Комарова Л.Ф., Кормина Л.А. Инженерные методы защиты окружающей среды. Техника защиты атмосферы и гидросферы от промышленных загрязнений

Подождите немного. Документ загружается.

221

части сооружения, что вызывает вращательное движение песка, спо-

собствует отмывке от песка органических веществ и предотвращает их

выпадение в осадок.

Песок, содержащийся в сточной воде, прижимается к стенкам со-

оружения за счет центробежной силы и отделяется от воды в результа-

те образующегося нисходящего течения. Нагрузку на песколовку при-

нимают 110-130 м

/(м

ч), ее диаметр не более 6 м. При скорости дви-

жения в подающем лотке 0,7-1,1 м/с в песколовке задерживается 92-98

% песка с гидравлической крупностью 18-24 мм/с. Глубина песколовки

конструктивно принимается равной половине ее диаметра.

Аэрируемые песколовки представляют собой прямоугольные или

круглые в плане резервуары, в которые осуществляется подача возду-

ха. Воздух способствует

вращению воды в песколовке и тем самым по-

вышению эффекта осаждения. В горизонтальной аэрируемой песко-

ловке (рис.12.8) вдоль одной из стенок на расстоянии 45-60 см от дна

по всей длине песколовки устанавливают аэраторы из дырчатых труб с

отверстиями 3-5 мм, а под ними устраивают лоток для сбора песка.

Рис.12.7. Схемы песколовок: а – горизонтальной с круговым движением

воды; б – вертикальной; в - тангенциальной

1- подача сточной воды; 2 - удаление осадка; 3 - отвод очищающей воды;4 –

приемное отделение; 5 – отстойное отделение

222

Рис.12.8. Схема горизонтальной

аэрируемой песколовки

1 - водоподводящий лоток; 2 - водоотво-

дящий лоток; 3 - подача воздуха

Интенсивность аэрации 3-5 м

/(м

⋅ч). Поступательная скорость

движения воды в таких песко-

ловках 0,05-0,12 м/с, враща-

тельная 0,25-0,3 м/с, продол-

жительность пребыва-ния во-

ды в песколовке 2-3 мин. Об-

щая глубина песколовки 0,7-

3,5 м, отношение ширины от-

деления песколовки к глубине

В:Н = 1:1,5. Осадок из аэри-

руемых песколовок содер-жит

до 90-95 % песка и при дли

тельном хранении не загнива-

ет. Такие песколовки имеют производительность от 70 до 280

тыс.м

/сут.

12.2.3. Осаждение примесей в отстойниках

Отстойники являются основными сооружениями для механиче-

ской очистки сточных вод, используются для удаления оседающих или

всплывающих примесей сточных вод, главным образом, органических.

В зависимости от назначения отстойников в технологической

схеме очистной станции они подразделяются на первичные, устанав-

ливаемые в начале технологической схемы перед сооружениями био-

логической или физико-химической очистки, и

вторичные - в конце

схемы после биологической очистки.

По режиму работы различают отстойники периодического дейст-

вия (контактные) и непрерывные (проточные). Первые применяются

для очистки малых количеств сточных вод, вторые - для очистки лю-

бых объемов загрязненных вод.

Отстойники разделяются на три основных конструктивных типа в

зависимости от направления движения воды - вертикальные, горизон-

тальные, радиальные. К отстойникам относят и осветлители, где одно-

временно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взве-

шенного осадка, а также комбинированные сооружения - осветлители-

перегниватели и двухъярусные отстойники, в которых наряду с освет-

лением воды осуществляется сбраживание и уплотнение выпавшего

осадка.

