Глава 25. Сооружения механической очистки сточных вод

 

РЕШЕТКИ

 

Решетки предназначены для задержания крупных загрязнении. Устанавливают их в приемных резервуарах насосных станций перекачки на очистных станциях или на канале, подводящем сточ­ные воды на очистные сооружения. Лучше устанавливать решетки и в приемном резервуаре и на канале.

Решетки бывают подвижными и неподвижными. Последние имеют большее распространение. Различают также решетки с ручной и механизированной очисткой от отбросов. Механизированная очистка решеток обязательна при количестве отбросов более 0,2 м³/сут. На рис. II 1.26 приведена схема установки неподвижной решетки с меха­низированной очисткой. Решетка очищается движущимися граблями, зубцы которых входят в прозоры между ее стержнями и снимают от­бросы. Снятые отбросы поступают на транспортер и направляются в дробилку для размельчения. При количестве отбросов более 1 т/сут кроме рабочей дробилки устанавливается резервная. Измельчен­ные отбросы сбрасываются в сточную жидкость перед решетками или перекачиваются в метантенки.

В нашей стране применяют неподвижные решетки g механизиро­ванной очисткой следующих типов:

1) московского типа, которая устанавливается под углом 60'к горизонту и очищается движущимися граблями сверху по тече­нию воды;

2) ленинградского типа, которая устанавливается также подуглом 60° к горизонту и очищается движущимися граблями снизупо течению воды;

3) вертикальная решетка, которая очищается движущимисяграблями снизу по течению воды.

Ширину прозоров решеток на очистных станциях следует при­нимать равной 16 мм. Поперечное сечение стержней решеток может быть прямоугольным (наиболее распространено), овальным или круглым. Число прозоров в решетке и основные ее размеры при­нимают с таким расчетом, чтобы скорость движения сточной жидко­сти в прозорах при максимальном притоке составляла 0,8—1 м/з.

Количестве снимаемых с решеток отбросов составляет 8 л/год на одного человека. Влажность отбросов равна 80%.

На очистных станциях допускается установка решеток в отдель­ном здании, где устраивают приточно-вытяжную вентиляцию.

В настоящее время в отечественной практике получают распро­странение решетки-дробилки, которые и задерживают отбросы, и

дробят их под водой. Преимущество решеток-дробилок заключает­ся в том, что для них не требуется устраивать специальные помеще­ния.

 

 

Рис. 111.26. Схема установки неподвижной решетки с механизированной очи­сткой

1 — пол грабельного помещения; 2 — люк канала; 3 — ось верхней ветви цепи; 4 — ось направляющих граблей; 5 — ось нижней ветви цепи

ПЕСКОЛОВКИ

 

Песколовки предназначены для задержания загрязнений мине­рального происхождения, главным образом, песка с крупностью частиц более 0,2—0,25 мм. В результате задержания песка в пес­коловках облегчаются условия эксплуатации последующих сооружений. Легкие частицы органического происхождения должны вы­носиться из песколовок. Принцип работы песколовки основан на том, что частицы, удельный вес которых больше удельного веса воды, по мере движения вместе с водой выпадают на дно песколовки под дей­ствием силы тяжести.

 

 

Рис.111.27. Горизонтальная песколовка с прямолинейным движением воды и механизированным удалением песка

Песколовки бывают горизонтальные и с вращательным движением воды (тангенциальные и аэрируемые).

Горизонтальные песколовки могут быть с прямолинейным и круговым движением воды. Скорость движения воды в них при максимальном расходе принимают равной 0,3 м/с, а при минимальном расходе — не менее 0,15 м/с.

Горизонтальная песколовка состоит из проточной и осадочной частей.

Длина проточной части, м:

 

L = u t, (III.22)

где u— скорость протекания жидкости при максимальном расходе; t — время пребывания жидкости в песколовке, принимаемое не менее 30 с.

Площадь живого сечения песколовки, м²:

 

w=q/u (III.23)

 

 

где q — максимальный расход сточных вод, м³/с.

 

Задаваясь рабочей глубиной h и шириной каждого отделения b, определяют необходимое число отделений п. Рабочая глубина h назначается несколько больше глубины потока в подводящем канале, по не более 1 м. Ширина bобычно составляет 0,5 —2 м.

