притоке на очистные сооружения. При скорости более 1,0 мс уловленные загрязнения продавливаются через решетки. При скорости менее 0,8 мс в уширенной части канала перед решеткой начинают выпадать в осадок крупные фракции песка и возникает необходимость их удаления. 15 Таблица Характеристика решеток и сит Тип решетки (сита Параметр МГ РМН RS-16 1200 RS-35 1900 РГД 1200 РСФ-0 1 1455 СЗС 3000 Ширина решетки, мм Ширина фильтрующей части, мм 2100 810 2100 728; 810 1200 850 1900 1500 1200 950 1455 950 3000 2560 Высота от дна, мм 4500 4500 3300 3500 2500 3252 3000 Длина, мм 2600 2660 1800 1800 1800 1480 6680 Высота выгрузки от пола, мм 900 900 450 450 1500 2070 800 Максимальная глубина канала, мм 3000 3000 1000 3000 1000 1000 4200 Ширина прозоров, мм 16; 12 10; 6 5 3 10 4 1,4 Толщина фильтрующих пластин, мм 10 10 3 3 10 3 Масса, кг 4500 3750 900 4300 2100 2400 Максимальный уровень жидкости перед решеткой, мм 2000 2000 600 2000 600 600 3000 Мощность электродвигателя, кВт 1,5 0,75 1,1 4.0 0,85 1,5 1,5 * МГ- механические грабли, РМН - решетки механизированные наклонные- решетка ступенчатая механическая фирмы "МЕVА", РДГ - решетка дуговая гидравлическая, РСФ-01 - решетка ступенчатая механическая, СЗС - плоское щелевое сито Для решеток с прозорами шириной b, м, справедливо соотношение q = р р, мс q - максимальный расход сточных вод ω - площадь живого сечения прозоров всей решетки, м h - глубина воды перед решеткой, м n - число прозоров. Количество прозоров в решетках, необходимых для пропуска поступающих сточных вод, составит n = qК ст р, К ст = 1,05 - 1,1 - коэффициент, учитывающий стеснение потока механическими граблями. Общая ширина решеток равна В = S(n - 1) + bn, м 16 S - толщина стержней. Рисунок 2.2 - Схема решетки фирмы «Джоунс энд Аттвуд» Великобритания- профиль стержней 2 - грабли 3 - опора грабель 4 - направляющая опоры грабель 5 - двигатель б - транспортер Исходя из общей ширины решеток, подбирают необходимое количество рабочих решеток (таблица 8.1). Дополнительно устанавливают 1-2 резервные решетки и предусматривают устройство обводной линии для пропуска воды в случае аварийного засора решеток. Решетки размещают в отдельном отапливаемом помещении (t расч = С) с кратностью обмена воздуха 5. Между решетками для их обслуживания предусматривают проходы не менее 1,2 м. Пол здания располагают не менее, чем нам выше расчетного уровня воды в канале. Для снижения объема отбросов, снимаемых с решеток, целесообразно использовать гидравлические пресс-транспортеры (таблица 2.2). Работа по совершенствованию существующих технологических схем очистки была продолжена по двум основным направлениям разработка и внедрение сит для фильтрации очищенных сточных вод, в частности, направляемых на доочистку на фильтрах внедрение процеживающего оборудования на осадке первичных отстойников. 17 Таблица 2.2 - Характеристика транспортеров Тип и марка пресс- транспортера Производитель Производительность пресс- транспортерам 3ч Усилие прессования, кгс/см 2 Высота подачи, м Мощность э/двигателя, кВт ЧШ 14 Разработка МВК НИИ проект 0,9 80 15 4,0 ГПТ-4М АКХ им. Памфилова 4,0 100 15 5,5 ПТ.ООО ЦКБТМ 5,0 80 15 10,0 Плоское щелевое сито (рисунок 2.3), состоит из рамы, в которую вмонтирован процеживающий элемент - плоская щелевая сетка сборной конструкции с прозорами 1,4 мм, и механизма регенерации сетки, состоящего из плоских скребков, закрепленных на х пластинчатых бесконечных цепях, приводимых в движение мотор-редуктором. Задержанный на сетке мусор непрерывно снимается скребками и сбрасывается в сборный контейнер. Рисунок 2.3 - Механизированные щелевидные сита Производительность плоского щелевого сита (333 тыс.м 3 /сут) в три раза превосходит производительность барабанной сетки (110тыс.м 3 /сут), а при работе без подпора со стороны фильтров производительность сита может быть более 400 тыс.