2.4 Отстойники

Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым на практике способом удаления из сточных грубодисперсных нерастворенных примесей, которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстойника или всплывают на поверхность. В зависимости от назначения отстойников в технологической схеме очистной станции подразделяются на первичные и вторичные.

Первичными называются отстойники, входящие в состав сооружений механической очистки, они задерживают гораздо более мелкие взвеси, чем песколовки; вторичными — отстойники, устраиваемые в составе сооружений биологической очистки для отделения активного ила от биологически очищенной сточной воды.

Обычно на сооружениях устанавливаются одинаковые конструкции первичных и вторичных отстойников, которые различаются, как правило, только объемом, поскольку у вторичных он предусматривается несколько больший, так как осадок, в виде уплотненного активного ила, более чувствителен к гидравлическим перегрузкам, чем сырой осадок.

По направлению движения основного потока воды в отстойниках они делятся на два основных типа: горизонтальные и вертикальные (разновидностью вертикальных являются радиальные отстойники).

Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар, состоящий из нескольких отделений. Их рекомендуется применять при производительности комплекса свыше 15 тыс. м3/сут. Сточная жидкость поступает в торцевую часть через ряд отверстий, равномерно распределяется по ширине сооружения, короткая перегородка гасит скорость поступающего потока, направляя его вниз. Вода перемещается вдоль сооружения с очень малой скоростью и через выпускной водослив отводится с противоположной торцевой стенки, В начале горизонтального отстойника, где выпадает большее количество осадка, размещают один или несколько приямков, объем которых зависит от конструкции отстойников и способов удаления ила. Осевшие частицы сгребаются в иловой приямок с помощью скребков, которые прикреплены к цепи, передвигаемой зубчатыми колесами. Осадок периодически откачивается. Диаметр иловых труб по расчету — не менее 200 мм. Наиболее распространенным способом удаления осадка является выдавливание его под гидростатическим напором воды высотой в 1,5 м. В некоторых случаях его удаляют, откачивая плунжерными насосами. Объем иловой части отстойников принимают равным двухсуточному объему выпадающего осадка (при механизированном удалении осадка объем иловой части можно принимать равным восьмичасовому объему выпадающего осадка).

Верхний ряд скребков выступает над поверхностью воды, сгребая всплывшие частицы к специальному желобу, расположенному перед выпускным водосливом. Отношение длины отстойника к его ширине от 3:1 до 5:1, при глубине слоя жидкости от 2,0 до 2,5 м. Днище отстойника слегка наклонено к иловому приямку.

Хорошо работающие горизонтальные отстойники задерживают до 60% взвешенных веществ, однако у них есть ряд недостатков: высокая стоимость монтажа; скребковый механизм имеет несколько опор и много движущихся частей, что приводит к поломке (наиболее уязвимы цепи); малая длина водослива, что создает гидравлические перегрузки в торцовых частях отстойника. Кроме того в углах отстойника, куда не достает скребковый механизм, образуются залежи ила.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрический железобетонный резервуар (реже квадратный или многоугольный) с конусным или пирамидальным днищем. Сточная вода поступает через центральную вертикальную трубу с раструбом в нижней части. Под вертикальной трубой расположен отражательный щит, который изменяет направление движения воды с вертикального (нисходящего) на горизонтальное, а затем вновь на вертикальное (восходящее), при котором происходит выпадение в осадок диспергированных частиц в отстойной части. Высота зоны осветления составляет 2,7—3,8 м. Осветленная вода переливается через круговой водослив (на периферии отстойника) в сборный лоток и отводится из него. Выпавшая взвесь, накапливающаяся в отстойной части, периодически выпускается по иловой трубе. Перегородка, расположенная перед отводным лотком (гребни), препятствует попаданию в удаляемый поток, отбросов, всплывающих на поверхность воды.

Эти отбросы собираются с поверхности скребком, а затем удаляются через специальный бункер в колодец, находящийся вне сооружения (скребковое устройство устанавливается только в первичных отстойниках).

Вертикальные отстойники проще по конструкции и в эксплуатации, чем горизонтальные, и находят широкое применение в качестве первичных и вторичных отстойников. Однако эффект осветления воды в них на 25—30% ниже, чем в горизонтальных и на 10—15% ниже, чем в радиальных. При удовлетворительной работе вертикальных отстойников удаляется не более 40% взвешенных веществ, однако у них более низкая стоимость монтажа и эксплуатации, чем у горизонтальных отстойников. Длина водослива по периметру вертикальных отстойников достаточно велика, что позволяет свести к минимуму скорость движения воды у перелива и уменьшить вынос взвешенных веществ. К их недостаткам относятся: большая глубина (иногда до 7—9 м), что удорожает стоимость строительства в слабых грунтах и при высоком уровне грунтовых вод; плохое сползание осадка к центру отстойника, что приводит к его загниванию и низкой дозе возвратного ила. В процессе эксплуатации часто приходится вручную скребком удалять уплотненный осадок в вертикальном отстойнике.

Кроме того, очень важно в момент монтажа вертикальных отстойников правильно и на нужной высоте установить отражательные щиты, что часто не соблюдается и в период эксплуатации приводит к избыточному выносу взвешенных веществ.

J Радиальный отстойник представляет собой цилиндрический железобетонный резервуар большого диаметра (от 16 до 60 м), глубиной 0,1—0,15 диаметра. Сточная вода подается по трубопроводу или лотку в вертикальную центральную трубу (сверху или снизу), из которой выливается в отстойную часть. Осветленная жидкость сливается через круговой водослив, установленный по окружности отстойника, в сборный лоток. Перед водосливом устраивается полупогруженная кольцевая стенка (гребни), удерживающая всплывающие вещества, которые отводятся из отстойника по специальной трубе. Дну отстойника придают уклон к центру, где устраивают иловый приямок для накопления выпадающего осадка, который удаляют под гидростатическим давлением или насосами. Отстойник оборудован вращающейся фермой со скребками для сбора осадка. Радиальные отстойники применяют при производительности очистных сооружений более 20 тыс. м3/сут. Скребковый механизм с центральным приводом, опирающийся на одну опору в центре, имеет меньше движущихся частей, чем цепные скребковые механизмы горизонтальных отстойников. Радиальные отстойники обеспечивают 50% удаление взвешенных веществ и не имеют перечисленных недостатков горизонтальных и вертикальных отстойников