Тип отстойника и его конструкцию следует выбирать в зависимо

сти от производительности, концентрации и характера нерастворенных

примесей в воде, способа обработки осадка, уровня стояния грунтовых

223

Рис.12.9. Горизонтальный отстойник

1 - водоподводящий лоток; 2 - привод скребко-

вого механизма; 3 - скребковый механизм; 4 -

водоотводящий лоток; 5 - отвод осадка

вод, местных условий площадки строительства. В каждом конкретном

случае выбор типа отстойников должен определяться в результате тех-

нико-экономического сравнения нескольких вариантов. Число первич-

ных отстойников надлежит принимать не менее двух, вторичных - не

менее трех. Вертикальные отстойники применяют при производитель-

ности очистной станции до 20 тыс.м

/сут, горизонтальные - свыше

15 тыс.м

/сут, радиальные - свыше 20 тыс.м

/сут, осветлители-

перегниватели - до 30 тыс.м

/сут, двухъярусные отстойники - до

10 тыс.м

/сут.

В большинстве случаев эффект очистки в отстойниках составляет

50-70 % при продолжительности отстаивания 1-3 ч; эффективность ра-

боты осветлителей достигает 70 %. Для улучшения отстаивания в

сточную воду вводят коагулянты и флокулянты, способствующие уве-

личению скорости осаждения взвешенных частиц.

Горизонтальные от-

стойники представляют

собой прямоугольные в

плане резервуары, выпол-

ненные из железобетона и

оборудованные

водорас-

пределительными и водо-

сборными устройствами

(рис.12.9). Вода поступает

в отстойник с торцевой

стороны. Для более равно-

мерного распределения

во-ды по сечению отстой-

ника устраивают водорас-

пределительные и водосборные устройства в виде поперечных водо-

сливов, дырчатых перегородок и желобов.

В отстойнике каждая частица движется с потоком воды в гори

зонтальном направлении со скоростью V и вниз под действием силы

тяжести со скоростью U

. Таким образом, скорость перемещения каж-

дой частицы будет представлять равнодействующую двух этих скоро-

стей. В отстойнике успеют осесть только те частицы, траектория кото-

рых пересекает дно отстойника в пределах его длины.

Рабочая глубина отстойника Н=1,5-4 м, отношение длины к глу-

бине L:Н=8-12 (до 20). Ширина отстойника В=(2-5)Н зависит от спосо-

ба удаления осадка и обычно находится в пределах 6-9 м. Первичные

отстойники спроектированы на производительность от 25 до

100 тыс.м

/сут.

224

Рис.12.10. Вертикальный

отстойник

1 - центральная труба;

2 - водосборный лоток;

3 - отстойная часть;

4 - отражательный щит;

5 - иловая труба

Длина горизонтального отстойника может быть определена:

где V - средняя расчетная скорость в проточной части отстойника, принимается

5-10 мм/с; U

- гидравлическая крупность взвеси, мм/с; К =0,5 - коэффициент

использования объема отстойника; W - вертикальная турбулентная состав-

ляющая, W=0,05V.

Осадок, выпавший на дно отстойника, скребковым механизмом

сгребается к иловому приямку, откуда удаляется плунжерным насосом.

Уклон днища 0,005 в сторону бункера для сбора осадка.

Продолжительность отстаивания

составляет 1-3 ч. Эффективность осаж-

дения до 60 %.

Вертикальные отстойники пред-

ставляют собой цилиндрический (или

квадратный в плане) резервуар с кониче-

ским днищем, образующим емкость для

накопления осадка

. Разл-ичные типы

вертикальных отстойников отличаются

конструкцией впускных и выпускных

устройств. Наиболее рас-пространенным

типом является отстой-ник с впуском во-

ды через центральную трубу, снабжен-

ную в нижней части раструбом и отра-

жательным щитом (рис.12.10).

Сточная вода подводится по цен-

тральной трубе и спускается по ней вниз.

При выходе

из центральной трубы она

меняет направление движения и медлен-

но поднимается вверх к периферийному водосборному лотку. Осажде-

ние происходит в восходящем потоке, скорость которого равна 0,2-0,7

м/с. Высота зоны осаждения 2,7-3,8 м. Каждая частица движется с

дой вверх со скоростью V и под действием силы тяжести вниз со ско-

ростью U

. При U

> V частицы оседают, при U

< V уносятся с

ком воды вверх.

Эффективность осаждения в вертикальных отстойниках на 10-

20 % ниже, чем в горизонтальных.

