Отстойники для очистки сточных. Очистка отстойников от шлама

Михаил Иванов

Очистка воды методом отстаивания применяется на гидросооружениях, в системах централизованного водоснабжения и канализации. Существует несколько видов отстойников: горизонтальные, вертикальные, статические, динамические и пластинчатые.

Отстойники представляют собой резервуары или открытые емкости, в которых методом отстаивания удаляются из воды механические примеси. В ходе этого процесса частицы дисперсионной фазы в зависимости от плотности вещества либо всплывают на поверхность воды, либо оседают на дно резервуара. Частицы, осевшие на дно, образуют осадок. В ряде случаев осаждение сопровождается укрупнением частиц.
Отстаивание воды является довольно распространенным способом удаления грубодисперсных механических примесей. Этот метод применяется в системах гидроузлов, централизованного водоснабжения и канализации, на ГЭС, ирригационных сооружениях, а также при очистке коммунальных сточных вод и после биологической очистки стоков.
На насосных станциях и ГЭС поступающие воды из открытых источников подвергаются отстаиванию для того, чтобы предотвратить истирание лопастей гидротурбин и частей насосов твердыми примесями размером более 0,25 мм. Целесообразно применение отстойников и в ирригационных системах, чтобы не допустить засорения илом оросительных каналов.
В системах централизованного водоснабжения отстойники применяются на водоочистных станциях для предварительного осветления воды с мутностью более 2 г/л. Отстаиванию подвергаются только те частицы примеси, размеры которых превышают 10-5 см. Частицы размером от 10-7 до 10-5 см, образуя коллоидную микрогетерогенную систему, при отстаивании не оседают из-за уравновешивания сил тяжести и энергии броуновского движения для частиц с малыми массами.
Для удаления коллоидных примесей необходимо вызвать их укрупнение путем слипания или привести к потере устойчивости в результате коагуляции. Традиционно для удаления из воды коллоидных примесей применяют коагулянты, а образовавшиеся в результате этого хлопья удаляют в отстойниках или ином оборудовании. Чтобы отстаивание было полным, скорость течения воды максимально понижают до 0,25–0,5 м/сек. Вторым фактором, влияющим на полноту осаждения, является длительность отстаивания, которая обычно составляет 1,5–2,0 ч.
Классифицируются отстойники по разным признакам, в частности, в зависимости от направления основного потока очищаемой воды. По этому признаку отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойники
Наиболее распространенными являются горизонтальные отстойники, которые применяются на вододоочистных станциях с производительностью 15–50 тыс. м3 в сутки. Как правило, в них удаляется до 60 % взвешенных примесей.
Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар, состоящий из нескольких отделений. Его длина может достигать 48 м, а ширина обычно бывает в 3–5 раз меньше. Глубина этого сооружения не должна превышать 4 м. Толщина водного слоя, как правило, составляет 2,0–2,5 м. Вода в горизонтальный отстойник поступает через ряд отверстий в торцевой стенке, затем распределяется по всему резервуару и протекает по всей длине отстойника. Вывод очищенной воды осуществляется через водослив у противоположной стороны сооружения.
Для сбора осадка на дне отстойника располагается несколько приямков. Осадок, не попавший в приямок, счищается со дна специальным скребковым устройством. Перемещение скребков вдоль отстойника осуществляется с помощью зубчатой и цепной передачи. При движении по дну скребки собирают осадок, а при перемещении по поверхности воды – всплывшие на ее поверхность примеси, направляя их к специальному желобу. Удаление осадков из приямков может осуществляться путем слива по трубам на дне, подъема по иловым трубам под напором воды и с помощью плунжерного насоса.
Недостатками горизонтальных отстойников являются:

высокая стоимость монтажа;
низкая надежность скребкового механизма;
наличие застойных зон, где осадок не удаляется.

Вертикальные отстойники
Другим распространенным видом являются вертикальные отстойники, которые представляют собой цилиндрические резервуары с коническими днищами. Чаще всего они применяются для первичного отстаивания воды на водоочистных станциях или удаления взвеси после коагулирования.
В вертикальные отстойники вода поступает по трубе сверху в нижнюю часть агрегата и распределяется по всей плоскости поперечного сечения. Осадок собирается в нижней конической части, а очищенная вода восходящим потоком поднимается вверх и переливается через круговой водослив в сборный лоток. Перед сливом располагается специальная перегородка, удаляющая всплывшие примеси.
Осадок в процессе отстаивания собирается в нижней части аппарата и удаляется через специальный бункер. Скребковые механизмы устанавливаются только в отстойниках со значительными количествами осадка. Обычно в вертикальных отстойниках удается удалить до 40 % взвешенных примесей.
Вертикальные отстойники по конструкции и условиям эксплуатации являются более простыми, чем горизонтальные. Их важным достоинством является значительная величина кольцевого водослива в верхней части. Это позволят сильно понизить скорость течения, в результате чего уменьшается вероятность выноса осадков. К недостаткам этого вида аппаратов относится сложность удаления осадка из разгрузочного люка при отсутствии скребкового механизма.
Одной из разновидностей вертикальных аппаратов являются радиальные отстойники. Высота их гораздо меньше – 0,1–0,15 м, а диаметр обычно имеет большой размер – 16–60 м, а в некоторых случаях может достигать 100 м. Радиальные отстойники применяются для осветления очень мутных вод и очистки воды в системах промышленного водопроводного водоснабжения. Вода подается в такие устройства по трубам в центральную часть, а слив производится через круговой водослив в верхней части аппарата. Осевший на дно осадок собирают вращающимися скребками.
Радиальные отстойники применяются на очистных сооружениях с производительностью более 20 тыс. м3 в сутки и обеспечивают удаление 50 % взвешенных веществ.

Биологическая обработка
Особенно важную роль играют отстойники при очистке стоков методами биологической обработки. Специфика этого вида очистки требует, чтобы отстаивание применялось дважды.
Первичные отстойники размещаются перед поступлением сточной воды в биореактор для удаления излишнего количества взвешенных веществ и механических примесей, преимущественно песка. В агрегаты биоочистки должны поступать сточные воды с оптимальной концентрацией 100–120 мг/л, так как при более высокой степени осветления происходит недогрузка биореактора, что вызывает «голодание» активного ила.
В то же время недостаточное осветление сточных вод после первичного отстаивания может привести к повышенному содержанию питательных веществ в стоках, в результате чего произойдет значительный прирост активного ила, что вызовет вторичное загрязнение.
Чтобы обеспечить наиболее полное удаление остатков биомассы, после биологической очистки сточные воды вторично отстаиваются на отстойниках. Обычно для этих целей используют радиальные отстойники, снабженные илососами – устройствами для удаления осадка. Стоки здесь находятся, как правило, в течение 1,5–2 ч. Собранные осадки биомассы удаляются из отстойников и отправляются на дальнейшую переработку.
В ряде случаев при вторичном отстаивании используют двухъярусные отстойники, в которых процессы сбора осадков и их сбраживания происходят в отдельных резервуарах, совмещенных в одном аппарате.

