Отстойники для воды — разновидности. Отстойники для сточных вод — для чего они нужны и как работают? Отстойники для очистки воды

Уровень загрязнения сточных вод оказывает значительное влияние на состояние экологии, а значит и здоровье человека. Именно поэтому необходимость в очистных сооружениях для воды существует не только на предприятиях, но и в индивидуальном строительстве, особенно в частных домах, не подключенных к централизованной канализации. Самым простым и наименее энергоемким способом удаления взвешенных частиц и прочих примесей из сточных вод считается отстаивание. В данной статье мы рассмотрим, какие отстойники для сточных вод существуют, принципы их работы и некоторые нюансы устройства очистных сооружений своими руками.

Внедрение полноценной очистки сточных вод на отдельно взятом участке – мероприятие довольно затратное и хлопотное, требующее помощи специалистов. Сам процесс включает в себя четыре основных этапа:

• механическая очистка;
• биологическая;
• физико-химическая очистка сточных вод;
• дезинфекция.

Отстойники или, как их еще называют, септики, используются на первом этапе. Они экономичны и эффективны, поэтому широко применяются не только в индивидуальном строительстве, но и на различных предприятиях. Понятно, что объем и размер септика для дома будет гораздо скромнее, чем для промышленных целей.

Промышленные отстойники для сточных вод отличаются большими размерами

В зависимости от того, какая степень очистки требуется, отстойники для сточных вод используются с целью предварительной обработки перед подачей в более мощные очистные сооружения или как окончательный вариант, если необходимо выделить только нерастворимые примеси.

Количество нерастворимых примесей, которые оседают в первичных отстойниках, зависит от уровня первоначального содержания их в жидкости и от характеристик частиц: размера, формы, плотности, скорости оседания. В воде, которая затем направляется на очистку с помощью фильтров, содержание взвешенных частиц не должно превышать 150 мг/л. Большое значение имеет продолжительность отстаивания. В основном грубодисперсные вещества выпадают в осадок в течении 1,2-2 часов.

Классификация отстойников

В зависимости от того, какое место занимают отстойники в технологической схеме очистной системы их подразделяют на первичные и вторичные. Первичные располагаются до сооружений для биоочистки сточных вод, а вторичные – после.

Различают их и по режиму работы. Выделяют отстойники непрерывного действия (проточные), в которых оседание примесей происходит при медленном течении жидкости, а также контактные или периодического действия, жидкость находится в них в спокойном состоянии. Контактные отстойники чаще всего небольшого объема.

Горизонтальный отстойник из пластика, состоящий из трех отделений

Существует классификация по направлению движения потока воды. В горизонтальных отстойниках сточные воды движутся горизонтально, в вертикальных – направление движения снизу вверх, в радиальных – от центра к периферии.

• Горизонтальный отстойник – это прямоугольная емкость, разделенная на несколько отделений и оборудованная водосборным и водораспределительным устройствами, трубопроводом для подведения к емкости сточных вод и специальным приспособлением для устранения осадка, который образовывается при эксплуатации. Применяют отстойники данного типа для очистки воды в водопроводах с высокой производительностью.
• Вертикальный отстойник – резервуар, имеющий в сечении круглую или квадратную форму, оснащенный камерой хлопьеобразования и желобами для отвода осветленной воды. К нему подводят трубопровод подачи сточных вод, а также специальную трубу для опорожнения отстойника и удаления осадка. Применяют отстойники этого типа для очистки хозяйственно-бытовых стоков, пропускная способность их относительно невысока.
• Радиальный отстойник – круглый в плане резервуар, в который загрязненная жидкость подается снизу и движется от центра к периферии. Взвешенные частицы удаляются с поверхности специальным подвесным устройством, размещенном на вращающейся ферме. Осадок с помощью скребков перемещается в приямок отстойника.

Система очистки сточных вод для частного дома

Простейшая система очистки сточных вод для загородного частного дома состоит из отстойника, соединенного с канализацией, и горизонтальных труб с отверстиями, находящихся под землей.

Отстойник из бетонных колец, соединенных между собой

Обязательное условие – герметичность емкости. Легче всего его соблюсти, если купить готовые септики из пропилена или пластмассы. С их помощью систему очистки стоков можно смонтировать быстрее, чем при самостоятельном изготовлении отстойника, хотя трудоемких земельных работ не избежать в любом случае.

