2.1.2.Песколовки

Песколовки необходимо предусматривать для задержания минеральных частиц крупностью свыше 0,2 – 0,25 мм при пропускной способности станции очистки сточных вод более 100 м³/сут. Число отделений песколовок следует принимать не менее двух, при этом все отделения должны быть рабочими. Наибольшее применение находят горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды (рис. 3) и песколовки горизонтальные с круговым движением воды (рис. 4).

Рис. 3. Схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды:1 – скребковый механизм; 2 – гидроэлеватор; 3 – щитовой затвор

Песколовки рассчитываются на максимальный расход сточных вод и проверяются на минимальный приток.

Тип песколовки необходимо выбирать с учетом пропускной способности очистной станции, состава очищаемых производственных сточных вод и местных условий строительства.

Расчет песколовок производится исходя из крупности песка, подлежащего задержанию.

Рис. 4. Схема горизонтальной песколовки с круговым движением воды

Расчет песколовок

Горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды

Число песколовок или отделений песколовок принимают не менее двух, причем все песколовки или отделения должны быть рабочими. При механизированном сгребании песка кроме рабочих песколовок предусматривают и резервную.

Исходные данные для расчета

1. Скорость течения сточных вод при максимальном притоке – 0,3 м/с, при минимальном – 0,15 м/с.

2. Гидравлическая крупность задерживаемого песка, соответствующая диаметру осаждаемых частиц 0,2 – 0,25 мм, равна соответственно 18,7 мм/с и 24,2 мм/с.

3. Расчетная глубина песколовок принимается равной 0,25 – 1,0 м.

4. Продолжительность протекания сточных вод при максимальном притоке должна быть не менее 30 с.

Расчет

1. Длина песколовки, м:

,

где k – коэффициент, равный 1,7 при U₀=18,7 мм/с и 1,3 при U₀=24,2 мм/с; U₀ – гидравлическая крупность песка, мм/с; Н_р – расчетная глубина песколовок, м;  – скорость течения сточных вод при расчетном расходе, м/с.

2. Площадь поверхности песколовки, м²:

,

где q_р – максимальный приток сточных вод, л/с.

3. Ширина песколовок, м,

,

где n – число песколовок.

4. По вычисленным значениям В и L принимается типовой проект (табл. П2) и в случае необходимости уточняются расчетные величины.

5. Производится проверка минимальной скорости в песколовке:

,

,

где Н_min – наполнение в песколовке, м; принимается равным наполнению в подводящем канале при q_min. Н_min = 0,25 м.

Горизонтальные песколовки с круговым движением сточной жидкости

Исходные данные для проектирования и расчетные формулы для песколовок с круговым движением те же, что и для горизонтальных песколовок с прямолинейным движением жидкости.

Размеры песколовок определяются по обычным геометрическим формулам:

1. Ширина лотка песколовки, м,

.

2. Средний диаметр песколовки, м,

,

3. Наружный диаметр песколовки, м,

D_н = D_ср. + В_л.

4. Подбирается типовой проект песколовки и все размеры приводятся в соответствии с ним (табл. П3).

2.1.3.Отстойники

Отстаивание сточных вод широко применяется для выделения из них нерастворенных (оседающих или всплывающих) грубодисперсных веществ. Отстойники применяются как основные сооружения механической очистки сточных вод.

Отстойники разделяются на три основных конструктивных вида, в зависимости от направления движения воды, – горизонтальные, радиальные, вертикальные. К отстойникам относят и осветлители, где одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взвешенного осадка.

Эффективность работы отстойников любого назначения в значительной степени зависит от конструкции водораспределительных и водосборных устройств. Входное устройство должно обеспечивать быстрое затухание скорости потока в поперечном сечении отстойника; выходное устройство – такую скорость выхода осветленной воды, при которой в отстойнике не будет происходить взмучивания осадка.

Тип отстойников необходимо выбирать с учетом производительности станции очистки сточных вод: до 20000 м³/сут – вертикальные, свыше 15000 м³/сут – горизонтальные и радиальные.

При выборе типа отстойника кроме производительности необходимо учитывать и ряд других факторов: концентрацию и характер нерастворимых примесей в воде, способ намеченной обработки осадка, характеристика грунтов и т. д.

Число отстойников рекомендуется применять не менее двух; при минимальном числе отстойников их расчетный объем следует увеличивать в 1,21,3 раза.

Горизонтальные отстойники

Горизонтальные отстойники применяют на станциях очистки сточных вод пропускной способностью более 15000 м³/сут. Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары с глубиной проточной части 1,5÷4,0 м; отношение длины к глубине 8÷12 (рис. 5). Отстойники оборудованы скребковыми механизмами, обычно тележечного или ленточного типа, сдвигающими выпавший осадок к иловым приямкам, откуда он удаляется насосами, гидроэлеватарами, грейферами или под гидроататическим напором. Для удаления легкого осадка (например, активного ила) применяются также передвижные эрлифные установки, позволяющие равномерно удалять осадок без его сгребания с поверхности днища.