Статические и динамические отстойники
Еще один метод классификации отстойников основан на способе закачки в них воды. В отстойниках периодического действия отстаивание происходит после заполнения. Они относятся к виду статических отстойников. Если же закачка стоков в отстойник и отвод из него осветленных вод происходят постоянно, то такой отстойник относится к аппаратам непрерывного действия – так называемым динамическим отстойникам.
Статические отстойники обычно применяются для очистки сточных вод от примесей нефти и нефтепродуктов. Они представляют собой стальные или железобетонные резервуары, которые работают не только в режиме отстаивания, но и как емкости-накопители или резервуары буферного типа, которые необходимы для равномерной подачи сточных вод на дальнейшую очистку. Через трубопроводы впуска эти сооружения заполняются стоками, которые здесь отстаиваются. Затем всплывшие примеси удаляют и производят слив осветленной воды. Для удаления осадка на дне отстойника размещается дренаж из перфорированных труб.
В отличие от статических отстойников, в динамических происходит непрерывное течение воды. К этой группе относятся вышеупомянутые горизонтальные и вертикальные отстойники.
Кроме того, разработаны аппараты, в которых течение воды осуществляется под различными углами наклона. Такие устройства необходимы для того, чтобы сократить время отстаивания, которое, исходя из законов седиментации, возрастает с увеличением высоты слоя воды. Причем основная доля осадка выпадает в начальный период. При уменьшении слоя воды время отстаивания сокращается, а при многократном повторении процедуры возрастает эффективность очистки.
Это привело к созданию тонкослойных отстойников, которые по своему конструктивному исполнению разделяются на трубчатые и пластинчатые.

Трубчатые и пластинчатые отстойники
Рабочим элементом трубчатого отстойника является труба диаметром 2,5–5 см длиной около 1 м. Длина трубы зависит от степени загрязнения воды и скорости потока. Эти трубы имеют либо небольшой уклон – до 10°, либо более значительный угол наклона – более 60°. Отстойники с малым углом наклона обычно работают в периодическом режиме. Сначала производится осветление воды путем пропускания ее через трубки, а затем – промывка отстойника.
Такие отстойники применяются для очистки воды с небольшим количеством механических примесей. Эффективность их удаления иногда достигает 85 %.
При использовании трубчатых отстойников с большими углами наклона трубок происходит не только стекание осветленной воды, но и сползание осевшего осадка, что позволяет не промывать трубки.
Работа трубчатых отстойников не зависит от диаметра трубок, но в значительной степени зависит от их длины. Трубки для такой очистки обычно изготавливают из пластика, а для агрегатов большой производительности используют специальные блоки. Эти блоки состоят из множества трубок длиной около 3 м, шириной 0,75 м и высотой 0,5 м. Использование таких блоков позволяет составлять отстойники любой производительности.
Аналогичный способ отстаивания реализуется и в пластинчатых отстойниках. Они состоят из ряда параллельных пластин, между которыми течет вода. Движение осветленной воды и образовавшегося осадка в этих устройствах может происходить в одном направлении (такие аппараты называют прямоточными) или в противоположных направлениях (противоточные отстойники).
Недостатками всех видов тонкослойных отстойников является необходимость предварительного удаления из воды примесей с большими размерами частиц, а также частиц, плавающих на поверхности. При использовании тонкослойных отстойников для очистки сточных вод от загрязнений нефтью и нефтепродуктами из стоков предварительно необходимо удалять сгустки примесей, которые могут быстро привести оборудование в негодность.
К достоинствам следует отнести являются увеличение скорости очистки, экономичность вследствие небольшого объема аппарата и невысокие затраты на строительство.

→ Очистка сточных вод

Отстойники

Отстойники

Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и 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 на следующие: отстойники - первичные, вторичные и третичные (контактные резервуары); илоуплотнители; осадкоуплотнители.

Классификация отстойных сооружений по основным технологическим и конструктивным признакам приведена на рис. 10.15.

Первичные отстойники располагаются в технологической схеме очистки сточных вод непосредственно за песколовками и предназначаются для 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 (см. рис. 10.18).

Во избежание повышенного прироста избыточного активного ила в аэротенках и биопленки в биофильтрах остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-150 мг/л, что в зависимости от исходной начальной концентрации взвешенных веществ в сточной воде, составляющей 200-500 мг/л, обусловливает выбор наиболее рациональной технологии первичного осветления и требуемой продолжительности отстаивания. Технологическая роль других отстойных сооружений рассматривается ниже в соответствующих разделах курса.

Закономерности процесса первичного осветления сточных вод. Разнообразные условия формирования городских сточных вод как смеси хозяйственно-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.

Одиночное осаждение частиц возможно лишь в монодисперсной, агрегативно-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 (седиментации), что изменяет форму, размеры, плотность и скорость осаждения частиц полидисперсного состава.

Различают агломерацию частиц в условиях перикинетической (или диффузионной) коагуляции и ортокинетической (или гравитационной) флокуляции.

Рис. 10.15 Классификация отстойных сооружений

Перикинетическая коагуляция имеет место 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 грубодиспергированные частицы с размером 1 – 1000 мкм, для которых определяющей является гравитационная или ор-токинетическая флокуляция, обусловленная столкновением частиц различного диаметра вследствие разности скоростей их осаждения.

Показатели степени в выражении (10.19), отражающие количественное влияние каждого из параметров на кинетику гравитационного осветления сточной воды, могут быть определены лишь экспериментально для соответствующих условий седиментации взвеси, что затрудняет использование этой формулы.

В практике проектирования и эксплуатации первичных отстойников широкое распространение получило использование зависимостей эффекта осветления сточной воды от продолжительности ее отстаивания.