м 3 /сут. Потери напора на плоском сите (максимум 92 мм) значительно меньше, чем на барабанной сетке (300 мм. Регенерация плоской сетки скребками происходит удовлетворительно, засорений и обрастания перемычек волокнистыми материалами не наблюдалось. Самоочищающиеся решётки ступенчатого принципа действия типа «РОТОСКРИН», широко применяются в зарубежной практике и на некоторых очистных сооружениях в России для процеживания, как сточных вод, таки осадков. Процеживающая часть этих решеток состоит из двух чередующихся пакетов из параллельных пластин - стационарного и подвижного. Движение, совершаемое подвижными пластинами, приводит к тому, что они поднимают собранные продукты фильтрации на одну ступень вверх. В результате последовательных движений уловленные примеси поднимаются до точки выгрузки и попадают на транспортёр. Таблица Характеристика щелевого сита Наименование показателей Ед. изм. Значение Производительность сита средняя - максимальная тыс. м 3 /сут. 333 420 Потери напора - средние - максимальные - минимальные мм 36 92 20 Удельное шламозадержание (по сухому веществу - среднее - максимальное - минимальное гм 0,036 0,079 0,015 Средняя влажность шлама % 65,6 Средняя зольность шлама % 4,6 Эффективная очистка стоков от диспергированных примесей достигается как за счет улучшения конструкций решеток, таки совершенствованием технологической схемы очистки. Предполагается размещение перед основными мелкопрозорчатыми решетками решеток грубой очистки, исключающее аварийный проскок крупноразмерных массивных предметов. Располагающиеся вслед за ними песколовки предназначены для выделения из сточной воды только крупного песка, камней, щебня и гравия, перемещающихся в придонной части потока. Таким образом, введение дополнительных решеток и песколовок грубой очистки позволит создать наиболее благоприятные условия эксплуатации расположенных за ними мелкопрозорных решеток и песколовок, рассчитанных на удержание самых мелких фракций песка (0,07-0,1 мм, что, в свою очередь, обеспечит оптимальные условия удаления осадка из первичных отстойников и его перекачки в метантенки. 2.2 Песколовки В сточных водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей. При совместном выделении минеральных и органических примесей в отстойниках затрудняется удаление осадка и уменьшается его текучесть. Осадок, содержащий песок, плохо транспортируется по трубопроводам, особенно самотечным. Песок накапливается ив метантенках, выводя из работы полезные объемы, предназначенные для сбраживания органических осадков. Производительность метантенков снижается, а выгрузка песка из них сопряжена с большими трудностями. Возможны затруднения в работе и последующих сооружений в случае попадания в них песка. Поэтому в составе очистных сооружений за решетками проектируются песколовки. Они предназначены для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей. Выделение песка в них происходит под действием силы тяжести. По направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости последние на тангенциальные и аэрируемые. Горизонтальные песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рисунок 2.4). Элементами песколовок являются входная часть песколовки, представляющая собой канал, ширина которого равна ширине самой песколовки; выходная часть, представляющая собой канал, ширина которого сужена от ширины песколовки до ширины отводящего канала бункер для сбора осадка, обычно располагаемый вначале песколовки под днищем. Возможно устройство бункера и над песколовкой. Рисунок 2.4 - Схема горизонтальной песколовки: 1 - цепной скребковый механизм 2 - гидроэлеватор Песколовки имеют следующее оборудование механизм для перемещения осадка в бункер, гидроэлеваторы и насосы для удаления осадка из песколовки и транспорта его к месту обезвоживания или другой обработки. Механизмы применяются двух типов цепные или тележечные. Цепные механизмы состоят из двух бесконечных цепей, расположенных по краям пес- коловки, с закрепленными на них скребками. У днища скребки перемещаются в сторону бункера, перемещая при этом осадок. Цепи и скребки над песколовкой перемещаются в ее конец. Механизмы тележечного типа состоят из тележки, перемещаемой над песколовкой по двум рельсам или монорельсу впереди назад, на которой подвешивается скребок. При возвратном движении скребок поднимается. Осадок в бункеры может перемещаться с помощью гидромеханических систем. Они представляют собой уложенные по днищу в лотках смывные трубопроводы со спрысками, сориентированными в сторону бункеров для сбора осадка. В этом случае бункеры выполняются в виде круглых тангенциальных песколовок. Схема песколовки с гидромеханической системой представлена на рисунке 2.5. При подаче воды в гидромеханическую систему и истечении воды