Рис. 5. Схема горизонтального отстойника:

1 – подводящий канал; 2 – распределительный лоток; 3 – сборный лоток; 4 – поворотная труба с щелевидными прорезями для удаления плавающих веществ; 5 – гидроэлеватор; 6 – скребковый механизм; 7 – отвод осветленной воды; 8 – отвод осадка; 9 – отвод плавающих веществ

Вертикальный отстойник с впуском воды через центральную трубу

Вертикальные отстойники, как правило, представляют собой круглые в плане резервуары диаметром 49 м с коническим днищем (рис. 6). Отстойники этого типа применяют на станциях пропускной способностью до 20000 м³/сут. Вертикальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары диаметром 4 – 9 м с коническим днищем, образующим емкость для накопления осадка.

Наиболее распространенным типом отстойника является отстойник с впуском воды через центральную трубу, снабженную в нижней части раструбом и отражательным щитом.

Рис.6. Схема вертикального отстойника с центральным впуском воды:

1 – подводящий канал исходной воды; 2 – центральная труба; 3 – раструб; 4 – отражательный щит; 5 – водосборный лоток; 6 – гидроэлеватор; 7 – отвод осветленной воды; 8 – отвод всплывающих веществ; 9 – отвод осадка

Отстойники – осветлители

В отечественной практике применяются осветлители с естественной аэрацией, представляющие собой вертикальный отстойник с внутренней камерой флокуляции (рис.7).

Эти отстойники применяются для интенсификации процесса первичного отстаивания на станциях биологической очистки при повышенном содержании в сточных водах трудно оседающих веществ. В осветлителях достигается снижение концентрации загрязнений на 70 % по взвешенным веществам и на 15 % по БПК за счет совмещения процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации сточной воды через слой взвешенного осадка.

Рис. 7. Схема осветлителя-отстойника: 1 – отстойная зона; 2 – камера флокуляции; 3 – водосборный лоток осветленной воды; 4 – лоток для сбора всплывающих веществ; 5 – гидроэлеватор; 6 – отвод осветленной воды; 7 – отвод всплывающих веществ; 8 – отвод осадка

Расчет отстойников

Расчет отстойников всех типов производится по кинетике выпадения взвешенных веществ с учетом необходимого эффекта осветления.

1. Необходимый эффект осветления сточной воды, %,

,

где С₁ – начальная концентрация взвешенных веществ в сточной воде, мг/л; С₂ – допустимая концентрация взвешенных веществ в осветленной воде, мг/л.

2. Расчетная продолжительность отстаивания сточной воды в отстойнике, соответствующая заданному эффекту осветления, с,

,

где  – продолжительность отстаивания в эталонном цилиндре, с, соответствующая заданному эффекту осветления и принимаемая для основных видов взвесей по табл. 4; Н_р – глубина проточной части отстойника, мм; h – глубина воды в эталонном цилиндре, принимаемая равной 500 мм; n – коэффициент, зависящий от свойств взвешенных веществ: для коагулирующих взвешенных – 0,25; для мелкодисперсных минеральных (с удельным весом 23 г/см³) – 0,4; для структурных тяжелых (с удельным весом 56 г/см³) – 0,6.

3. Гидравлическая крупность взвешенных частиц, мм/с,

,

где k – коэффициент, зависящий от типа отстойника: для горизонтальных отстойников – 0,5; для вертикальных с центральным впуском воды – 0,35;  – коэффициент, учитывающий влияние температуры на вязкость воды: для t=20 °С равен 1,0;  – вертикальная составляющая скорости движения воды в отстойнике, мм/с, имеет следующие значения:

, мм/с	5	10	15	20
, мм/с	0	0,05	0,1	0,5

 – средняя расчетная скорость в проточной части: для горизонтальных – 510 мм/с; для вертикальных – 0,0 мм/с.

Таблица 4. Продолжительность отстаивания сточных вод в эталонном цилиндре в зависимости от эффекта осветления

Эффект осветления, %	Продолжительность отстаивания взвешенных веществ, с
	коагулирующих					мелкодисперсных минеральных				структурных тяжелых
	при их концентрации, мг/ л
	100	200	300	500	500		1000	2000	3000		200	300	400
20	600	300	–	–	150		140	100	40		–	–	–
30	900	540	320	260	180		150	120	50		–	–	–
40	1320	650	450	390	200		180	150	60		75	60	45
50	1920	900	640	450	240		200	180	80		120	120	60
60	3800	1200	970	680	280		240	200	100		180	180	75
70	–	3600	2600	1830	690		280	230	130		390	390	130
80	–	–	–	5260	2230		690	570	370		3000	3000	380
90		–	–	–	–		2230	1470	2080		–	–	–
100	–	–	–	–	–		–	3600	1850		–	–	–

Примечание. Продолжительность отстаивания дана для температуры воды 20 °С.