Обобщение результатов исследований, выполненных за последние 20 лет кафедрой водоотведения на Люблинской станции комплексной очистки воды (Москва), показало, что отсутствует удовлетворительная корреляция между содержанием оседающих веществ и концентрацией взвешенных веществ в поступающей сточной воде (рис. 10.16). Максимальное содержание оседающих веществ (кривая la) и минимальное содержание оседающих веществ (кривая 16) в сточной воде существенно отличаются друг от друга, особенно при малых начальных концентрациях взвешенных веществ. Кривые 2 и 3 (по рекомендациям ныне действующего и предшествующего СНиПа) удовлетворительно соответствуют средним значениям. Объективно существующему широкому диапазону изменения содержания оседающих веществ соответствует широкая гамма кривых кинетики осветления сточных вод, отражающая многообразие встречающихся седиментационных свойств взвешенных веществ (рис. 10.17).

Рис. 10.16. Зависимость содержания оседающих веществ от начальной концентрации взвешенных веществ:
1а и 16 – максимальные и минимальные значения соответственно; 2 – по СНиП 2.04.03-85; 3 – по СНиП П-32-74

Рис. 10.17 Зависимость эффекта осветления сточных вод от продолжительности отстаивания (в цилиндрах hzet =1,0 м)

Для правильного проектирования отстойников целесообразно экспериментальное определение кривых кинетики осветления реальных сточных вод данной станции аэрации или их близкого аналога. Методика экспериментального определения кинетики осветления сточных вод в покое разработана В. И. Калицуном.

Кинетику эффективности осветления сточных вод определяют путем технологического моделирования отстаивания воды в покое в лабораторных цилиндрах высотой 0,5 и 1,0 м.

Для городских сточных вод п = 0,2-0,4. Показатели а в формуле (10.21) и п в формуле (10.22) определяются экспериментально по результатам технологического моделирования. При отсутствии экспериментальных данных можно воспользоваться рекомендуемыми СНиПом расчетными параметрами, приведенными в табл. 10.7.

Основным условием расчета первичных отстойников является обеспечение задержания в них агломераций взвеси, гидравлическая крупность которых не меньше расчетной условной гидравлической крупности. 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 и выгрузки 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. Как следствие, достигаемый в производственных условиях эффект снижения концентрации взвешенных веществ не превышает 50-60%, что бывает существенно ниже содержания оседающих веществ в исходной сточной воде, достигающего 60-80°.

Рис. 10.18. Зависимость эффекта снижения концентрации взвешенных веществ (кривая 1) и БПК5 (кривая 2) от продолжительности осветления более медленно вследствие неблагоприятного

На рис. 10.18 приведены эксплуатационные данные работы первичных отстойников, которые показывают эффективность осветления сточной воды по изъятию взвешенных веществ и снижению БПК в диапазоне продолжительностей отстаивания 1,5-4 ч. Процесс первичного осветления в действующих отстойниках идет менее эффективно и совокупного воздействия фактических гидродинамических условий на ход флокуляции и седиментации взвеси.

В действующих отстойниках гидродинамическая характеристика потока осветляемой воды определяется типом и конструкцией отстойного сооружения, скоростями и направлением впуска сточной воды в зону отстаивания (рис. 10.20), нагрузкой сточных вод на поверхность отстойника и нагрузкой собираемой осветленной воды на единицу длины водослива (рис. 10.21).

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 (рис. 10.22).

Рис. 10.19. Зависимость эффекта первичного осветления от градиента скорости при предварительном перемешивании сточной воды:
1,2 – воздушное и механическое перемешивание

Величина Kse, может определяться непосредственным методом, путем замера скоростей движения воды в отстойнике с помощью термоанемометра (прибора для определения малых скоростей движения воды), или рассчитываться на основе фактической продолжительности пребывания воды Цакт в отстойнике, определенной методом трассирования.

Рис. 10.20. Зависимость эффекта осветления воды в отстойнике от скорости входа в него потока осветляемой воды

Рис. 10.21. Зависимость эффекта осветления воды от гидравлической нагрузки на погонный метр сборного водослива

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 жиросборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку.

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 блокирования с аэротенками.

Использование в типовых проектах сооружений унифицированной ширины 6 и 9 м стеновых панелей позволяет проектировать горизонтальные отстойники с шириной, равной ширине аэротенков, и объединять эти сооружения в секции.

Рис. 10.22. 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

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. Цилиндрическая форма последних позволяет использовать предварительно напряженную высокопрочную арматуру, в результате чего уменьшаются требуемая толщина стеновых панелей и удельный расход железобетона.

В практике проектирования горизонтальные первичные отстойники широко используются в очистных сооружениях пропускной способностью 15-100 тыс. м3/сут.
Вертикальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары с коническим днищем, в которых поток осветляемой воды движется в вертикальном направлении. В зависимости от типа впускного устройства вертикальные отстойники подразделяются на следующие: 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 (рис. 10.23). В восходящем потоке осветляемой воды происходит флокуляция частиц взвеси, и образующиеся агломерации взвеси, гидравлическая крупность которых ц0 превосходит скорость восходящего вертикального потока vBepT, выпадают в осадок. Более мелкая взвесь, для которой и0

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%.

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).

Исследования СМ. Шифрина показали, что в вертикальных первичных отстойниках с центральным впуском образуются обширные вихревые зоны в центральной части сооружения и в районе водосборных лотков, что существенно снижает их коэффициент объемного использования и достигаемый эффект осветления.

Рис. 10.23. Первичный вертикальный отстойник из сборного железобетона:
1 – 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 (рис. 10.24). В отстойнике этого типа зона осветления разделена полупогружной 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.

Рис. 10.24. 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; 8 ~ периферийный сборный лоток осветленной воды; 9 – отводящий трубопровод; № – кольцевая зона восходящего движения; 11 – кольцевая перегородка; 12 – трубопровод для выпуска осадка

Основная масса взвешенных веществ успевает выпасть в осадок до поступления потока осветляемой воды в кольцевую зону восходящего движения, где происходит доосветление воды, которая собирается периферийным сборным лотком. Коэффициент использования объема в этих отстойниках^ повышается до 0,65, и 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.

НИИВодгео разработал вертикальные отстойники с периферийным впуском воды и сбором осветленной воды в центральной зоне, технологические показатели которых (коэффициент объемного использования и эффективность осветления) аналогичны таким показателям отстойников с нисходяще-восходящим движением воды.

Разновидностью вертикальных отстойников являются квадратные в плане (12×12 и 14×14 м) четырех бункерные 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 2,0-15,0 тыс. м3/сут.

Радиальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары, в которых сточная вода подается в центр отстойника и движется радиально от центра к периферии (рис. 10.25). Скорость движения осветляемой воды изменяется от максимальных значений в центре до минимальных на периферии радиального отстойника.