из спрысков осадок у днища разжижается, а затем смывается в сторону бункера. Взмучивание осадка не 20 происходит, напротив, идет подсос к днищу верхних слоев осадка и последующий смыв их в бункер. Рисунок 2.5 - Схема горизонтальной песколовки с гидромеханической системой удаления осадка 1 - проточная часть песколовки; 2 - песковой лоток- смывной трубопровод 4 - перегородка 5 - песковой бункер Стремление к упрощению выгрузки осадка из песколовок привело к созданию горизонтальной песколовки с круговым движением воды (рисунок 2.6). Проточная часть песколовки в поперечном сечении имеет в верхней части прямоугольную форму, а в основании - треугольную со щелью внизу. Весь улавливаемый осадок проваливается через щель в осадочную часть, имеющую коническую форму. Для выгрузки осадка достаточно установки гидро- элеватора. Вертикальные песколовки (рисунок 2.7) имеют цилиндрическую форму, а подвод воды - по касательной с двух сторон в основании. Конусная часть служит для сбора выпавшего осадка. Сбор и отвод воды осуществляется кольцевым лотком. При вертикальном движении воды вверх песок осаждается вниз. Следовательно, скорость восходящего потока жидкости должна быть меньше гидравлической крупности песчинок улавливаемого песка, те. V < Вертикальные песколовки удобны для накопления больших объемов осадка. Их целесообразно применять в полураздельных системах и на станциях очистки поверхностных вод. Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане и касательный подвод воды к ними обеспечивают в песколовках вращательное движение. Оно способствует поддержанию в потоке органических примесей. При этом скорость вращательного движения невелика и не препятствует выпадению песка в осадок. На рисунке 2.8 представлена тангенциальная песко- ловка с вихревой водяной воронкой. В ней интенсифицируется вращательное движение жидкости, что способствует улавливанию песка с минимальным содержанием органических включений. 21 Рисунок 2.6 - Горизонтальная песколовка с круговым движением воды 1 - гидроэлеватор; 2 - трубопровод для отвода всплывающих примесей 3 - желоб 4 - затворы 5 - подводящий лоток 6 - пульпопровод; 7 - трубопровод рабочей жидкости 8 - камера переключения 9 - устройство для сбора всплывающих примесей 10 - отводящий лоток 11 - полупогружные щиты 22 Рисунок 2.7 - Вертикальная песколовка с вращательным движением сточной воды 1 - подводящий канал 2 – сборный кольцевой лоток 3 – ввод воды в рабочую зону 4 – отводящий канал Аэрируемые песколовки имеют удлиненную форму в плане и прямоугольное, полигональное или близкое к эллиптическому поперечное сечение. На рисунке 2.9 представлена аэрируемая песколовка с трапецеидальным поперечным сечением. Важнейшие элементы песколовок: входная и выходная части, бункер для сброса осадка и песковой лоток. Последний расположен вдоль одной из продольных стенок сооружения. Днище песколовки в поперечном сечении имеет уклон в сторону лотка. Вдоль одной из стенок на глубине от общей гидравлической глубины расположен аэратор, выполненный из дырчатых труб. Песколовка оборудована гидромеханической системой удаления осадка в бункер, которая представляет собой смывной трубопровод со спрысками, уложенный по днищу пескового лотка Особенность аэрируемых песколовок заключается в том, что поток очищаемой воды непрерывно аэрируется. Благодаря расположению аэратора вдоль одной из стенок сооружения и над песковым лотком поток приобретает вращательное движение с перемещением его у днища от одной стенки к другой и к песковому лотку. Вращательное движение обеспечивает и концентрацию осадка в песковом лотке, расположенном с одной стороны сооружения. При интенсивности аэрации 3-5 м 3 /(м 2 ч) скорость движения воды на периферии потока равна около 0,3 мс. Продольная скорость движения воды принимается равной 0,02-0,10 мс. 23 Рисунок 2.8 - Тангенциальная песколовка с вихревой водяной воронкой- осадочная часть 2 - подвижный боковой водослив 3 - телескопическая труба 4 - рабочая часть 5 - заглушка б - шнек 7 - отверстие для сбора органики 8 - электропривод 9 - отводящий лоток 10 - подающий лоток Максимальная скорость его на периферии потока равна сумме двух векторов скоростей поступательного и вращательного движений и лишь незначительно превышает скорость вращательного движения - 0,3 мс, так как она значительно больше поступательной. Даже значительное изменение расхода и поступательной скорости приводит к весьма незначительному изменению максимальной скорости винтового движения, так как вращательная скорость практически не изменяется и всегда превышает скорость поступательного движения. Это обеспечивает поддержание в потоке во взвешенном состоянии органических включений. Аэрируемые песколовки одновременно могут использоваться для улавливания всплывающих загрязнений. 