Объем осадочной части горизонтальной песколовки определяется m условия накопления в ней двухсуточного объема выпадающего песка.

На рис. III.27 показана конструкция горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды и механизированным удалением песка. Песок сгребается к бункеру скребковым механизмом 1. Из бункера песок удаляется гидроэлеватором 2. Для поддержания в горизонтальной песколовке с прямолинейным движением воды по­стоянной скорости протекания рекомендуется устраивать на выходе из песколовки водосливы с широким порогом.

В ЧССР и ПНР для удаления песка из песколовок применяют центробежные песковые насосы и гидроэлеваторы, смонтированные на тележке, движущейся по рельсам вдоль песколовок. Песчаная пульпа забирается со дна песколовки насосом и подается в гидроцик­лон, где песок отделяется и направляется в песковой бункер. Там же одновременно осуществляется отмывка органических веществ.

Горизонтальная песколовка с круговым движением воды пока­зана на рис. III.28. Кольцевой лоток, по которому проходит сточ­ная жидкость, работает как обычная горизонтальная песколовка. Выпадающий песок скапливается в конической части песколовки, откуда его удаляют гидроэлеватором, расположенным в центре песколовки.

Тангенциальные песколовки имеют круг­лую форму в плане; подвод воды к ним осуществляется по касатель­ной (тангенциально). Подвод воды по касательной и движение ее в сооружении по кругу вызывают возникновение вращательного пото­ка. При одновременном поступательном и вращательном движении создается винтовое движение. Вращательное движение положитель­но сказывается на работе песколовок, так как оно способствует от­мывке песка от органических веществ, исключая их выпадение в осадок. Благодаря этому осадок в тангенциальных песколовках со­держит меньше органических загрязне­ний, чем в горизонтальных

Рис. 111.28. Горизонтальная песколовка с круговым движением воды

1 — напорный трубопровод d—100 мм; 2 — камера для песка: 3 — опоры; 4 — успокои­тельная камера; 4 — водомерный лоток; 6 — будка измерительных приборов; 7 — шиберы

 

Аэрируемые песколовки выгодно отличаются от горизонтальных и тангенциальных тем, что в них в выпавшем песке почти не содержатся органические загрязнения.

Аэрируемые песколовки (рис. III. 29) проектируют в виде резервуаров, разде­ленных на секции. Вдоль одной из стенок каждой секции на расстоянии 20—80 см от дна по всей длине песколовки устанавли­вают аэраторы. Под аэраторами устраи­вают лоток для сбора песка. Днище сек­ции песколовки имеет уклон 0,2—0,4 к лотку. В качестве аэраторов можно при­менять пластмассовые трубы с отверстия­ми диаметром 3 — 5 мм или фильтросные (пористые) пластины.

Воздух, поступающий из аэраторов, создает вращательное движение потока в пе­сколовке. Фактическая скорость движения потока соответствует равнодействующей вращательной и посту­пательной скоростей. Вращательная скорость по периметру пе­сколовки равна 0,25—0,3 м/с, к поступательная —0,08—0,12 м/с. Для создания необходимой вращательной скорости на 1 м² пло­щади зеркала воды в песколовке необходимо подавать 3—5 м³ воз­духа в 1 ч. Время пребывания воды в песколовке принимают равным 2—3 мин.

 

Рис. Ш.29. Аэрируемая песколовка

I — аэраторы; 2 — песковые лотки

 

Песковые площадки и бункера. Песок, за­держанный в песколовках, обычно удаляют из них с помощью гид­роэлеваторов и в виде песчаной пульпы подают на специально уст­раиваемые песковые площадки — земельные участки, разделенные на карты ограждающими валиками высотой 1—2 м. Профильтро­вавшуюся воду собирают дренажной системой и направляют в ре­зервуар, откуда перекачивают в канал перед песколовками.

Песок, обезвоженный на Песковых площадках, содержит много органических веществ, способен загнивать и поэтому его дальнейшее использование для каких-либо целей, например для планировки, затруднительно по санитарным соображениям. С целью отмывки песка от органических загрязнений и его обезвоживания применяют песковые бункера, гидроциклоны, гидравлические и механические пескопромывагпели. После такой обработки песок можно исполь­зовать для подсыпки и планировки территории или как строитель­ный материал.

