Коммунальный комплекс России

Ежемесячный деловой журнал

Свежий номер

Готовится к выпуску

Номер: 3 (201), фарт 2021
Размещение рекламы

Баннеры

Отстойники в очистных системах. М. 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.

Какие бывают отстойники для очистки сточных вод?

Сбор и механическая очистка хозяйственно-бытовой сточной воды происходит в специальных емкостях – отстойниках. Сооружение предназначается для коттеджей, жилых домов, малоэтажных застроек при отсутствии центральной канализационной системы.

В основе действия — гравитационная сила, вынуждающая оседать на дно тяжелые частицы примесей. А также использование биологической доочистки с применением биоферментных препаратов.

Устройство простого вида

Емкость отстойника может иметь форму прямоугольного или круглого колодца.

Протекающие через него стоки текут медленно, что делает возможным выпадение осадка.

Его не удаляют до тех пор, пока он не перегниет (полгода, год).

Процесс гниения сопровождается брожением и высвобождением газов, которые поднимают тяжелые частицы вверх, образуя корку (иногда толщиной 0,5 м).

Типы по характеру работы

Существует разновидности отстойников. Они отличаются по характеру работы:

Статические

Представляют собой стандартные железобетонные резервуары. Статический отстойник используется при периодическом поступлении воды и ее незначительном расходе.

Для очистки используются краны или сифонные трубки, которые находятся выше уровня примесей. Выгрузка осевших частиц осуществляется вручную или при помощи специальных спускных устройств.

Динамические

Применяются для механического типа очистки воды. Используются при больших расходах сточной жидкости. Действие основано на постоянном движении воды в процессе очистки примесей.

Динамический отстойник в зависимости от направления воды делится на три вида:

На выбор типа отстойника влияют:

• условия местности;
• концентрация;
• качество нерастворенных примесей в воде;
• уровень стояния грунтовых вод.

Горизонтальные

Наиболее распространенный вид. Отличается прямоугольной формой резервуара. Разделяется на несколько отделений при помощи продольных перегородок.

Осевшие частицы в прямоугольном отстойнике удаляются при помощи поперечного лотка или специального скребка, которые устанавливаются на определенном уровне.

Если происходит коагуляционное очищение сточных вод, устройство оснащается камерами хлопьеобразования. Сооружение обладает высоким эффектом осветления. К минусам горизонтального вида относится: не дешевая цена на монтажные работы и наличие зон, где застаиваются осадки.

Вертикальные

По форме напоминают квадратный или цилиндрический резервуар с коническим дном. Движение воды осуществляется снизу вверх. Форма дна позволяет примесям легко опускаться на дно и при дальнейшей чистке легко удалять.

Преимущество сооружения — простота эксплуатации и устройства. К недостаткам относится большая глубина. Она повышает стоимость установки сооружения в местах, имеющих слабый грунт и высокое стояние грунтовых вод.

Радиальные

Отстойник данного типа – это резервуар круглой формы. Движение сточной воды происходит радиальным способом, от центральной части к периферии. Это позволяет увеличить скорость движения воды, которая изменяется от высокого показателя в центральной части до низкого в периферийной части.

Находящиеся на поверхности частицы удаляются подвесным устройством, находящемся на вращательной ферме. Частицы собираются в сборном лотке или приемном бункере.

Среди преимуществ радиальных отстойников — низкая удельная материалоемкость и легкость эксплуатации. Недостаток — высокая градиентная скорость по центру, что уменьшает коэффициент объемного использования.

Различия по назначению

В зависимости от назначения в технологической схеме, отстойники бывают двух типов:

• Первичные. Устанавливаются перед физико-химическим или биологическим процессом очищения. Осуществляют удаление излишнего количества взвешенных веществ и примесей механического типа (песок).
• Вторичные. Устанавливаются после биологического очищения в конце технологической схемы. Используются в целях задержания активного ила, который поступает вместе с очищенной водой. А также биологической пленки.

Виды по способу выгрузки осадка

Существует несколько способов выгрузки осадков. Каждый из них имеет свои особенности:

• Со скребковыми механизмами. Процесс действия — цепная передача. Для очищения тяжелых частиц используется скребковое устройство, которое двигается по дну отстойника. В специальный желоб отправляются также примеси, находящиеся на поверхности.
• Насосами. В самую нижнюю часть отстойника вводится всасывающая труба. Откачивание происходит периодически, по мере накопления осадка.
• Гидросмывом. Представляет собой гидромеханические системы. Состоят из смывных трубопроводов со спрысками, которые расположены в лотках вдоль днища отстойника.

Тонкослойные разновидности

Чтобы увеличить эффективность отстаивания, применяются отстойники тонкослойного типа. Сооружение отличается малой глубиной, что позволяет сократить размеры, так как процесс отстаивания происходит быстро.

Среди преимуществ использования:

• имеет компактные размеры;
• уменьшает расходы на монтаж;
• увеличивает скорость очищения стоков.

Тонкослойные отстойники бывают двух видов:

1. Пластинчатые. Состоит из ряда пластин, между которыми происходит движение воды. Бывают трех видов: перекрестные, прямоточные, противоточные. Первый вид имеет ток воды перекрестный.В прямоточном, движение выделенного осадка и очищенной воды имеет одинаковое направление. В противоточном виде очищенная сточная вода двигается в противоположном направлении осажденных примесей.
2. Трубчатые. Представляют собой трубу, имеющую небольшой диаметр и длину около метра. Различаются по углу наклона: малый, крутой. Малый угол наклона позволяет совершать один цикл, состоящий из осветления и промывки.Применяется для очистки жидкости с незначительным количеством примесей. Крутой наклон позволяет стекать не только осветленной воде, но и сползать осевшему осадку. Что избавляет от промывки трубы.

Как сделать оборудование своими руками

Изготовить сооружение для очистки сточной воды можно самостоятельным образом. Используются следующие виды материалов:

Наиболее простым по конструкции считается однокамерный отстойник. Чтобы его собрать потребуются железобетонные кольца, имеющие диаметр 1,0 м.

Перекрытие колодца будет сборно-разборным, с применением стальной трубы в качестве естественной вентиляции. Она обязательно покрывается кузбаслаком. Лоток выходящей трубы располагается ниже находящийся внутри жидкости на 0,02 м, а выходящей трубы — выше на 0,05 м.

Внутренняя часть конструкции отделывается раствором цемента (1:2), толщина которого бывает 1,5 см (с затиркой).

Расход сточных вод в трехкратном количестве, является основным параметром вместимости сооружения. Примерная схема расчетов однокамерного отстойника при использовании стоков до 0,5 м3 за день:

• вместимость составляет — 1,5 м3;
• железобетонные кольца с диаметром — 1,0 м;
• глубина колодца достигает — 2,95 м.

Процесс установки:

1. Выбирается подходящее место.
2. Выкапывается яма нужных размеров.
3. Опускается выбранный резервуар в котлован.
4. Соединяется с дренажным колодцем.
5. Проводятся трубы.
6. Проверяется герметичность.
7. Зарывается.

Сооружение отличается простотой эксплуатации. Чистка проводится в год один-два раза. После чего в отстойнике должно остаться незначительное количество осадка для брожения поступающих стоков.

Предлагаем посмотреть видео-сюжет, где наглядно изображен процесс установки отстойника своими руками.

Заключение

Отстойники, используемые для удаления нерастворимых веществ, помогают улучшить качество сточной воды. Они отличаются экономичностью и эффективностью.

Эти качества делают их востребованным сооружением как на крупных предприятиях, так и в строительстве частных домов.