24 Рисунок 2.9 - Аэрируемая песколовка с гидромеханической системой удаления осадка а, б - продольный и поперечный разрез соответственно 1 - трубопровод подачи промывной воды 2 - песковой лоток 3 - спрыски; 4 - аэратор 5 - воздуховод б – гидроэлеватор При этом целесообразно вдоль всей песколовки пристраивать специальное отделение для выделения и накопления на поверхности воды всплывающих загрязнений (рисунок 2.10). Оно отделяется от пескоулавливающего отделения полупогруженной решетчатой перегородкой. В этом отделении из практически спокойного потока эффективно отделяются всплывающие загрязнения. Для их удаления отделение оборудуется периодически затопляемым бункером и отводящим трубопроводом. Аэрируемые песколовки можно использовать и как преаэраторы. Однако, несмотря на значительное разнообразие типов и применяемых конструкций песколовок, проблема полного выделения песка из сточных вод далека от разрешения (таблица 2.4). Во многом это объясняется неудовлетворительной работой решеток и проскоком песка на крупных органических примесях через песколовки, которые традиционно рассчитывались на задержание песка крупностью 0,2-0,25 мм и на предотвращение выпадения в них органики. Оптимальной считалась скорость горизонтального движения сточной воды около 0,3 мс и время пребывания в песколовке 30-60 сек. Результатом подобного технологического решения являлось неизбежное выпадение песка с органическими примесями в первичных отстойниках. 25 Таблица Эффективность работы различных видов песколовок Тип пес- коловок Содержание песка в исходной сточной воде Эффективность работы пес- коловок, % Зольность осадка из песколо- вок, % Общее г/м 3 В т.ч., % Общая По песку фракций Больше d=0,25 мм Меньше d=0,25 мм Больше d=0,25 мм Меньше d=0,25 мм Аэрируемые Вертикальные Горизонтальные При расчете песколовок на задержание песка крупностью 0,05-0,1 мм, в них неизбежно задержание легкоосадимой органики, имеющей аналогичную гидравлическую крупность. Поэтому выгружаемый из песколовок осадок следует дополнительно обрабатывать для разделения его минеральной и органической составляющих. Рисунок 2.10 - Поперечный разрез аэрируемой песколовки с насосом для удаления осадка из пескового лотка 1 - зона улавливания песка 2 - ще- левидная перегородка 3 - зона улавливания жира и нефтепродуктов 4 - подача воздуха 5 - откачка песка насосом из пескового лотка 6 - лоток отвода песковой пульпы 7 - трубопровод отвода жира Расчет горизонтальных и аэрируемых песколовок заключается в определении размеров их поперечного сечения и длины. Площадь живого сечения одного отделения песколовок составит F = q max /vn, м 26 q max - максимальный расход сточных вод, мс V - продольная скорость движения воды, принимаемая в зависимости от расчетного диаметра улавливаемых частиц песка (таблица 2.5), мс n - количество отделений песколо- вок. Длину песколовок определяют по формуле L = Kh max v/u 0 , м h max - максимальная глубина проточной части песколовки, м u 0 - гидравлическая крупность песка расчетного диаметрам с К - коэффициент, учитывающий влияние турбулентного потока. Величина К определяется по формуле K = u 0 /(u 0 2 – ω 2 ) 0,5 , ω = 0,05 V - вертикальная турбулентная составляющая продольной скорости. Расчет вертикальных и тангенциальных песколовок производится из условия задержания частиц с расчетной гидравлической крупностью V < Площадь зеркала песколовки в плане составит план = q max /u 0 n , м - количество песколовок. Высота цилиндрической части песколовки составит ц = t v , V = u 0 ; t = 120-180 с - продолжительность пребывания воды в песко- ловке. В песколовках стенки песковых бункеров выполняют под углом 60° к горизонту для обеспечения сползания осадка при его откачке, которая осуществляется гидроэлеваторами или песковыми насосами. Таблица 2.5 - Расчетные параметры песколовок Диаметр