Сооружения механической очистки сточных вод

В блок механической очистки СВ входят: решетки, песколовки и первичные отстойники.

Решетки на очистных станциях применяются для задержания крупных загрязнений, в том числе плавающих (тряпок, бумаги и т.п.). Решетки состоят из ряда прутьев, установленных вертикально или под углом 45…60⁰ к горизонту (рис. 3.2.2).

Решетки бывают с ручной очисткой − обычными вилами (граблями), но только при количестве отбросов не более 0,1 м³/сут, в иных случаях применяются механизированные решетки с движущейся бесконечной цепью, на которой установлены скребки (рис. 3.2.3). Они протаскивают отбросы наверх на транспортеры. Далее отбросы поступают в дробилки или вывозятся на захоронение. В последнее время дробилки применяются не всегда, поскольку они все равно забиваются волокнистыми веществами.

Рис. 3.2.2. Простая решетка: Рис. 3.2.3. Механизированная решетка:

1 − прутья 1 прутья; 2 −− канал; 3 − транспортер; 4 − канат или бесконечная цепь для перемещения граблин.

Полагается предусматривать не менее двух решеток. Путем выключения или включения в работу разного числа решеток можно регулировать скорость течения жидкости. Расстояние между прутьями − прозоры − раньше рекомендовали делать 16 мм. Однако опыт Мосводоканала и Водоканала Санкт-Петербурга показал, что прозоры лучше назначать 4…6 мм, при этом производительность решеток по количеству задерживаемых отбросов возрастает в 5 раз.

Наиболее перспективно применение ступенчатых решеток РС с фильтрующими прозорами 2…6 мм, выпускаемых фирмой «РИОТЭК» в Санкт-Петербурге (рис. 3.2.4).

Рис. 3.2.4. Ступенчатая решетка фирмы «РИОТЭК»

По конструкции они напоминают движущиеся эскалаторы метро, но с прорезями на каждой ступеньке. Ширина решеток от 630 до 1960 мм, они входят в существующие, построенные ранее каналы для решеток.Максимальный уровень воды перед решеткой от 600 до 2200 мм. Производительность решетки от 210 до 5900 м³/ч.

Аналогичные решетки выпускаются фирмой «ЭКОТОН» (Россия, Украина) с шириной канала от 400до 2500 мм. Ширина прозоров 5,2 мм, мощность электродвигателя до 2,2 кВт.

Песколовки служат для удаления из сточных вод тяжелых примесей минерального происхождения главным образом песка. Они предусматриваются во всех случаях, когда производительность очистной станции более 100 м³/сут и состоят не менее чем из двух отделений (оба рабочие).

Песколовки, как и отстойники, работают по принципу осаждения взвеси при небольшой скорости течения. Для песколовок скорость течения должна быть не более 0,3 м/с и не менее 0,15 м/с.Такой диапазон изменения скорости объясняется тем, что по данным опытов превышение скорости сверх 0,3 м/с приведет к выносу песка из песколовки, а ее уменьшение ниже 0,15 м/с вызовет осаждение в песколовке легких органических загрязнений, которые для песколовок нежелательны по причине сложности их дальнейшей обработки. Регулирование скорости обычно обеспечивается водосливными устройствами на выходе из песколовок и числом их секций. При количестве песка менее 0,1 м³/сут разрешается его ручное удаление, а при больших расходах − только механизированное.

Песколовки бывают:

- горизонтальные-с прямолинейным или круговым течением воды;

- аэрируемые;

- тангенциальные.

Большое распространение получили компактные горизонтальныепесколовки с круговым течением воды(рис 3.2.5).

Рис. 3.2.5. Песколовка с круговым течением воды:1 − круговой желоб; 2− коническая часть песколовки; 3 − гидроэлеватор; 4 − подводящий канал;

5 − отводящий канал; 6 − перегородка;

В этих песколовках вода течет по круговому желобу, имеющему в нижней (треугольной) части щель, через которую отстоянные загрязнения (песок) проваливаются в коническую (осадочную) часть песколовки. Подобные песколовки в плане занимают мало места и поэтому удобны для сравнительно небольших очистных сооружений.

Аэрируемые песколовки(с винтовым поступательно − вращательным течением жидкости) также относятся к горизонтальным, но отличаются от них тем, что вода в этих песколовках протекает вращательным путем. Такое движение создается впуском воздуха через дырчатые (пористые) трубы, расположенные вдоль одной из стенок песколовки (рис. 3.2.6).