 

ОТСТОЙНИКИ

 

Отстойники служат для задержания нерастворенных органиче­ских загрязнений, находящихся в сточной жидкости. Эти загрязне­ния выпадают на дно отстойников или всплывают на поверхность жидкости в них вследствие малой скорости ее протекания. В зависи­мости от направления потока различают горизонтальные, вертикаль­ные и радиальные отстойники. Разновидностью отстойников явля­ются также отстойники-перегниватели, в которых происходит ос­ветление сточной жидкости и одновременно перегнивание выпавшего осадка. К ним относятся двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели.

Отстойники применяют как сооружения предварительной очист­ки сточных вод перед сооружениями биологической очистки. В этом случае их называют первичными. Если по санитарным условиям достаточно только механической очистки сточных вод, то осветлен­ные в отстойнике воды после дезинфекции сбрасывают в водоем. При очистке бытовых сточных вод принимают не менее двух отстой­ников, при этом каждый из них является рабочим.

Основными исходными данными при расчете и проектировании отстойников служат продолжительность отстаивания и максималь­ная скорость протекания сточной жидкости. Эти величины для от­стойников различных типов и назначений приведены в СНиП II-32-74.

Горизонтальный отстойник (рис. III. 30) представляет собой прямоугольный в плане резервуар, разделен­ный Na несколько отделений. Сточная жидкость поступает в отстой­ник с торцовой стороны, с малой скоростью проходит через него, а затем осветленная попадает в отводной канал.

Горизонтальные отстойники обычно применяют на очистных стан­циях производительностью более 15 000 м'/сут. Однако при нали­чии слабых грунтов с высоким уровнем грунтовых вод их можно при­менять и при меньшей производительности станции.

Расчет горизонтальных отстойников состоит в определении раз­меров проточной (отстойной) и осадочной частей.

Расчетную глубину зоны отстаивания Н принимают в предела'* 1,5—4 м в зависимости от производительности очистной станции и необходимой эффективности выпадения взвешенных веществ (чем меньше Н, тем выше эффективность выпадения взвешенных веществ). Эффективность выпадения взвешенных веществ при полученной ско­рости выпадения взвеси определяют по СНиП 11-32-74.

 

 

 

Рис. 111.30. Горизонтальный отстойник

/ — дюкер; 2 —распределительная камера; 3 — иловый колодец; 4 — подводящий лоток: 5 — жировой лоток; 6 — жировая труба; 7 — сборный лоток; 8 — днище; 9 — иловая труба

 

Количество выпадающего в первичных отстойниках осадка равно 0,8 л/сут на одного жителя. Влажность выгружаемого осадка состав­ляет 95% при самотечном удалении и 93% при удалении плунжерны­ми насосами.

В начале отстойника устраивается приямок для сбора осадка с углом наклона стенок 45°. Для сгребания осадка следует применять скребки. Из приямка осадок удаляется под действием гидростати­ческого напора воды, равного 1,5 м, или откачивается плунжерны­ми насосами.

Объем осадочной части отстойников принимают равным объему осадка, выпадающего за период не более 2 сут при удалении осад­ка под гидростатическим напором или за 8 ч при механизирован­ном его удалении.

Между проточной и осадочной частями должен быть создан ней­тральный слой высотой 0,3 м, считая от днища отстойника на выходе из него. Нейтральный слой необходим для предохранения вы­павшего осадка от вымывания по­током воды.

Вертикальный от­стойник представляет собой круглый, квадратный или прямо­угольный в плане резервуар с ко­нусным или пирамидальным дни­щем.

Вертикальные отстойники обыч­но применяют на очистных стан­циях производительностью до 20 000 м³/сут, располагающихся на плотных грунтах с низким уров­нем грунтовых вод.

 

 

Рис.III.31.Вертикальный отстойник

/ — сборный лоток, 2- полупогруженные доски,3-подводящий лоток, 4 –иловая труба, 5-отводной трубопровод.