Если принято решение соорудить септик самостоятельно, то предпочтение лучше отдать конструкции из бетонных колец. Особое внимание нужно уделить герметичности стыков и швов, а также учесть, что расстояние от конструкции до колодца или водопровода не должно быть менее 30 м. Существуют и другие требования по расположению септика на участке. Так расстояние до дома и прочих построек должно составлять не менее 3 м, на таком же удалении должны располагаться деревья и кустарники, а до границы садового участка должно быть не менее 2м.

Вторая часть системы располагается в земле, это горизонтальные трубы с отверстиями. В них небольшими порциями поступают сточные воды из предварительного отстойника и затем просачиваются в грунт.

Все про септические процессы — ВИДЕО

В данной статье мы познакомились с различными классификациями отстойников для сточных вод, выяснили принцип их работы. Выбор отстойника определенной конструкции и типа осуществляется в зависимости от технических характеристик, с учетом местных условий. Очень полезен будет в этом деле совет специалиста, так как очистные системы – непростое инженерное сооружение, а их монтаж – дело ответственное.

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 практике водоподготовки для предварительного осветления воды перед поступлением ее на скорые фильтры применяют горизонтальные (рис. 6.1), вертикальные (рис. 6.2), радиальные (рис. 8.5) и тонкослойные (рис. 8.6) отстойники. Название отстойников дано в соответствии с направлением и характером движения воды в них. По высоте в отстойниках различают зоны: осаждения, накопления и уплотнения осадка. Содержание взвешенных веществ в осветленной воде после отстойников не должно превышать 8-15 мг/л. Горизонтальный отстойник - прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды железобетонный резервуар, в котором осветляемая вода движется в направлении, близком к горизонтальному вдоль отстойника.. Различают одно-, двух- и трехэтажные горизонтальные отстойники. Отстойники, используемые для предварительного осветления воды, могут быть устроены в земле креплением или без крепления откосов. Горизонтальные отстойники в отечественной практике рекомендуется применять при мутности до 1500 мг и цветности 120 град обрабатываемой воды и при производительности водоочистного комплекса не менее 30 тыс. м3/сут. Вертикальный отстойник - круглый в плане и в очень редких случаях квадратный железобетонный (реже стальной) резервуар значительной глубины, в котором обрабатываемая вода движется вертикально - снизу вверх. В отечественной практике вертикальные отстойники рекомендуется использовать при мутности и цветности обрабатываемой воды до 1500 мг/л и до 120 град и при производительности водоочистного комплекса до 5000 м3/сут. Радиальный отстойник (рис. 8.5) - круглый в плане железобетонный резервуар, высота которого невелика по сравнению с его диаметром. Вода в отстойнике движется от центра к периферии в радиальном направлении, близком к горизонтальному. СНиП рекомендует использовать радиальные отстойники при обработке высокомутных вод и в системах оборотного водоснабжения.

Рис. 8,5. Схема радиального отстойника с рециркуляцией осадка (а) тонкослойными модулями (б)

1, 11 - подача и отвод воды; 2 - сопло; 3 - грязевой приямок; 4 - рециркулятор; 5 - скребки; 6 - вращающаяся ферма; 7 - служебный мостик; о - водосливные окна; 9 - зона осветления воды; 10 - кольцевой водосборный лоток; 12 - тонкослойные блоки; 13 - отвод осадка; 14 - крепления блоков

Отстойники с малой глубиной осаждения (рис. 8.6). Среди методов интенсификации процесса осаждения примесей воды одним из наиболее перспективных является отстаивание в тонком слое. Сущность его заключается в ламинаризации потока воды (Re = 60 ... 80), при которой исключается влияние взвешивающей составляющей. В России и за рубежом разработаны различные конструкции тонкослойных отстойников с использованием пластмасс, стеклопластиков и других материалов, обеспечивающих легкое сползание и удаление осадка с поверхности.

