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 =ut, (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.