частиц песка, мм Гидравлическая крупность и , мм Продольная скорость движения воды в песколовках, мс горизонтальных аэрируемых 0,05 2,0 0,1-0,15 0,02-0,05 0,10 5,9 0,1-0,15 0,02-0,05 0,15 13,2 0,15-0,2 0,05-0,1 0,20 18,7 0,15-0,2 0,05-0,1 Откачка осадка из бункеров производится гидроэлеваторами, насосами и эрлифтами. Выгрузка осадка производится не реже 1 разв сут. Обычно выгрузка производится 1 разв смену (через 7-8 ч. Выгружаемый из песколо- вок осадок, содержащий значительное количество органики, является опасным с санитарной точки зрения и требует специальной обработки. Для отмывки и обезвоживания песка применяются специальные бункеры (рисунок 2.11), приспособленные для последующей погрузки песка в автотранспорт. Такие бункеры могут выполняться по типу тангенциальных песколовок. На практике чаще используют песковые площадки. Рисунок 2.11 - Схема узла по обработке осадка из песколовок: 1 – пес- коловка; 2 – гидроэлеватор; 3 – пескопромыватель; 4 – возврат воды 5 – промывная вода 6 – воздух 7 – осадок в барабанный сепаратор 8 – барабанный сепаратор 9 – промывная вода 10 – органика из сепаратора 11 – бункер для органики 12 – песок 13 – фильтрат 14 – пропарочная камера для дезинфекции ленточный вакуум-фильтр; 16 – обезвоженный песок 2.3 Отстойники Отстаивание является самым простым, наименее энергоемкими дешевым методом выделения из сточных вод грубодиспергированных примесей с плотностью, отличной от плотности воды. Под действием силы тяжести частицы загрязнений оседают на дно сооружения или всплывают на его поверхность. Относительная простота отстойных сооружений обусловливает их широкое применение на различных стадиях очистки сточной воды и обработки образующихся осадков. В зависимости от своего назначения и расположения в технологических схемах очистки сточных вод отстойные сооружения подразделяются наследующие отстойники - первичные, вторичные и третичные илоуплотнители; осадкоуплотнители. Классификация отстойных сооружений по основным технологическими конструктивным признакам приведена на рисунке 2.12. Первичные отстойники располагаются в технологической схеме очистки сточных вод непосредственно за песколовками и предназначаются для 28 выделения взвешенных веществ из сточной воды, что при достигаемом эффекте осветления 40-60% приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20-40% от исходного значения. Во избежание повышенного прироста избыточного активного ила в аэ- ротенках и биопленки в биофильтрах остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-150 мг/л. В зависимости от исходной начальной концентрации взвешенных веществ в сточной воде, составляющей 200-500 мг/л, это и обусловливает выбор наиболее рациональной технологии первичного осветления и требуемой продолжительности отстаивания. Рисунок 2.12 - Классификация отстойных сооружений 29 Закономерности процесса первичного осветления сточных вод. Разнообразные условия формирования городских сточных вод, как смеси хозяйст- венно-бытовых и различных видов производственных стоков обусловливают широкий диапазон изменения дисперсности содержащихся в них взвешенных веществ, их адгезионных свойств и, как следствие, способности их к осаждению. Скорость одиночного осаждения им с, частиц шарообразной формы в условиях ламинарного режима их обтекания жидкостью (е < 2) описывается известной формулой Стокса u = ч - в / 18η, d - диаметр частицы, м ч - плотность частицы, кг/м 3 ; в - плотность воды, кг/м 3 ; g - ускорение свободного падениям с, η - динамическая вязкость воды, Пас. Одиночное осаждение частиц возможно лишь в монодисперсной, агре- гативно-устойчивой системе, когда частицы имеют одинаковые размеры и при осаждении не меняют своей формы и размеров. Однако взвешенные вещества, содержащиеся в городских сточных водах, имеющие преимущественно органическое происхождение, представляют собой полидисперсную агрегативно-неустойчивую систему с большим диапазоном изменения размеров частиц, обладающих хорошими адгезионными свойствами, что обусловливает их агломерацию при взаимных столкновениях в процессе осаждения, что изменяет форму, размеры, плотность и скорость осаждения частиц поли- дисперсного состава. Различают агломерацию частиц в условиях перикинетическои (или диффузионной) коагуляции и ортокинетической (или гравитационной) флокуляции. Кинетика