Рис. 10.25. Первичные радиальные отстойники:
1 – илоскреб; 2 – распределительная камера; 3 – подводящий трубопровод; 4 – трубопровод выгрузки осадка; 5 – жиросборник; б – насосная станция перекачки осадка; 7- трубопровод отвода осветленной воды; 8 – жиропровод

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 жиросборнику, из которого они отводятся на перекачку. Частота вращения фермы с илоскребами составляет 2-3 ч-1 , 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.

Разработанные типовые проекты радиальных отстойников диаметром 18-50 м позволяют использовать их на очистных сооружениях практически любой пропускной способности, начиная с 20 тыс.м3 в сут.

Круглая в плане форма радиальных отстойников позволяет уменьшать необходимую толщину стеновых панелей за счет применения высокопрочной предварительно напряженной арматуры, что сокращает их удельную материалоемкость. Вращающаяся ферма обеспечивает простоту эксплуатации радиальных отстойников.

Указанные достоинства радиальных отстойников обусловили их широкое распространение на очистных сооружениях. Вместе с тем 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.

Рис. 10.26 Зависимость п от начальной концентрации взвешенных веществ (при Э=50%)

Интенсификация первичного осветления сточных вод. В получивших распространение первичных отстойниках задерживается обычно 40-50% взвешенных веществ, содержащихся в сточных водах. Вместе с тем при начальной концентрации взвешенных веществ не менее 300-400 мг/л, характерной для режимов экономного водопотребления, необходимый эффект первичного осветления может достигать 70-75%. В противном случае неизбежен повышенный прирост избыточного активного ила, имеющего больший фактический объем и меньшую влагоотдачу при последующем обезвоживании. В условиях формирования многокомпонентных городских сточных вод очень часто также образуется тонкодисперсная взвесь, в которой содержание оседающих веществ не превышает 30-50% (см. рис. 10.17). В указанных выше случаях для обеспечения требуемой эффективности первичного осветления необходимо интенсифицировать процесс осаждения взвешенных веществ.

Обширные исследования, проведенные за последние годы в нашей стране и за рубежом, позволили разработать и испытать различные методы интенсификации процессов отстаивания сточных вод и уплотнения образующихся осадков (рис. 10.27). Однако из известных методов интенсификации первичного отстаивания наибольшее распространение для очистки городских сточных вод получили методы, связанные с использованием биофлокулирующих свойств избыточного активного ила и биопленки, имеющих в своем составе внеклеточные биополимеры, обусловливающие пространственное структурирование и биофлокуляцию клеточных образований.

Концентрация основных категорий биополимеров - полисахаридов, протеинов, РНК и ДНК достигает максимума в фазе эндогенной респирации микроорганизмов. Образующиеся экзогенные биополимеры обеспечивают формирование и прикрепление биопленки, объединение свободноплавающих микроорганизмов в клоны и хлопки, которые при уменьшении градиента скорости способны агрегироваться в крупные быс-трооседающие хлопья активного ила размером в несколько миллиметров.

Функциональные группы, содержащиеся в биополимерах, могут в среде, близкой к нейтральной, проявлять свойства ионов или быть неионо-генными, обеспечивая образование мостиковых связей как между собой, так и с другими частицами минерального или органического происхождения, т.е. выполняют роль флокулянтов.

Таким образом, избыточный активный ил и биопленка представляют собой естественные биофлокулирующие добавки, образующиеся в процессе биологической очистки сточных вод. Использование их биофлокулирующих свойств целесообразно в качестве одного из самых экономичных методов физико-химического воздействия на формирование агломераций мелкодисперсной взвеси в процессе ее седиментации (осаждения).

Рис. 10.27. Методы интенсификации работы отстойников и илоуплотнителей

Биофлокуляция была успешно реализована во встроенных в вертикальные отстойники камерах флокуляции, использующих как избыточный активный ил, так и биопленку. Эффективность первичного осветления воды после ее 20-минутной обработки в камере биофлокуляции повышалась до 65-75% по взвешенным веществам и 4045% по снижению БПК. Однако механический перенос полученных в вертикальных отстойниках результатов на запроектированные и построенные отдельно стоящие преаэраторы сточных вод с активным илом, а также встроенные конструкции в радиальные и горизонтальные отстойники не позволил получить в них аналогичные результаты.

Обширные исследования, проведенные кафедрой водоотведения МГСУ в области изучения закономерностей процессов седиментации и гидродинамических условий ее реализации, позволили разработать и оптимизировать технологию первичного осветления сточных вод с использованием избыточного ила как биофлокулянта, которая обеспечивает повышение содержания оседающих веществ в любой сточной воде до 85-90%» и снижение БПК в осветленной воде на 40-50%). Возможная конструктивная схема реализации этой технологии в радиальном первичном отстойнике приведена на рис. 10.28.

Размещенная в центральной части радиального отстойника зона биофлокуляции позволяет обеспечить при 20-минутном пребывании сточной воды эффективный контакт между частицами мелкодисперсной взвеси и активного ила.

Рис. 10.28. Схема радиального отстойника с камерой биофлокуляции (а) и распределения градиентов скорости до (кривая 1) и после реконструкции
(кривая 2) (6):
1 – подвод сточной воды и активного ила; 2 – распределительная камера; 3 – зона биофлокуляции; 4 – дырчатые аэраторы; 5 – полупогружная перегородка; б – затопленные перегородки; 7 – низкоградиентная мешалка; 8 – защитный зонт; 9 – сборный водослив; 10 – тонкослойные блоки перекрестной схемы

Имеющийся гидродинамический потенциал входящего потока (кривая а на рис. 10.28) дополняется устройством аэратора в виде дырчатых труб, что в совокупности обеспечивает в зоне биофлокуляции необходимый градиент скорости перемешивания 50-60 с1 (кривая 1).

Из зоны биофлокуляции сточная вода проходит под перегородкой зоны воздухоотделения, где отделяются прилипшие пузырьки воздуха, способные в дальнейшем ухудшить условия седиментации.

В зоне осветления отстойника процесс седиментации стимулируется низкоградиентным перемешиванием, которое при G = 1-2 с“1 обеспечивает оптимальные условия для осаждения взвешенных веществ и уплотнения образующегося осадка. Расположенные на периферии отстойника тонкослойные блоки перекрестной схемы осаждения осветляют воду на завершающей стадии, перед ее поступлением в сборный лоток.

Многолетняя эксплуатация первичного отстойника, модифицированного по данной технологической схеме, показала его высокую эффективность как по задержанию взвешенных веществ - 60-80% (рис. 10.29), так и по снижению БПК в осветленной воде на 40-70% по сравнению с исходной. Однако тонкослойные блоки весьма материалоёмки.