Диаметр вертикальных отстойников 4-9 м, уклон стенок днища

50-60

)WU(K

−

⋅

225

Рис.12.12. Радиальный отстойник

1 - труба для подачи воды; 2 - скребки; 3 – распре-

делительная камера; 4 - приямок для сбора осадка;

5 - водослив; 6 - отвод осадка

Рис.12 .11. Вертикальный

отстойник с нисходяще-

восходящим потоком воды

1 - водоподводящая труба; 2 -

приемная камера; 3 - зубчатый

водослив; 4 - распределительный

лоток; 5 - кольцевая перегород-

ка; 6 - отвод осветленной воды

Вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком во-

ды (рис.12.11) и с периферийным

впуском жидкости отличаются только

конструкцией впускных и выпускных

устройств, однако они имеют в 1,3-1,5

раза большую производительность,

чем с центральной трубой. Впускное

устройство у них выполнено в виде

кольцевого распределительного лотка

переменного сечения с зубчатым во-

досливом.

Диаметр вертикальных отстой

ников рассчитывают по формуле:

где Q - расчетный расход сточных вод; К -

коэффициент, принимаемый для верти-

кального отстойника с центральной выпу-

скной трубой К=0,35, для других конструкций вертикальных отстойников

К=0,65-0,7; n – количество отстойников.

Радиальные отстойники представляют собой круглые в плане

резервуары диаметром от 18 до 50 м и более. Они предназначены для

очистки больших количеств сточных вод с высоким содержанием взве-

сей (более 2000 мг/л).

Известны радиальные отстойники трех конструктивных модифи-

каций - с центральным или периферийным впуском воды и вращаю-

щимся сборно-распределительным устройством (УВР).

отстойниках с центральным впуском (рис.12.12), вода поступа-

ет по центральной трубе снизу вверх, а затем движется от центра к пе-

риферии. Скорость течения при этом меняется от максимальной в цен-

тре до минимальной на периферии, на середине радиуса она составляет

5-10 мм/с. Глубина проточной части отстойника 1,5-5 м, отношение

диаметра к

глубине D:Н=6-12 (до 30). Эффективность осаждения в них

составляет 60 %.

Осадок, выпавший на дно отстойника, сгребается скребковым ме-

ханизмом, укреп-

ленным на вращаю-

щейся ферме, к при-

ямку, расположен-

ному в центре, отку-

да удаляется на-

)WU(nK

−

226

сосом или под дей-ствием гидравли-ческого давления. В отстойниках с

пери-ферийном впуском воды достигается в 1,2-1,3 раза большая эф-

фективность очистки и в 1,3-1,6 большая производительность, чем в

обычных радиальных отстойниках. Распределительное устройство

представляет собой периферийный кольцевой лоток с зубчатым

сливом или щелевыми донными отверстиями и полупрогруженную пе-

регородку, которые образуют

с бортом отстойника кольцевую зону, где

происходит быстрое гашение энергии входящих струй, выделение и

задержание плавающих веществ. Вода входит в рабочую зону отстой-

ника через кольцевое пространство, образуемое нижней кромкой пере-

городки и днищем, а отводится через центральную трубу.

Отстойники с вращающимся сборно-распределительны уст-

ройством (УВР) позволяют отстаивать воду

практически в статических

условиях, при этом пропускная способность радиального отстойника

повышается приблизительно на 40 %. Схема распределительного уст-

ройства показана на рис.12.13.

Подача и отвод воды в таком отстойнике осуществляется через

центральную чашу и сопрягающееся с ней радиальное подвижное уст-

ройство, которое представляет собой желоб, разделенный перегород-

кой на распределительный и сборный лотки

Сточная вода равномерно поступает в отстойную зону по всей

длине затопленного распределительного лотка через щелевое днище и

распределительную решетку из вертикально подвешенных струена-

правляющих лопаток. Осветленная вода отводится через водослив во-

досборного лотка. Осадок сгребают скребками, укрепленными на фер-

ме вращающегося устройства.