Горизонтальные отстойники

Горизонтальные отстойники с рассредоточенным по площади сбором осветленной воды (см. рис. 6.1, 6.4, 6.5) в условиях нашей страны с продолжительными периодами устойчивых минусовых температур устраивают в здании или с покрытиями и обсыпают землей с боков и сверху. В перекрытии отстойников предусматривают люки для спуска в сооружение, отверстия для отбора проб, располагаемые на расстоянии до 10 м друг от друга и вентиляционные трубы. Обычно со стороны входа воды отстойники совмещают с камерами хлопьеобразования зашламленного или вихревого типа (см. рис. 6.1). В южных районах с теплым климатом отстойники устраивают открытыми.

Для равномерности распределения воды в поперечном сечении отстойника его объем делят в продольном направлении перегородками на самостоятельно действующие секции шириной 3 ... 6 м (в зависимости от шага колонн, поддерживающих перекрытие). При количестве секций менее шести необходимо предусматривать одну резервную. Дно отстойника должно иметь продольный уклон не менее 0,005 в направлении, обратном движению воды, а в поперечном направлении оно может быть плоским или призматическим с углом наклона граней 45°. Для удаления осадка без отключения отстойника из работы по предложению И. М. Миркиса предусматривают гидравлические системы в виде перфорированных труб, которые обеспечивают его удаление в течение 20 ... 30 мин. При открытой задвижке на сбросе осадок под действием гидростатического давления поступает в систему и в виде пульпы удаляется из отстойника.

Другим способом удаления осадка является выпуск его через специальную дренажную систему, укладываемую по дну отстойника (см. рис. 6.1). Опыт эксплуатации показал, что при ширине секции отстойника не более 3 м осадок из нее может удаляться одной дырчатой трубой, прокладываемой по ее продольной оси (при большей ширине секции нужны две параллельные дырчатые трубы). Поэтому расстояние между осями труб назначают не более 3 м - при призматическом днище, и 2 м - при плоском. В трубах для удаления осадка принимают отверстия диаметром не менее 25 мм, располагаемые с шагом 0,3 ... 0,5 м в шахматном порядке вниз под углом 45° к оси трубы. Отношение суммарной площади отверстий к площади сечения трубы должно быть равным 0,5 ... 0,7. В верхней части начала сбросной трубы предусматривают отверстие диаметром не менее 15 мм для удаления воздуха. Скорость движения пульпы в конце трубы принимают не менее 1 м/с, а в ее отверстиях - 1,5 ... 2 м/с. Потеря воды с осадком в среднем не превышает 0,8% от производительности отстойника, в то время как при выключениях отстойника из работы на очистку от осадка средняя потеря воды превышает 4%.

Из открытых горизонтальных отстойников осадок можно- удалять специальными плавучими землесосными снарядами, серийно выпускаемыми нашей промышленностью. При движении такого снаряда по коридору отстойника напорный шланг снаряда попеременно присоединяется к патрубкам трубчатой системы, по которой осадок под напором, развиваемым насосом землесосного снаряда, перекачивается за пределы очистной станции.

В.А. Михайловым и В.А. Лысовым при осветлении мутных и высокомутных вод была предложена и внедрена напорная гидравлическая система смыва осадка с периодическим отключением подачи воды в отстойник (рис. 8.7). Она состоит из телескопических дырчатых труб с насадками, насосной установки, резервуара промывной воды и емкости для сбораи предварительного уплотнения осадка перед передачей его на сооружения обезвоживания.

В качестве механизированных средств удаления осадка без отключения отстойника можно применять скребковые транспортеры, которые сгребают осадок в приямок, откуда этот осадок откачивается эжектором или насосом.

Децентрализованный сбор осветленной воды, способствующий увеличению коэффициента объемного использования сооружения, осуществляют системой горизонтально расположенных желобов с затопленными отверстиями или треугольными водосливами, либо перфорированных труб, расположенными на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцовой стенки.

Расстояние в осях между водосборными трубами или желобами назначают до 3 м. При оборудовании отстойника тонкослойными модулями подобную систему сбора воды устраивают на всю его длину. Кромку водосборного желоба с затопленными отверстиями располагают на 0,1 м выше максимального уровня воды в отстойнике, а заглубление водосборных труб определяют расчетом по методике А. И. Егорова. Отверстия водосборных устройств диаметром не менее 25 мм размещают на 5 ... 8 см выше дна желоба, а в трубах - горизонтально по оси с двух сторон. Скорость входа воды в отверстия принимают 1 м/с, а скорость движения воды в конце водосборных труб и желобов 0,6 ... 0,8 м/с. Излив воды из водосборных устройств отстойника в торцовый карман (канал) должен происходить без его подтопления.