Рис. 10.29. Зависимость эффекта осветления от начальной концентрации взвешенных веществ

При оптимальных добавках активного ила 160-200 мг/ л, соответствующих приросту избыточного активного ила, эффективность осветления по взвешенным веществам составляла 75-80%, при этом влажность смеси осадка и избыточного ила, выгружаемого из отстойника, составляла 96,0-96,5% (рис. 10.30). Снижение БПК в осветляемой воде практически не опускалось ниже 40% за весь период наблюдения, оставаясь в основном в пределах 50-70% (рис. 10.31). Существенный разброс опытных данных объясняется производственными условиями эксплуатации сооружений, колебаниями состава и концентрации поступающих загрязнений.

Рис. 10.30. Влияние дозы добавки активного ила на эффект осветления (Э) и влажность выгружаемого осадка (W)

Рис. 10.31. Корреляция между эффективностью осветления по взвешенным веществам и снижением БПК5

Наряду с использованием биофлокулирующих свойств избыточного активного ила интенсификация работы первичных отстойников возможна также за счет применения непрерывной откачки выпадающего осадка с его последующим уплотнением в отдельном осадкоуплотнителе. Преимущества данной технологии заключаются в поддержании практически нулевого (не более высоты скребков) слоя осадка на днище отстойника и повышения тем самым эффекта осветления воды. Кроме того, быстрое удаление выпадающего осадка, особенно при условии тщательной «зачистки» всего днища скребками, позволяет избегать так называемого залеживания осадка с его последующим анаэробным распадом и попаданием в осветляемую воду труд-ноосадимых продуктов разложения.
Аналогичное отрицательное воздействие на процесс первичного осветления оказывает широко применяемая в технологических схемах станций аэрации рециркуляция в первичные отстойники сливной воды после уплотнителей сброженного осадка из метантенков. Продукты анаэробного распада, отмытые из сброженного осадка для улучшения его влагоотдачи, обладают крайне низкой способностью как к осаждению, так и к всплы-ванию, что приводит к образованию неоседающих затопленных линз тонкодисперсной взвеси и ее повышенному выносу из первичных отстойников.

Рис. 10.32. Схема приемного бункера:
1 – бункер; 2 – пандус; 3 – борт; 4 – скребок; 5 – удаляемый шлам; 6 – труба для выпуска шлама из бункера

Кроме выделения оседающих веществ, в первичных отстойниках задерживаются также всплывающие вещества, представляющие собой в основном различные виды нефтепродуктов. Так по результатам производственных испытаний, проведенных на КСА, эффективность снижения концентрации нефтепродуктов в сточной воде после первичного отстаивания составляет около 50%. Однако всплывающие вещества вместе с осадком направляются на сбраживание в метантен-ки, где нефтепродукты практически не распадаются, а лишь эмульгируются, создавая дополнительные трудности при последующей обработке осадка и рецикле сливной воды. Поэтому с технологической точки зрения заслуживает внимания опыт рециркуляции задержанных в первичных отстойниках плавающих веществ в поток сточных вод перед мелкопрозорчатыми решетками, которые имеют практически постоянно подслой отбросов на своих стержнях, который эффективно задерживает плавающие вещества. В последующем, вместе с отбросами, задержанные на них плавающие вещества отправляются на захоронение и выводятся тем самым из технологического цикла.

В последние годы достигнут также прогресс в совершенствовании конструкций устройств для удаления плавающих веществ с поверхности радиальных отстойников, наиболее распространенных на станциях аэрации. Качающиеся приемные бункеры, затапливаемые при прохождении над ними фермы скребка и собирающие таким образом плавающие вещества, вместе со значительным количеством воды обеспечивали влажность удаляемой смеси порядка 97%. На КСА была разработана и успешно испытана в производственных условиях конструкция приемного бункера, борта которого постоянно находятся выше уровня воды в первичном отстойнике (рис 10.32). Плавающие вещества, подгребаемые к бункеру скребком, попадают в него через наклонный пандус, на котором происходит обезвоживание удаляемой массы. Для обеспечения самотечной выгрузки задержанных загрязнений они могут дозировано разбавляться водой. Конечная влажность выгружаемой с поверхности массы загрязнения не превышает 92%.

Степень засорения сточных вод имеет большое влияние на экологическую ситуацию в целом, а также на качество здоровья людей. По этой причине необходимо устанавливать сооружения для очистки воды не только на крупных предприятиях, но и на небольших объектах. Особенно это важно, если частный дом не подключён к общей канализационной системе.

Одним из самых эффективных и наименее энергозатратных способов очищения сточных вод от различных примесей является отстаивание. Далее мы расскажем о том, какие виды отстойников есть на сегодняшний день, как они работают, а также рассмотрим, как можно создать очистную систему собственноручно.

В чём польза?

Для того чтобы установить полноценное очистное сооружение на небольшом частном участке, нужно потратить немало сил и средств, к тому же обязательно прибегать к помощи экспертов. Такой процесс состоит из четырёх главных этапов: механической, биологической и физико-химической очистки воды, а также дезинфицирующих мероприятий.

На первом этапе всегда применяются отстойники (септики). Их основные достоинства – экономичность и эффективность. Именно благодаря этому они часто используются не только в частном строительстве, но и на крупных предприятиях. Конечно, домашние отстойники отличаются от промышленных размером и объёмом.

Промышленные септики для воды обладают крупными габаритами. Их применение может быть довольно многофункциональным: как для предварительной очистки перед поставкой воды в более масштабные очистные устройства, так и на завершающем этапе очистки, когда необходимо лишь выделить нерастворимые загрязнения.

Объём нерастворимых загрязнений, которые фильтруются в первичных септиках, напрямую зависит от изначального содержания их в воде и от свойств частиц: объёма, формы, твёрдости и скорости оседания. Содержания взвешенных частиц в жидкости, которую потом переправляют в очистительные фильтры, не должно превышать определённый показатель. А также очень важным является количество времени отстаивания. В основном, крупнодисперсные взвеси образуют осадок примерно за полтора или два часа.

Классификация в зависимости от нахождения в системе

Отстойники разделяют на первичные и вторичные. Их вид зависит от того, где они находятся в очистной системе. Первичные септики находятся перед сооружениями для биологической очистки воды, а вторичные – после них.

• вторичные отстойники не оборудованы системой накопления и удаления масляных, нефтяных и других плавающих частиц;
• есть разница в механизмах откачки осадных загрязнений (для вторичных отстойников используют илососы на масштабных сооружениях, а на небольших – эрлифты);
• осадок может недолгое время храниться во вторичных септиках или безостановочно поступает в аэротенки.