227

Рис.12.13. Схема вращающегося сбор-

но-распределительного устройства

1 - центральная чаша; 2 - водораспредели-

тельный лоток; 3 - разделяющая перего-

родка; 4 - водосборный лоток; 5 - направ-

ляющие лопатки; 6 - водозаборная кромка;

7 - кольцевой водосборный желоб; 8 - си-

фон

Глубина зоны отста-

ивания принимается 0,8-1,2

м, глубина лотка составляет

0,5-1,5 м. Эффективность ос-

ветления достигает 65 %.

Диаметр радиальных отстой-

ников рассчитывается по той

же формуле, что и радиус

вертикальных отстойников,

только коэффициент К

ни-мается для обычных

аль-ных отстойников равным

0,45, для отстойников с вра-

щаю-щимся сборно-

распределительным устрой-

ством 0,85. Для

увеличения

эффективности отстаивания

используют тонкослойные

(трубчатые или пластин-

чатые) отстойники. Они мо-

гут быть вертикальными, ра-

диальными или горизонталь-

ными; состоят из водораспределительной, водосборной и отстойной

зон. В таких отстойниках отстойная зона делится трубчатыми или пла-

стинчатыми элементами на ряд слоев небольшой глубины. При малой

глубине отстаивание протекает быстро,

что позволяет уменьшить раз-

меры отстойников.

Тонкослойные отстойники классифицируются по следующим

признакам: по конструкции наклонных блоков на трубчатые и полоч-

ные; по режиму работы - периодического (циклического) и непрерыв-

ного действия; по взаимному движению осветленной воды и вытес-

няемого осадка - с прямоточным, противоточным и смешанным (ком-

бинированным) движением.

Поперечное сечение трубчатых секций

может быть прямоуголь-

ным, квадратным, шестиугольным и круглым. Полочные секции мон-

тируются из плоских или гофрированных листов и имеют прямоуголь-

ное сечение. Они выполняются из стали, алюминия и пластмассы (по-

липропилена, полиэтилена, стеклопластиков).

Практическая скорость потока для полочных элементов принима-

ется 5-10 мм/с, для трубчатых элементов - до 20 мм/с. Трубки

можно

устанавливать с малым (до 5

) и большим (до 45-60

) наклоном. Труб-

228

чатый отстойник с небольшим наклоном работает периодически. Сна-

чала проводят отстаивание, затем промывку трубок от осадка. Такие

отстойники используются для осветления сточных вод с небольшим

содержанием взвесей при расходах от 100 м

/сут до 10 тыс.м

/сут. Эф-

фективность очистки 80-85 %.

В трубчатых отстойниках с большим наклоном вода проходит

снизу вверх, а осадок непрерывно сползает по дну трубок в шламовое

пространство. Так же работают пластинчатые отстойники (рис.12.14).

Эффективность трубчатых и полочных отстойников практически

одинакова. Высоту тонкослойного пространства рекомендуется при-

нимать 1-2 м, расстояние между пластинами 25-200 мм, длину 0,6-1 м.

Тонкослойные блоки могут устанавливаться в корпуса обычных

отстойников. Продолжительность очистки в таких отстойниках состав-

ляет 4-10 мин.

Применение тонкослойных элементов позволяет значительно со-

кратить продолжительность отстаивания и, следовательно, объем от-

стойников. Тонкослойные отстойники позволяют значительно интен-

сифицировать процесс осаждения взвесей, на 60 % уменьшить площадь

застройки и на 25-30 % повысить эффект осветления воды по сравне

нию с обычно применяемыми отстойниками.

12.2.4. Осветлители со слоем взвешенного осадка

По принципу отстаивания работают осветлители со слоем

взвешенного осадка. Они применяются при повышенном содержании в

сточных водах труднооседающих веществ. В результате совмещения

процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации сточной воды

через слой взвешенного осадка эффективность очистки достигает 70 %.