Рис. 3.2.6. Аэрируемая песколовка: 1− пористые или дырчатые трубы; 2 − приямок; 3 − впуск воды; 4 − выпуск очищенной воды

При вращательном течении воды из нее выпадают органические примеси, поскольку они как более легкие поддерживаются во взвешенном состоянии. Поэтому осадок в таких песколовках на 90…95 % состоит из песка и после выгрузки на поверхность земли не загнивает.

Дырчатые трубы устанавливаются на подставках (выступах) на глубине 0,7 Н (Н − глубина воды в песколовке, может достигать до3,5 м). Интенсивность аэрации 3…5 м³/м²ч. Днище песколовки имеет уклон 0,2…0,4 к песковому лотку. Из этого лотка песок сгребается механическим способом или смывается водой в приямок, откуда удаляется гидроэлеватором. Впуск стоков в песколовку совпадает с направлением течения воды в ней, выпуск − затопленный.

Гидравлическая крупность песка 13,2…18,7 мм/с. Объем задерживаемого песка определяется при норме задержания песка 0,03 дм³/(чел∙сут); влажность устанавливается на основе экспериментов.

Продолжительность протекания воды, как и в обычных горизонтальных песколовках, не менее 30 с. Скорость продольного течения воды V_м м/с.

Песок из песколовок имеет сравнительно большую влажность (до 60 %), поэтому его следует обезвоживать.

При расходах сточных вод до 80 тыс.м³/сут для обезвоживания песок сначала загружается в песковые бункеры, где песок частично отстаивается и хранится от 1,5 до 5 суток. Дренажная вода направляется в начало очистных сооружений.

В простейшем и наиболее распространенном случае песчаная смесь из песколовок гидроэлеваторами перекачивается на песковые площадки. Это спланированные участки земли, огражденные валиками высотой 1…2 м. Размеры площадок рассчитываются исходя из нагрузки 3 м³/м² в год. Отстоянная вода с площадок переливается в боковые каналы через водосливы, устроенные в валиках, и снова направляется в начало очистных сооружений.

Отстойники по направлению течения жидкости делятся на: горизонтальные; вертикальные; радиальные, в которых вода течет в горизонтальном направлении, но по радиусам, т.е. от центра к периферии.

Для интенсификации процессов отстаивания загрязнений применяются специальные сооружения-осветлители и биокоагуляторы.

Выбор типа отстойников с учетом экономических соображений производится в зависимости от расхода сточной жидкости, уровня грунтовых вод, технологии очистки воды и обработки осадка, размеров площадки очистных сооружений и других факторов. При расходах сточных вод q = 10 − 20 тыс. м³/сут и при низком уровне грунтовых вод наиболее экономичны вертикальные отстойники. При расходах сточных вод q ≥ 15 тыс.м³/сут и при высоком уровне грунтовых вод рекомендуется применять горизонтальные отстойники. При расходах q ≥ 20тыс.м³/сут можно использовать как радиальные, так и горизонтальные отстойники, но тоже при условии высокого уровня грунтовых вод. Осветлители и биокоагуляторы обычно полностью или частично заменяют вертикальные отстойники, в основном при содержании взвешенных веществ более 300 мг/дм³.

Горизонтальные отстойники в плане представляют собой прямоугольные резервуары, по которым жидкость течет в горизонтальном направлении, а длина отстойника L_s, как правило, существенно превышает глубину воды H_s. Они выполняются обычно из железобетона и состоят не менее чем из двух секций, причем обе секции рабочие. Если секций две или более, то общий объем отстойников следует увеличить на 20…30 %.

Дну отстойника придают уклон 0,005…0,05 в сторону приямка для осадка, который устраивается в начале отстойника и выполняется в виде усеченной пирамиды. Осадок, выпавший на дно отстойника, сгребается в приямок при помощи движущейся бесконечной цепи со скребками или посредством одиночного скребка (рис. 3.2.7).

Рис. 3.2.7. Горизонтальный отстойник: 1− иловая труба для выпуска осадка;

2 − входная погруженная доска; 3 − электрифицированная скребковая тележка;

4 − лоток для сбора всплывших веществ; 5− выходная полупогруженная доска;

6 − приемный лоток; 7 − скребок; 8 − приямок

Скребки перемещаются вдоль отстойника при помощи электрифицированной тележки, движущейся в прямом и обратном направлении по верхней кромке стены отстойника. Из приямка осадок периодически удаляется по иловой трубе D ≈ 200 мм и под гидростатическим напором Н_г=1,5 м.