А также различается их режим работы. Бывают проточные отстойники, которые работают беспрерывно, а также контактные, то есть те, что работают периодами, а вода в них пребывает в спокойном состоянии. Септики периодического действия используются для маленьких объёмов.

Виды по направлению потока

А также разделение отстойников для очистки воды проходит по принципу направления потока жидкости. Существуют горизонтальные отстойники (жидкость протекает горизонтально), вертикальные (поток бьёт снизу вверх) и радиальные (от середины к краям).

Горизонтальное устройство представляет собой прямоугольный резервуар, где имеется несколько отделений, а также механизм сбора и распределения воды, трубопровод подведённый к ёмкости сточных вод, и механизмом удаления осадка, который возникает при работе. Такие септики чаще всего применяются для очистки жидкости в водопроводах с большой нагрузкой.

Вертикальный септик – это ёмкость в форме круга или квадрата с хлопьеобразовательной камерой и каналами для отвода очищенной жидкости. К этому устройству присоединяются трубы для подачи загрязнённой воды, освобождения отстойника и удаления осадков. Применение таких отстойников распространено в очистке хозяйственно-бытовых стоков, а их производительность не очень велика.

Отстойник радиального типа представляет собой круглую ёмкость, которая собирает сточные воды снизу и направляет от центра к краям. Поверхность очищается от взвешенных частиц специальным прибором, который располагается на вращающейся ферме. Далее с помощью скребков очистной системы осадок поступает в приямок септика.

Практически любое предприятие просто обязано заниматься очисткой сточных вод, что образуются при производстве. Это обязательный принцип для всех.

Сточные воды после производства имеют довольно ядовитую структуру, и оставлять их просто так запрещено. Для очистки используются различные методы и оборудование, которое мы сейчас перечислим, а также разберем его особенности, принцип работы и нюансы эксплуатации.

1 Общий принцип построения очистных сооружений

Очистка хозяйственно бытовых сточных вод бывает разная. В данной статье мы рассмотрим отстойники нескольких видов.

1.1 Песколовки

Отстойники песколовки устанавливается перед первичными отстойниками, но уже после решеток, и производительность очистного комплекса должна быть не ниже 100 м 3 /сутки.

Как видно, название выражает сам принцип действия – после прохождения сточных вод сквозь решетки под действием силы тяжести шлак оседает на агрегатно не связанный песок (мелкие частицы стекла).

Но существует еще и механически связанный песок из органических твердых примесей, он осаждается вместе с массой агрегата, который его окружает, и поэтому у него низкая гидравлическая крупность. Выведение связанного песка требует разрушение агрегата.

Песколовки делятся на:

• Вертикальные – стоки перемещаются снизу вверх;
• Горизонтальные – сточные воды двигаются прямолинейно;
• Тангенциальные – стоки вращаются винтовыми движениями (снаружи - вниз, а внутри - вверх);
• Щелевые;
• Аэрируемые отстойники.

Горизонтальные песколовки стоки очищаются благодаря движению горизонтального потока со скоростью 0,1 м/сек. Такие песколовки должны быть в 5 раз больше своей ширины. Работают вертикальные песколовки так: осаждение происходит во время подъема стоков снизу вверх со скоростью 0,05 м/сек.

Эти отстойники для производственных отходов обычно строят двухсекционными, чтобы, когда изымается песок, очистка хозяйственно бытовых сточных вод не прекращалась.

Сравнение горизонтальной и вертикальной песколовки акцентирует внимание на правильном выборе и распределении нагрузки. Зольность песка в вертикальном отстойнике песколовки гораздо выше, а строительный объем должен быть больше при одинаковом расходе.

Горизонтальные песколовки лучше небольших объемов, как и те, у которых рабочая жидкость отделена глухими перегородками от приямков для грунта и других осадков. Песколовки с круговым движением сточных вод экономичнее горизонтальных с такой же выработкой.

Их целесообразнее применять для станций с суточной производительностью до 120 тыс. м3. Отходы песка и твердых пород потом используют вторично, например, при постройке дорог. А щелевые песколовки в основном используют на каналах.

1.2 Аэраторы и аэротенки

Аэраторы – это прямоугольные резервуары с перегородками. Эти разделительные перегородки служат для того, чтобы путь сточных вод был длиннее. Благодаря им не только удаляется весь жир, но и происходит осветление жидкости.

В аэрируемых песколовках стоки очищаются благодаря трубе с отверстиями вдоль всей стены конструкции. По этой трубе в течение 15-30 минут подается сжатый воздух, благодаря чему жидкость, движущаяся через песколовку, вращается и песок очищается от органики.

Аэротенки – прямоугольного сечения резервуары, в которых активный ил смешивается со сточными жидкостями. Аэротенки, основной задачей которых является культивирование микроорганизмов, способствующих окислению и изъятию органических загрязнений, используются в промышленности.

Впрочем, и в быту аэротенки часто встречаются, только их уменьшают в размерах и приспособляют для бытового применения.

Аэротенки - одни из самых лучших сооружений биохимической очистки вод. Вводимый механическими или пневматическими аэраторами кислород способствует жизнедеятельности очень важных бактерий. Аэротенки строят для полной и неполной биологической очистки.

Основные виды аэротенков:

• Аэротенки вытеснители работают так – возвратный ил и сточная вода подаются с торцовой стороны сооружения с одного боку, а выпускается с другой стороны. Целесообразно применять при загрязнении стоков 300 мг/л;
• Аэротенки с рассредоточенной подачей — сточная вода подается сразу в нескольких точках, а выводится только в одном месте на торцовой стороне;
• Аэротенки смесители — подача и выпуск происходит вдоль коридора по всей длине аэротенка. Эти лучше всего применять при концентрации грязи 1000 мг/л.

Какие отстойники строить зависит от нескольких факторов: выбор метода очистки воды от песка и требуемая скорость очистки, а также желаемых объемов, а выбор песколовки зависит от компоновки сооружения по высоте, а также требований к качеству очищенной жидкости.

1.3 Флотаторы

Флотация бывает вакуумной, импеллерной, напорной. Также нельзя забывать об электрофлотации. Она является физико-химическим методом.

К физико-химическим относят также:

• Эвапорацию;
• Флотация;
• Сорбцию;
• Нейтрализацию;
• Гиперфильтрацию и многие другие.