Высоту отстойников следует определять как сумму высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с учетом превышения строительной высоты над расчетным уровнем воды не менее 0,3 м.

Основой расчета горизонтальных отстойников является определение такой длины зоны осаждения отстойника, которая при принятой средней скорости движения воды в отстойнике обеспечит требуемый эффект ее осветления, т. е. задержание заданного процента взвеси. При этом, по В. Т. Турчиновичу, исходят из упрощенного представления, согласно которому частицы взвеси в отстойнике осаждаются также, как в неподвижном объеме воды, с той лишь разницей, что этот объем перемещается в горизонтальном направлении со скоростью движения воды в отстойнике.

Расчет отстойников следует производить на два случая: при минимальной мутности и при минимальном зимнем расходе обрабатываемой воды, а также при наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответствующем этому периоду.

6При длине отстойника Lи скорости горизонтального движения потока в нем vтеоретическая продолжительность пребывания воды в отстойнике будет

Это время, определяемое из соотношения, должно быть равно продолжительности осаждения, необходимой для получения заданного эффекта осветления воды. Как уже отмечалось выше, при расчете отстойников пользуются обычно фиктивной скоростью осаждения (или так называемой «процентной скоростью осаждения»), которая определяется по формуле

Отстойники

Устройство. Отстаивание является более дешевым процессом, чем другие процессы разделения неоднородных систем, например фильтрование. Кроме того, разделение фильтрованием ускоряется при прочих равных условиях в случае предварительного сгущения фильтруемого материала. Поэтому отстаивание часто используют в качестве первичного процесса разделения, стремясь удалить возможно большие количества твердого вещества из сплошной фазы.

Отстаивание проводят в аппаратах, называемых отстойниками, или сгустителями. Различают аппараты периодического, непрерывного и полунепрерывного действия, причем непрерывно действующие отстойники, в свою очередь, делятся на одноярусные, двухъярусные и многоярусные.

Периодически действующие отстойники представляют собой низкие бассейны без перемешивающих устройств. Такой отстойник заполняется суспензией, которая остается в состоянии покоя в течение определенного времени, необходимого для оседания твердых частиц на дно аппарата. После этого слой осветленной жидкости декантируют, т. е. сливают через сифонную трубку или краны, расположенные выше уровня осевшего осадка. Последний, обычно представляющий собой подвижную текучую густую жидкую массу - шлам, выгружают вручную через верх аппарата или удаляют через нижний спусковой кран.

Размеры и форма аппаратов периодического действия зависят от концентрации диспергированной фазы и размеров ее частиц. Чем крупнее частицы и чем больше их плотность, тем меньший диаметр может иметь аппарат. Скорость отстаивания существенно зависит от температуры, с изменением которой изменяется вязкость жидкости, причем скорость осаждения обратно пропорциональна вязкости, а последняя уменьшается с увеличением температуры.

Для отстаивания небольших количеств жидкости применяют отстойники в виде цилиндрических вертикально установленных резервуаров с коническим днищем, имеющим крав или люк для разгрузки осадка и несколько кранов для слива жидкости, установленных на корпусе на разной высоте.

Рис. V-3. Отстойник с наклонными перегородками:

1 - штуцер для ввода исходной суспензии, 2- корпус, 3-наклонные перегородки, 4- бункера для осадка, 6 - штуцер для отвода осветленной жидкости.

Для отстаивания значительных количеств жидкости, например для очистки сточных вод, используют бетонные бассейны больших размеров или несколько последовательно соединенных резервуаров, работающих полунепрерывным способом: жидкость поступает и удаляется непрерывно, а осадок выгружается из аппарата периодически.

На рис. V-3 показан отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками. Исходная суспензия подается через штуцер 1 в корпус 2 аппарата, внутри которого расположены наклонные перегородки 3, направляющие поток попеременно вверх и вниз. Наличие перегородок увеличивает время пребывания жидкости и поверхность осаждения в аппарате. Осадок собирается в конических днищах (бункерах) 4, откуда периодически удаляется, а осветленная жидкость непрерывно отводится из отстойника через штуцер 5.

В промышленности наиболее распространены отстойники непрерывного действия.

Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой (рис. V-4) представляет собой невысокий цилиндрический резервуар 1 с плоским слегка коническим днищем и внутренним кольцевым желобом 2 вдоль верхнего края аппарата. В резервуаре установлена мешалка 3 с наклонными лопастями, на которых имеются гребки 4 для непрерывного перемещения осаждающегося материала к разгрузочному отверстию 7. Одновременно гребки слегка взбалтывают осадок, способствуя этим более эффективному его обезвоживанию. Мешалка делает от 0,015 до 0,5 об/мин, т. е. вращается настолько медленно, что не нарушает процесса осаждения. Исходная жидкая смесь непрерывно подается через трубу 5 в середину резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и удаляется через штуцер 6. Осадок (шлам) - текучая сгущенная суспензия (с концентрацией твердой фазы не более 35-55%) - удаляется из резервуара при помощи диафрагмового насоса. Вал мешалки приводится во вращение от электродвигателя 5 через редуктор.

Вместе с удаляемым осадком часто теряется значительное количество жидкости, поэтому для уменьшения ее потерь и выделения жидкости из сгущенной суспензии осадок из первого отстойника направляют в другой отстойник для отмывки водой и последующего отстаивания. Осадок, полученный во втором аппарате, будет содержать такое же количество жидкости, что и осадок в первом отстойнике, но уже значительно разбавленной водой. При наличии нескольких последовательно соединенных отстойников можно удалить из осадка до 97-98% жидкости. Для уменьшения количества промывных вод отстаивание проводят по принципу противотока (рис. V-5): осадок последовательно движется из первого отстойника в последний, а вода - в направлении, обратном движению осадка:

Рис. V-4. Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой:

1 - корпус; 2- кольцевой желоб, 3- мешалка; 4 - лопасти с гребками, 5-труба для подачи исходной суспензии, в - штуцер для вывода осветленной жидкости; 7 - разгрузочное устройство для осадка (шлама); 8 - электродвигатель.

Рис. V-5. Схема непрерывной противоточной отмывки осадка от жидкости.

от последнего отстойника к первому. Промывные воды используют" затем для приготовления исходной суспензии.

Кроме непрерывности действия и большой производительности (составляющей иногда 3000 т/сутки осадка) гребковые отстойники обладают следующими достоинствами: в них достигается равномерная плотность осадка, имеется возможность регулирования ее путем изменения производительности, обеспечивается более эффективное обезвоживание осадка вследствие легкого взбалтывания его мешалкой. Работа таких отстойников может быть полностью автоматизирована. К недостаткам этих аппаратов следует отнести их громоздкость. Гребковые нормализованные отстойники имеют диаметр от 1,8 до 30м, а в некоторых производствах, например для очистки воды, отстойники достигают в диаметре 100 м.

При необходимости установки ряда отстойников значительных диаметров занимаемая ими площадь будет велика. В целях уменьшения этой площади применяют многоярусные отстойники, состоящие из нескольких аппаратов, установленных друг на друга. Различают многоярусные отстойники закрытого и сбалансированного типов.

Простейший многоярусный отстойник закрытого типа (рис. V-6, а) представляет собой несколько отстойников, поставленных друг на друга и имеющих общий вал для гребковых мешалок и соответственно - общий привод. На рис. V-6 для простоты показаны лишь два расположенных один над другим отстойника. В местах прохода

Рис. V-6. Многоярусные отстойники закрытого (а) и сбалансированного (б) типов.

1-распределитель исходной суспензии 2 - труба стакан для ввода суспензии в каждый ярус; 3 - коллектор для сбора осветленной жидкости, 4 - сборник осадка (шлама)

вала сквозь днище каждого отстойника установлены уплотняющие сальники. Таким образом, в этих отстойниках слив осветленной жидкости и выгрузка осадка осуществляются раздельно из каждого яруса.

Более совершенными являются многоярусные отстойники сбалансированного, или уравновешенного, типа (рис. V-6, б) Такие отстойники также имеют общие вал и привод, но, в отличие от отстойников закрытого типа, их ярусы последовательно соединены по шламу: стакан для удаления шлама из каждого вышерасположенного яруса опущен нижним концом в слой сгущенного шлама нижерасположенного яруса.