Рис. 12.14. Схема тонкослойных отстойников:а - трубчатый;

б – пластинчатый

1 - корпус отстойника; 2 - пластины; 3 - шламоприемник

229

Рис.12.15. Осветлитель со слоем

взвешенного осадка

1 - осветлитель; 2 - водосборный же-

лоб;3 - осадкоуплотнитель

Имеются конструкции осветлителей как с предварительной коагуляци-

ей и агрегацией вод, так и без них, с совмещением этих процессов в

одном аппарате. Принципиальная схема осветлителя показана на

рис.12.15. Воду, обработанную коагулянтами, подают в нижнюю часть

осветлителя. Равномерно распределяясь по его площади, она поднима-

ется вверх до тех пор, пока ско-

рость

выпадения частиц не ста-

нет равной скорости восходяще-

го потока (сечение I-I). При этом

образуется слой взвешенного

осадка, через который фильтру-

ется осветляемая вода. Происхо-

дит прилипание частиц взвесей к

хлопьям коагулянта, за счет чего

увеличивается объем взвешен-

ного слоя. Для поддержания по-

стоянной высоты слоя осущест-

вляется непрерыв-ный принуди-

тельный отсос избыточного

осадка в осадко-уплотнитель.

Осветленная вода поступает в

желоб, откуда направляется на

дальнейшую очистку.

Образование и уплотнение осадка осуществляется в условиях не-

прерывного поступления взвесей. При этом происходит: 1) стесненное

осаждение частиц с образованием из них сплошной пространственной

структуры, уменьшением ее объема из-за сжатия пустот между части-

цами

; 2) уплотнение хлопьевидных частиц осадка с удалением воды,

заключенной в ячейках хлопьев; 3) сжатие хлопьев. Последний процесс

наиболее медленный и поэтому лимитирует уплотнение осадка в це-

лом.

Конструкции осветлителей весьма разнообразны и отличаются:

1) по форме рабочей камеры (круглая или прямоугольная); 2) наличию

или отсутствию дырчатого днища под слоем взвешенного осадка;

3) способу удаления

избыточного осадка (естественный и принуди-

тельный); 4) конструкции и месту расположения осадкоуплотнителей

(встроенные, выносные). Наиболее проста конструкция осветлителя

коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем и принуди-

тельным отсосом осадка (рис.12.16). Он представляет собой прямо-

угольный железобетонный резервуар, разделенный вертикальными пе-

регородками на три коридора - две камеры осветления и осадкоуплот-

230

нитель. Сечение, в котором скорость восходящего потока становится

равной 2 мм/с, условно определяет нижнюю границу взвешенного

слоя. Нижняя кромка осадкоотводящих окон дает верхнюю расчетную

границу взвешенного слоя.

В отечественной практике применяется осветлитель с естест-

венной аэрацией (или отстойник-осветлитель), представляющий собой

вертикальный отстойник с внутренней камерой флокуляции

(рис.12.17).

В камере

флокуляции происходит эжекция воздуха, частичное

окисление органических веществ, хлопьеобразование и сорбция за-

грязнений. В отстойной зоне вода проходит через слой взвешенного

осадка, где задерживаются мелкодисперсные примеси. Объем камеры

флокуляции должен обеспечить 20-минутное пребывание в ней воды.

12.2.5. Удаление всплывающих примесей

Процесс отстаивания используют для очистки производственных

сточных вод от

нефти, масел, жиров, смол и др.примесей, способных к

гравитационному отделению (всплыванию). Очистка от всплывающих

примесей аналогична осаждению твердых веществ, различие заключа-

Рис.12.16. Осветлитель

коридорного типа

1 - камера осветления; 2 - осадкоуплот-

нитель; 3 - поступление воды; 4 - сбор-

ные желоба осветленной воды; 5 - сбор

осветленной воды; 6 – осадкоотводящие

окна; 7 - отвод уплотненного осадка

Рис.12.17. Отстойник-

осветлитель

1 - камера флокуляции; 2 - от-

стойная зона; 3 - сбор осветлен-

ной воды; 4 - центральная труба;

5 - лоток для отвода плавающих

веществ; 6 - трубопровод для

даления осадка