В отстойнике находятся две полупогруженные доски. Первая, установленная в начале отстойника, служит для равномерного распределения воды по ширине и глубине отстойника, вторая − в конце отстойника − имеет лоток для отведения и задержки всплывших загрязнений. Между проточной частью отстойника и днищем предусматривается нейтральный слой воды, предохраняющий выпавший осадок от размыва.

Вертикальные отстойники − круглые в плане, обычно железобетонные резервуары, сравнительно небольшого диаметра D ≤ 9 м (рис. 3.2.8).

Рис. 3.2.8. Вертикальный отстойник: 1 − иловая труба для удаления осадка;

2 − подводящий лоток сточных вод; 3 − лоток круговой для сбора корки с поверхно- сти воды; 4 − кольцевой сборный лоток; 5 − центральная труба; 6 − отстойная часть;

7 − коническая часть для сбора осадка

На очистку сточная вода поступает по лотку в центральную трубу и по ней протекает вниз. В конце трубы устроен раструб, вследствие чего скорость течения по ней несколько уменьшается. Далее поток воды отражается от щита, попадает в отстойную часть и с медленной скоростью поднимается вверх, где и происходит отстаивание взвеси. Выпавший осадок скапливается в конической части отстойника, где находится не более двух суток во избежание слеживания. Щит предохраняет осадок от размыва. Длина центральной трубы принимается равной высоте зоны отстаивания Н_s=2,7…3,8 м.

Более совершенными с технологической точки зрения являются вертикальные отстойники с нисходяще − восходящим потоком осветляемой воды (рис. 3.2.9).

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 с 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. 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 %.

Рис. 3.2.9. Первичный вертикальный отстойник с нисходяще − восходящим потоком:

1 − приемная камера; 2 − подающий трубопровод; 3, 4 − трубопровод и воронка для удаления плавающих веществ соответственно; 5 − зубчатый распределительный водослив; 6 − отражательный козырек; 7 − распределительный лоток; 8 − периферийный сборный лоток осветленной воды; 9 − отводящий трубопровод; 10 − кольцевая зона восходящего движения; 11 − кольцевая перегородка; 12 − трубопровод для выпуска осадка.

Осадок под действием гидростатического давления выгружается через центральный илопровод. Всплывающие вещества удаляются из центральной части через приемную воронку и самотечный трубопровод.

Радиальные отстойники − это круглые в плане железобетонные резервуары, как правило, имеют большой диаметр D = 18…40 м (до 50 м). В этих отстойниках (рис. 3.2.10) сточная вода поступает в их центр и протекает горизонтально по радиусам, поэтому скорость по мере ее течения уменьшается и происходит интенсивное отстаивание жидкости. Осадок, выпадающий на дно, сгребается специальными скребками к середине отстойника в приямок, откуда удаляется, как обычно, по иловой трубе d = 200 мм под гидростатическим напором h = 1,5 м.

Рис. 3.2.10. Радиальный отстойник:1 − электрифицированная тележка с двигателем;

2 − полупогруженная доска для сбора плавающих веществ; 3 − верхняя вращающаяся часть фермы с мостиком для прохода к центру отстойника; 4 − впускная воронка

с жалюзи; 5 − воронка для сбора всплывших загрязнений; 6 − кольцевой лоток для сбора очищенной воды; 7 − иловая труба для удаления загрязнений; 8 − вращающаяся ферма; 9 − приямок; 10 − труба, подающая воду на очистку; 11 − скребки

Скребки крепятся к специальной ферме, которая постоянно вращается при помощи электрифицированной тележки, двигающейся по рельсам, уложенным по кромке отстойника. Скорость тележки примерно 2…3 оборота в час. В ряде случаев скребки заменяются илососами, находящимися под вакуумом. Они засасывают осадок в специальный закрытый резервуар. Глубина воды в отстойниках Нs 1,5…5 м. Плавающие на поверхности воды в отстойнике вещества собираются специальными телескопическими воронками, которые для сбора подобных загрязнений несколько понижаются под действием проходящей мимо них фермы со специально подвешенной к ней доской; иногда воронки заменяются качающимися металлическими ящиками.