процесса перикинетической коагуляции описывается формулой Смолуховского: n t = мол rn 0 t), n 0 - начальная численная концентрация частиц n t - конечная концентрация частиц через период времени t; r - расстояние между центрами агре- гирующихся частиц мол - коэффициент молекулярной диффузии, характеризующий интенсивность броуновского движения и частоту столкновения частиц между собой. Перикинетическая коагуляция наблюдается при снижении потенциала частиц в коллоидных системах, в которых размеры агрегирующихся частиц не превышают 0,1 мкм. Однако в сточных водах основную массовую концентрацию взвешенных веществ составляют грубо диспергированные частицы с размером 1 - 1000 мкм, для которых определяющей является гравитационная или ортоки- 30 нетическая флокуляция, обусловленная столкновением частиц различного диаметра вследствие разности скоростей их осаждения. Частота столкновения частиц полидисперсной взвеси определяется разностью их диаметров d, скоростей осаждения и расстояниями между центрами соседних частиц, что приближенно оценивается формулой ст = [α(r 1 +r 2 )]/(u 1 -u 2 ) , c ст - промежуток времени для столкновения двух соседних частиц со скоростями u 1 и r 1 +r 2 - расстояние между центрами соседних частиц α - коэффициент, учитывающий возможное смещение соседних частиц друг от друга в пространстве. В практике проектирования и эксплуатации первичных отстойников широкое распространение получило использование зависимостей эффекта осветления сточной воды от продолжительности ее отстаивания. Эффект осветления Э = (С – С )100 / С. % С - остаточная концентрация взвешенных веществ после отстаивания в течение t часов С - начальная концентрация взвешенных веществ Для описания кинетики эффективности осветления сточных вод широко используют эмпирическое уравнение вида Э = (t set /120) α/t Э, % α - эмпирический коэффициент, зависящий от концентрации взвешенных веществ, их способности к агломерации и высоты слоя вод, в котором происходит осаждение Э - относительное содержание оседающих веществ в сточной воде к общей массе взвешенных веществ Э = (С - С) 100/ С lg (здесь С- остаточное содержание взвешенных веществ после 120 мин отстаивания в покое. Таблица Расчетные параметры первичных отстойников, рекомендованные СНиП Эффект осветления Продолжительность отстаивания t set , св слое h 1 = 500 мм при концентрации взвешенных веществ, мг/л 200 300 400 20 30 40 50 60 70 600 960 1440 160 7200 540 900 1200 800 3600 480 840 1080 1500 2700 7200 При расчете отстойников следует учитывать особенности гидродинамического режима движения в них воды, которые зависят от типа применяемого сооружения и определяются в основном условиями входа осветляемой воды в зону осветления, а также условиями сбора осветленной воды ивы- грузки образующегося осадка. Таким образом, в действующих первичных отстойниках условия флокуляции и осаждения взвешенных веществ в потоке движущейся сточной воды существенно отличаются от условий отстаивания в покое. Гидродинамическая характеристика потока осветляемой воды определяется типом икон- струкцией отстойного сооружения, скоростями и направлением впуска сточной воды в зону отстаивания (рисунок 2.13), нагрузкой сточных вод на поверхность отстойника и нагрузкой собираемой осветленной воды на единицу длины водослива. Рисунок 2.13 – Эффективность осветления воды в отстойнике в зависимости от скорости входа в него потока осветляемой воды В качестве обобщенной характеристики гидродинамического режима потока осветляемой воды применяется коэффициент использования объема проточной части K set = W прот /W общ = t факт /t от W общ – общий объем зоны отстаивания W прот – объем проточной зоны факт и t от – соответственно расчетная и фактическая продолжительность отстаивания Значения K set для отстойников различных типов изменяется от 0,3 до 0,8. Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные продольными перегородками на несколько отделений, в которых поток осветляемой воды, распределяемый по ширине сооружения с помощью лотка с впускными отверстиями, движется горизонтально в направлении водослива сборного канала, расположенного с противоположного торца отстойника (рисунок 2.14). Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе в сооружение иловые приямки, откуда под гидростатическим напором выгружается в самотечный трубопровод с последующим его отводом на перекачивающую насосную станцию. Всплывающие нефтемасляные и жировые вещества собираются в конце сооружения в жи- росборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку. Рисунок 2.14 - Горизонтальный отстойник 1 - подводящий лоток 2 - впускные отверстия 3 - скребковая тележка 4 - жиросборный лоток 5 - водосборный водослив 6 - трубопровод выпуска осадка и опорожнения 7 - отстойная зона 8 - осадочный бункер 33 Достоинствами горизонтальных отстойников являются их относительно высокий коэффициент использования объема и достигаемый эффект осветления воды по взвешенным веществам - 50-60%; возможность их компактного расположения и сочленения с аэротенками. Использование в типовых проектах сооружений унифицированной ширины им стеновых панелей позволяет проектировать горизонтальные отстойники с шириной, равной ширине аэротенков, и объединять эти сооружения в секции. Недостатком горизонтальных отстойников является неудовлетворительная надежность работы используемых в них механизмов для сгребания осадка тележечного или цепного типа, особенно в зимний период. Кроме того, горизонтальные отстойники как прямоугольные сооружения при прочих равных условиях имеют более высокий (на 30-40%) расход железобетона на единицу строительного объема, чем радиальные отстойники. В практике проектирования горизонтальные первичные отстойники используются на очистных сооружениях пропускной способностью 15-100 тыс. м 3 /сут. Вертикальные отстойники представляют собой круглые в планере- зервуары с коническим днищем, в которых поток осветляемой воды движется в вертикальном направлении. В зависимости от типа впускного устройства вертикальные отстойники подразделяются наследующие с центральным впуском воды с нисходяще-восходящим движением воды с периферийным впуском воды. В вертикальных отстойниках с центральным впуском сточная вода подводится лотком к центральной раструбной трубе, опускаясь по которой вниз, осветляемая вода отражается от конусного отражательного щита и поступает в зону осветления (рисунок 2.15). В восходящем потоке осветляемой воды происходит флокуляция частиц взвеси, и образующиеся агломерации взвеси, гидравлическая крупность которых u 0 превосходит скорость восходящего вертикального потока v верт , выпадают в осадок. Более мелкая взвесь, для которой u 0 < v верт , выносится с восходящим потоком воды. Для городских сточных вод скорость восходящего потока составляет 0,5-0,7 мм/с. Осветленная вода собирается периферийным сборным лотком, высота гребня водослива которого определяет уровень воды в отстойнике. Всплывающие вещества жирового состава собираются в центре отстойника кольцевым лотком, из которого отводятся трубопроводом в самотечную иловую сеть. Выпадающий осадок накапливается в иловой конусной части отстойника, из которой удаляется под гидростатическим напором 1,5-2,0 м через иловую трубу в самотечную иловую сеть. Объем иловой части рассчитывается на двухсуточный объем образующегося осадка. Влажность выгружаемого осадка составляет 95%. 34 Достоинствами вертикальных первичных отстойников являются простота их конструкции и удобство в эксплуатации недостатками - большая глубина сооружений, что ограничивает их максимальный диаметр - 9 м, а также невысокая эффективность осветления воды, обычно не превышающая 40% по снятию взвешенных веществ. Рисунок 2.15 - Первичный вертикальный отстойник из сборного железобетона- иловая труба для выпуска осадка 2 - жиропровод для выпуска всплывающих веществ 3 - центральная впускная труба с отражателем 4 - сборный лоток осветленной воды 5 - отводящий лоток 6 - подводящий лоток Более совершенными с технологической точки зрения являются вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком осветляемой воды рисунок 2.16). В отстойнике этого типа зона осветления разделена полупо- гружной перегородкой на две равные по площади зеркала воды части. Сточная вода поступает в центральную часть по лотку или трубопроводу и через зубчатый водослив отражательным козырьком распределяется по площади зоны осветления, где происходит нисходящее движение потока осветляемой воды, обеспечивающее лучшее совпадение направлений векторов движения потока воды и выпадения агломерирующейся взвеси, чем в типовых вертикальных