Отстойники работают следующим образом: исходная суспензия из распределительного устройства 1 подается через стаканы 2 в каждый ярус. Осветленная жидкость через сливные патрубки собирается в коллектор 3. Сгущенный осадок при применении отстойника закрытого типа удаляется раздельно из каждого яруса в сборники 4, а в случае отстойника сбалансированного типа - только из нижнего яруса.

Таким образом, в аппаратах закрытого типа дно каждого яруса воспринимает давление всей массы находящейся в нем суспензии, а у отстойников сбалансированного типа нагрузку на дно испытывает только нижний ярус. В отстойниках сбалансированного типа не требуется специальных уплотнений в местах прохода вала сквозь днища ярусов.

Помимо многоярусных отстойников большая поверхность осаждения достигается также в отстойниках непрерывного действия с коническими полками (рис. V-7). Разделяемая суспензия подается через штуцер 1 и распределяется по каналам между коническими полками 2 (через одну), на поверхности которых происходит осаждение твердых частиц. Осевшие частицы сползают по наклонным полкам к стенкам корпуса и затем перемещаются вниз к штуцеру 3 для удаления шлама. Осветленная жидкость отводится по каналам 4 между двумя вышележащими полками и выводится из аппарата через штуцер 5. Достоинством отстойников этого типа является отсутствие движущихся частей и простота обслуживания.

На рис. V-8 показан непрерывно действующий отстойник для разделения эмульсий. Он представляет собой горизонтальный резервуар, внутри которого против входного штуцера 1 установлена перфорированная отбойная перегородка 2. Она служит для предотвращения возмущений жидкости струей поступающей эмульсии. Поперечное сечение отстойника выбирают таким, чтобы движение жидкости в корпусе аппарата было ламинарным или близким к нему (скорость - несколько мм/сек), что способствует ускорению отстаивания. Легкая жидкая фаза удаляется из аппарата по трубопроводу 3, тяжелая - по трубопроводу 4.

Рис. V-7. Отстойник непрерывного действия с коническими полками:

1 - штуцер для подвода разделяемой суспензии; 2 - конические полки; 3 - штуцер для отвода шлама; 4 - каналы для отвода осветленной жидкости; 5 - штуцер для вывода осветленной жидкости.

На последнем имеется устройство 5 для разрыва сифона, предупреждающее полное опорожнение резервуара.

Рис. V-8. Отстойник непрерывного действия для разделения эмульсий:

1 - штуцер для подвода эмульсии; 2 - перфорированная перегородка; 3 - трубопровод для отвода легкой фазы; 4 - трубопровод для отвода тяжелой фазы; 5- устройство для разрыва сифона.

Первичные отстойники обычно используются для удаления взвешенных веществ и осветления сточных вод перед стадией биологической очистки. Вторичные отстойники используются в 2-х целях: для осветления сточных вод после биологической очистки и для уплотнения активного ила и его рецикла на биологическую очистку (в аэротенк, в анаэробный реактор) с целью повышения концентрации ила и окислительной (сбраживающей) способности биореактора. Отстойники подразделяют также на вертикальные, горизонтальные и радиальные. Вертикальные отстойники используются при расходе сточных вод не более 10 тыс. м3/сут. Горизонтальные отстойники применяют для средних и крупных станций водоочистки (с расходом сточной воды 10–100 тыс.м3/сут.). Радиальные – при расходах сточных вод свыше 100 тыс. м3/сут. Радиальные отстойники могут иметь диаметр до 100 м, обычно 24–50 м. В 2-х ярусных отстойниках (эмшерах) верхний ярус используется для отстаивания, нижний – для сбраживания и уплотнения осадка

Эффективность биологической очистки сточных вод

Обычно отстаивание и биологическая очистка сточных вод не обеспечивают удовлетворительного удаления бактериальных загрязнений: степень удаления патогенных и других макроорганизмов составляет только 90–95%. Многие патогенные микроорганизмы выживают в сточных водах до 2-х недель, а некоторые до 10 недель. Яйца гельминтов попадают в водоемы со сточной водой в количестве 500–1000 шт/м3 даже при хорошей очистке воды от бактерий. Поэтому санитарно-эпидемиологическая безопасность воды обеспечивается только при условии ее обеззараживания. При этом степень снижения бактериальных загрязнений сточных вод на станциях полной биологической очистки с обеззараживанием повышается до 99,5–99,99%.