 

Сточная жидкость по централь­ной трубе (рис III.31) поступает в низ цилиндрической части от­стойника, где меняет направле­ние, распределяясь относительно равномерно по всему поперечному сечению его. Затем сточная жид­кость поднимается вверх и слива­ется через кольцевой водослив в сборный лоток. Во время отстаива­ния из сточной жидкости выпа­дают те взвешенные частицы, у которых скорость осаждения боль­ше скорости восходящего потока.

Диаметр вертикальных отстой­ников принимают от 4 до 9 м, вы­соту отстойной части — от 2,7 до 3,8 м. Длина центральной трубы должна равняться расчетной вы­соте отстойной части. Уклон сте­нок осадочной части должен быть не менее 50°.

Объем осадочной части рассчитывают на хранение двухсуточно­го объема осадка. Осадок удаляется периодически не реже 1—2 раз в сутки самотеком по иловой трубе диаметром 200 мм под гид­ростатическим напором, равным 1,5 м.

Радиальный отстойник (рис. III. 32) представ­ляет собой круглый в плане резервуар малой глубины, в котором по­ток движется от центра к периферии. Сточные воды поступают в отстойник по центральной трубе, а осветленные отводятся по кольцевому лотку. Осадок сгребается к центру отстойника скребками, подвешенными к ферме. В центре отстойника устраивается приямок для сбора осадка. Удаление осадка осуществляется с помощью на­сосов.

 

Рис. 111.32. Радиальный отстойник.

/—илоскреб; 2 — распределительная чаша; 3—подводящий трубопровод; 4 — трубопровод сырого осадка; 5 — жиросборник; 6 — насосная станция; 7—отводящий трубопровод

 

Радиальные отстойники применяют для очистных станций 'Произ­водительностью более,20 000 м³/сут.

Продолжительность отстаивания зависит от способа биологической и принимается такой же, как и для горизонтальных отстойников.

В последние годы проектируют и строят радиальные отстойники! с периферийной подачей сточных вод. Водораспределительный же­лоб, расположенный на периферии отстойника,,, имеет достоянную ширину и переменную глубину.. Так как в дне желоба впускные от­верстия размещены на разном расстоянии друг от друга, обеспечи­вается постоянная поступательная, скорость движения воды в же­лобе и поэтому осадок в желобе не выпадает. Поток жидкости на правляется в нижнюю зону отстойника, а затем в центральную зону и вверх к водоотводящему кольцевому желобу. Такое движение по­тока создает благоприятные условия для выпадения взвешенных веществ. Осадок отводится за пределы отстойника по иловой трубе.

Отстойник с вращающимся водораспределительным и водосбор­ным устройством, предложенный И. В. Скирдовым (рис. III. 33), обеспечивает осветление основной массы сточной жидкости в покое, что существенно повышает эффект осветления.

Распределение сточной жидкости и сбор осветленной воды произ­водится с помощью вращающегося желоба, разделенного продоль­ной перегородкой на два лотка. Распределительный лоток имеет струенаправляющие лопатки и днище со щелями, через которые падают тяжелые частицы. Водосборный лоток с затопленным водо­сливом имеет водонепроницаемые стенки и днище. Вода из лотка от­водится с помощью сифона в отводящий желоб. Водосборный лоток у днища снабжен направляющим козырьком.

 

Рис. 111.33. Отстойник с вращающимся водораспределительным устройством

1- вращающийся желоб; 2 — щелевое днище; 3 — отводящий желоб;. 4—шибер;,5— отводящий сифон; 6 —трубопровод подачи сточной жидкости; 7 — иловая труба,8 — продольная перегородка; 9 — струенаправляющие лопатки. 10, — водосборный лоток:. II — затопленный водослив; 12— направляющий козырек

 

Отстойник такой конструкции имеет производительность, в 1,5 раза большую производительности типового радиального отстойни­ка при одинаковом эффекте осветления.

В настоящее время все большее распространение находят полоч­ные или тонкослойные отстойники. Они имеют водораспределитель­ную, отстойную, водосборную и осадочную зоны. Отстойная зона разделена по высоте полками с расстоянием между ними до 15 см. Осадок сползает в иловый приямок, откуда его периодически уда­ляют. Всплывающие вещества собираются в пазухе между секция­ми и удаляются по лотку. Известен ряд конструкций тонкослойных отстойников.