отстойниках с центральной распределительной трубой. Рисунок 2.16 - Первичный вертикальный отстойник с нисходяще- восходящим потоком 1 - приемная камера 2 - подающий трубопровод 3, 4 - трубопровод и воронка соответственно для удаления плавающих веществ 5 - зубчатый распределительный водослив 6 - отражательный козырек 7 - распределительный лоток 5 - периферийный сборный лоток осветленной воды 9 - отводящий трубопровод 10 - кольцевая зона восходящего движения 11 - кольцевая перегородка 12 - трубопровод для выпуска осадка 36 Основная масса взвешенных веществ успевает выпасть в осадок до поступления потока осветляемой воды в кольцевую зону восходящего движения, где происходит доосветление воды. Коэффициент использования объема в этих отстойниках повышается дои эффективность осветления воды по снижению концентрации взвешенных веществ достигает 60-65%. Осадок под действием гидростатического давления выгружается через центральный илопровод. Всплывающие вещества удаляются из центральной части через приемную воронку и самотечный трубопровод. Разновидностью вертикальных отстойников являются квадратные в плане (12x12 им) четырехбункерные отстойники с центральным впуском воды и сбором осветленной воды периферийным лотком. Простота конструкции вертикальных отстойников обусловила их широкое применение на очистных сооружениях средней пропускной способностью тыс. м 3 /сут. Радиальные отстойники представляют собой круглые в планере- зервуары, в которых сточная вода подается в центр отстойника и движется радиально от центра к периферии (рисунок 2.17). Скорость движения освет- ляемой воды изменяется от максимальных значений в центре до минимальных на периферии радиального отстойника. Взвешенные вещества, выпадающие в осадок из движущегося потока осветляемой воды, перемещаются в иловый приямок скребками, размещенными на вращающейся ферме. На этой же ферме расположено подвесное устройство, сгребающее всплывающие на поверхность вещества к жиросбор- нику, из которого они отводятся на перекачку. Частота вращения фермы с илоскребами составляет 2-3 ч , привод фермы периферийный с тележкой на пневмоходу. Осадок удаляется с помощью плунжерных и центробежных насосов, что обеспечивает снижение его влажности до 93,0-93,5 %. Радиальные первичные отстойники обеспечивают задержание 50-55% взвешенных веществ. Вращающаяся ферма обеспечивает простоту эксплуатации радиальных отстойников. Типовые проекты радиальных отстойников диаметром 18-50 м позволяют использовать их на очистных сооружениях практически любой пропускной способности, начиная от 20 тыс.м 3 в сут. Достоинства радиальных отстойников обусловили их широкое распространение на очистных сооружениях. Вместе стем для радиальных отстойников с центральным впуском характерны повышенные градиенты скорости в центральной части, приводящие к уменьшению их коэффициента объемного использования и эффективности осветления. Обобщенный метод технологического расчета первичных отстойников заключается в выборе типа и необходимого числа типовых сооружений, обеспечивающих требуемый эффект осветления. Тип отстойника выбирается с учетом принятой технологической схемы очистки сточных води обработки их осадка, производительности сооружений, очередности строительства, числа эксплуатируемых единиц, конфигурации и рельефа площадки, геологических условий, уровня грунтовых вод. 37 Рисунок 2.17 - Первичные радиальные отстойники 1 - илоскреб; 2 - распределительная камера 3 - подводящий трубопровод 4 - трубопровод выгрузки осадка 5 - жиросборник; 6 - насосная станция перекачки осадка 7 - трубопровод отвода осветленной воды 8 – жиропровод 38 Число отстойников принимается первичных - не менее двух, вторичных- не менее трех при условии, что все отстойники являются рабочими. При минимальном числе их расчетный объем необходимо увеличивать в 1,2- 1,3 раза. Расчет отстойников, кроме вторичных после биологической очистки, надлежит производить по кинетике выпадения взвешенных веществ с учетом необходимого эффекта осветления. Расчетное значение гидравлической крупности u 0 , мм/с, необходимо определять по кривым кинетики отстаивания Э = f(t), получаемым экспериментально, с приведением полученной в лабораторных условиях величины к высоте слоя, равной глубине проточной части отстойника, по формуле , 1000 2 1 0 |