Физико-химическая методика очищения сточных жидкостей требует предварительного глубокого выделения взвешенных веществ, для этого лучше всего подходит коагуляция.

В последнее время физико-химические методы становятся все популярнее в использовании благодаря появлению оборотных .

Флотатор делают из стали AISI 304 разных не стандартизированных типоразмеров производительностью от 5 до 100 м 3 /ч. В комплект также входят оборудование для смешивания реагентов и .

Внутри флотационной камеры происходит образование флотокомплексов, которые всплывают пеной на поверхность. Сверху на флотатор устанавливается скребок, который отправляет флотошлам в желоб. В низу емкости флотатор оборудован штуцерами, через которые удаляется все ненужное.

Их предназначение очистка стоков от гидрофобных и поверхностно активных загрязнений (нефтепродукты, жиры и прочее). Флотатор предпочтительнее устанавливать на пищевых, целлюлозно-бумажных и нефтеперерабатывающих предприятиях.

В составе физико-химического комплекса по очистке флотатор применяют как для частичной, так и полной очистки стоков. Флотатор имеет специальную камеру, в которой сточная вода смешивается с подающейся туда же под давлением водо-воздушной смесью.

Давление передается жидкости, и из пресыщенной смеси образуются пузырьки газа. Эта пена и есть флотокомплекс, всплывающий на поверхность. Далее 30% очищенной воды отделяется для приготовления водо-воздушной смеси через насос, а остальная пена снимается скребком и удаляется через желоб.

Образование флотокомплексов можно интенсифицировать, применяя флокулянты и коагулянты, которые активизируют процесс флотации.

Если в сточных водах есть компоненты загрязнения требующие агрегации, использовать флотатор без предварительных этапов очистки не рекомендуется. Из-за высокой турбулентности агрегаты частиц уничтожаются, и эффективность процесса очистки снижается.

Флотационная машина применима, если температура сточных жидкостей примерно 30-60 0 С, хотя некоторые специалисты считают, что флотационная технология в этом случае не очень эффективна.

Достоинства флотации трудно переоценить: непрерывность процесса, селективность выделения примесей, широкий диапазон применения, сравнительно с отстаиванием процесс ускорен, рекуперация удаляемых веществ, высокая степень очистки (95-98%).

2 Химические методы очистки сточных вод

Теперь рассмотрим Химические методы очистки сточных вод. Существует несколько самых популярных способов, которые мы сейчас и перечислим.

Способы нейтрализации при химической очистке:

1. Нейтрализация кислых и щелочных сточных вод путем смешивания;
2. Нейтрализация стоковых загрязнений растворами кислот, кальцинированной содой N8003, негашеной известью СаО, гашеной известью Са(ОН) 2, аммиачными растворами, каустической содой каона № ЕИ4ОН и прочими реагентами.

Очистка сточных жидкостей от сульфатов на производственных очистных сооружениях гальваностоков, горнорудной и химической промышленности, происходит путем добавления алюминиевой соли, извлеченной из кислого раствора, гидроокиси алюминия, обязательно аморфной структуры и вводить нужно дробно.

Первая доза составляет 10-25%. Воду доводят до рН=12.7-13.0, непрерывно перемешивая осаждения ионов SO4 2- , переводя в твердую фазу.

Способ очищает сточные жидкости высокого загрязнения производственных отходов при помощи сульфатов натрия до предельной величины ионов SO4 2- не более 100 мг/дм 3 и не более 500 мг/дм 3 для сброса их в водоемы.

Этот метод очистки производственных сточных вод считается оптимальным и популярен на большинстве предприятий.

2.1 Флокулянты

Синтетические полимеры флокулянты - это вещества, которые, попадая в дисперсные системы или коллоидные, химически связываются с частицами дисперсной фазы и связывают их в агломераты. В производственных процессах очень широко используются флокулянты для промышленных стоков.

Катионные флокулянты – благодаря химическому взаимодействию анионов и катионов под названием «хемосорбция» способствуют флокуляции находящихся на поверхности частиц за счет нейтрализации отрицательного заряда.

Это помимо способности, которой обладают флокулянты, закрепляться на поверхности частиц с помощью водородных связей. Таким же образом действуют и анионные флокулянты.

Анионные флокулянты лучше всего справляются катионами металлов и гораздо эффективнее выводят их в осадок. Анионные флокулянты в основном используются в металлургической промышленности, на линиях гальванических производственных нужд.

2.2 Фильтры

Для улучшения качества доочистки сточных вод используют фильтрующие биоматериалы: , щебень, керамзит, шлак, гальку – это капельные . Они действуют непрерывно, пропускная способность 1000 м 3 /сут. Они осуществляют полную биологическую очистку производственных сточных вод (до БПК2о 15 мг 02/л).

Фильтры делят на две категории: с плоскостной и объемной загрузкой. Фильтры с плоскостной загрузкой наполняют разными видами пластмассы, способными выдержать температуру 6-30 0 С без потери прочности, а также полимерную вату или полипропиленовые волокна – это называется микрофильтрация.

Самого материала в фильтровальной колонке должно быть 148-154 кг/м3, такие фильтры увеличивает скорость фильтрации до 3,0-3,5 м/час. Но иногда меньше, если в производственных нуждах не требуется повышенной скорости.

В процессе эксплуатации фильтры загрязняются и если вовремя не промыть наполнитель или фильтры целиком, то может произойти закупорка. Первый признак того, что фильтры требуют промывки - это снижение скорости фильтрации.

2.3 Демонстрация работы аэротенка (видео)

В системах очистки стоков и отходов используется отстойник для воды, который предназначен для того, чтобы крупные фракции осаждались на дне этого устройства, а нефтепродукты выводились для дальнейшей утилизации. Иными словами данное сооружение осуществляет механическое и биологическое очищение сточных вод.

Из названия этого устройства понятно, что песколовка задерживает песок и мелкие частицы отходов. Она является первичным отстойником и расположена вначале сложных систем очищения сточных вод. Если песок не удалить из воды, то последующие элементы будут им забиты.

Работа песколовки осуществляется при помощи нескольких способов:

• прямолинейное горизонтальное течение водного потока;
• горизонтальное круговое течение;
• вертикальное течение, направленное вверх;
• винтовое течение или поступательно-вращательное.

Все эти способы характеризуют движение и направление потока воды.

Винтовое течение потока может создаваться сжатым воздухом.

В начале песколовки размещены специальные решетки для того, чтобы задерживать крупные механические частицы.

Горизонтальный отстойник имеет наклонное дно. При этом поток воды на дне значительно замедляется, а песок, который расположен в нижней части потока, осаждается на дно. В дальнейшем песок убирают гидроэлеваторы.

Отстойник статического типа

Для удаления из воды многочисленных загрязнений нефтепродуктами существуют статические отстойники, работа которых происходит довольно медленно. Как правило, этот процесс длится до двух дней. Сточные воды поступают очень неравномерно, поэтому подобный способ очистки требует наличия большого водоема.

Без откачки нелегко отделить от воды примеси масел и других продуктов нефтеперегонки. Для ускорения процесса используют два и более буферных водоема. Сначала происходит их заполнение, затем, в течение определенного времени, происходит фаза отстоя. После этого происходит откачка загрязненных веществ.

Буферные водоемы предназначены для снижения концентрации загрязнения и частично загружают основной водоем при неравномерном поступлении сточных вод.

Основное достоинство подобного метода – высокая степень герметичности водоемов.

Динамические отстойники для нефти

При вертикальном расположении резервуаров отстаивание стоков может происходить в статическом и динамическом режиме.

Динамический отстойник: 1-корпус нефтеловушки, 2 — гидрожлеватор, 3 — слой нефти, 4 — нефтесборная труба, 5 — перегородка, 6- скребковый транспортер

В последнем случае, емкости для отстаивания могут быть размером меньше. При этом наполнение их сточными водами и откачка производятся одновременно. Достоинством данного способа является то, что достаточно лишь одного резервуара.

Но для динамического отстойника требуется оборудование, которое осуществляет контроль над уровнем стоков и нефти. Автоматические элементы управляют уровнем путем перекрывания входного и выходного потока в резервуаре. Также в составе подобных устройств существуют средства и устройства для удаления продуктов нефти, которые расположены вверху емкости и песка и твердых частей отходов, находящихся на дне.

Для того, чтобы лучше и быстрее отделить масла от других отходов, происходит добавка активного вещества, которое эффективно работает с поверхностным уровнем загрязнения.

Осадок песка выводится через дренажные трубы, которые изготовлены методом перфорации. А нефтепродукты удаляются специальной трубой, которая размещена в одном положении, а уровень воды путем слива подгоняют под нее. Этой работой управляют автоматические датчики уровня.

Пруды для отстаивания сточных вод

Создание отстойников в виде отдельных прудов является самым простым способом очистки стоков. Тяжелые фракции отходов осаждаются на дно, а легкие всплывают на поверхность.

Однако, данный способ обладает большими недостатками:

• большая площадь;
• загрязнение почвы и воздуха;
• высокая цена на утилизацию;
• влияние погодных и атмосферных условий на степень очистки.

Поэтому пруды в последнее время используются редко или на больших предприятиях. Их использование наносит непоправимый ущерб окружающей среде.

Варианты устройства динамических отстойников

Динамические отстойники различаются по виду загрязняющих веществ:

• песок,
• мазут,
• нефть,
• бензин,
• масло.

По направлению движения потока воды они могут быть горизонтальными или вертикальными.

Горизонтальный отстойник функционирует следующим образом. Осадок тяжелых отходов перемещают в отдельное место и удаляют с помощью насосов или гидроэлеваторов. А плавающие на поверхности легкие продукты удаляются поперечными лотками.

Отстойники вертикального типа имеют конусообразное дно, с которого происходит удаление осадка. При этом поток воды идет снизу вверх.

по форме круглый. Поток воды может двигаться от центра или от краев. Размер такого устройства может достигать 100 метров в поперечнике.

Если вода начинает движение от центра сооружения к краям, то для эффективной очистки необходима сравнительно большая скорость. Если поток воды направлен от краев к центру, то степень очищения сточных вод возрастает.

Тонкослойные отстойники

Большая глубина отстойника не позволяет маслам и другим веществам нефтеперегонки быстро всплывать на поверхность. Поэтому для большей эффективности используются тонкослойные отстойники, в которых слой сточных вод минимален.

Они разделяются на два типа:

• трубчатые отстойники;
• устройства пластинчатого типа.

Основная часть трубчатого отстойника – это труба диаметром от 2,5 до 5 сантиметров и длиной в один метр. Ее размер зависит от типа загрязнения и характеристики водного потока. Подобные устройства бывают с большим и малым наклоном рабочих частей.

Отстойники с небольшим наклоном применяются для очистки стоков от твердых примесей при малой их концентрации. Степень очищения достигает 80%. Однако, трубчатый отстойник требуется периодически очищать от накопившегося осадка. Поэтому необходимо второе устройство. Один отстойник находится в состоянии очистки, а другой в это время работает, и наоборот.

Устройства с большим уклоном не нуждаются в очистке, в них осадок удаляется естественным способом из-за большого наклона трубы. Если время очистки необходимо увеличить, то используются устройства с трубой до трех метров, которая изготовлена из пластика.

Устройства пластинчатого типа содержат в своем составе пластины, которые установлены параллельно. Между ними проходит поток сточных вод.

По типу конструкции существуют пластинчатые отстойники следующих видов:

• прямоточные устройства, в которых осадок и очищенная вода движутся в параллельном направлении;
• противоточные устройства, где осадок и вода движутся навстречу друг другу;
• устройства с перпендикулярным направлением пластин.

Наибольшей эффективностью обладают противоточные отстойники.

Тонкослойные отстойники содержат основные элементы, которые изготовлены из пластика. Этот материал намного легче металла и обладает устойчивостью к коррозии и агрессивным химическим средам. Данные устройства имеют один существенный недостаток – для их эффективной работы необходимы сточные воды, которые предварительно очищены от песка и больших фракций нефти.

Если стоки содержат в себе много сгустков нефти и масел, то трубчатые и пластинчатые отстойники выйдут из строя.

Поэтому существуют двухъярусные отстойники, которые совмещают в работе несколько функций, в них одновременно:

• отстаивается сточная вода,
• происходит процесс брожения органических веществ,
• выпавший осадок уплотняется.

Конструктивно данные устройства представляют собой цилиндр с конусообразным дном. Сверху размещены желоба, в которых осаждаются твердые и тяжелые фракции, а внизу расположена камера для ила. В этой камере отходы разлагаются бактериями. Отработанный ил затем выводится из камеры через специальную трубу.

Решение вопроса о том, какое выбрать устройство и как сделать отстойник, зависит, прежде всего, от характера и степени загрязнения сточных вод. В частных домах состав сточных вод намного лучше и проще. Поэтому отстойники используются только для осаждения крупных фракций отходов. Данные устройства выполняют важную роль в очищении воды и предотвращают загрязнение местности вредными для человека веществами.