Сооружения механической очистки сточных вод.

Содержащиеся в сточных водах крупноразмерные (более 1 см) отбросы, являющиеся отходами хозяйственно-бытовой и производственной деятельности, представляют собой остатки пищи, упаковочные материалы, бумагу, тряпье, санитарно-гигиенические, полимерные и волокнистые материалы. В процессе транспортирования по водоотводящим сетям крупноразмерные отбросы адсорбируют содержащиеся в сточных водах органические соединения, жиры. Образующийся на поверхности отбросов адгезионный слой способствует налипанию на них значительного количества песка, шлаков и других минеральных частиц. Таким образом, формируются многокомпонентные крупноразмерные органо-минеральные составляющие отбросов, осредненная плотность которых близка к плотности воды, что облегчает последующий пронос песка через песколовки на крупноразмерных загрязнениях, проскакивающих через решетки.
Песок, проносимый на крупноразмерных органических загрязнениях через песколовки, выпадает в осадок в первичных отстойниках, что, затрудняет выгрузку осевшего осадка, его перекачку по илопроводам и выгрузку сброженного осадка из метантенков. Кроме того, легкие плавающие отбросы, проходя через отстойники, осложняют работу сооружений доочистки или выносятся с очищенными водами в водоемы, что недопустимо.

Таким образом, эффективное удаление крупноразмерных загрязнений из сточных вод при их прохождении через решетки позволит обеспечить нормальную эксплуатацию песколовок, первичных отстойников, метантенков и трубопроводов подачи осадков на метантенки, а также повысить качество очистки стоков.

Зависимость массы задержанных отбросов от ширины прозоров решетки

 

Анализ приведенных эксплуатационных данных показывает 15-20 – кратное возрастание массы снятых загрязнений с экспериментальных решеток с минимальной шириной прозоров 1,5-2,0 мм, по сравнению с широко распространёнными решетками с прозорами 16 мм. Учитывая, что на решетках с прозорами 1,5-2,0 мм задерживаются практически все крупноразмерные загрязнения, массу снятых с них отбросов можно принять за их полное содержание в сточной воде. Решетки являются первым элементом всех технологических схем очистки сточных вод. Они устанавливаются в уширенных каналах перед песколовками.

Таблица характеристика решеток и сит

МГ – механические грабли,
РМН – решетки механизированные наклонные,
RS – решетка ступенчатая механическая фирмы “MEVA”,
РДГ – решетка дуговая гидравлическая,
РСФ-01 – решетка ступенчатая механическая,
СЗС – плоское щелевое сито

Для решеток с прозорами шириной b,м, справедливо соотношение

 

q-максимальный

расход сточных вод;

w -площадь живого сечения прозоров всей решетки, м2;

h-глубина воды перед решеткой, м;

n-число прозоров

Количество прозоров в решетках, необходимых для пропуска поступающих сточных вод, составит:

n= qКст/bhVр

 

Кст= коэффициент учитывающий стеснение потока 1,05 -1,1

Общая ширина решеток равна:

В = S(n-1) + bn, м

S-толщина стержней

 

Исходя из общей ширины решеток, подбирают необходимое количество рабочих решеток. Дополнительно устанавливают 1-2 резервные решетки и предусматривают устройство обводной линии для пропуска воды в случае аварийного засора решеток.

Дополнительно устанавливают 1-2 резервные решетки и предусматривают устройство обводной линии для пропуска воды в случае аварийного засора решеток.

Решетки размещают в отдельном отапливаемом помещении (tрасч. = 16°С) с кратностью обмена воздуха 5.Между решетками для их обслуживания предусматривают проходы не менее 1,2 м. Пол здания располагают не менее, чем на 0,5 м выше расчетного

уровня воды в канале.

Состав отбросов, задерживаемых на решетках процеживания сырого осадка, существенно отличается от состава отбросов, задерживаемых из сброженного осадка. В последних, преимущественно, присутствуют волокнистые и полимерные материалы, не подвергшиеся процессам распада в метантенках. Состав отбросов из сырого осадка сходен с отбросами, извлекаемыми из сточных вод. Однако имеет место значительный захват отбросами частиц осадка, что требует отмывки удержанной массы технической водой.

В процессе эксплуатации были выявлены следующие недостатки конструкции механических решёток: – недостаточная продольная и поперечная жёсткость фильтровальных пластин; – непродолжительный ресурс работы подшипниковых узлов механизма; – непродолжительный ресурс работы пластмассовых накладок.

В целом конструкция решетки постоянно модернизируется в процессе работы в зависимости от времени года и типов отходов поступающих на станцию очистки.

 

Технологическая схема очистки сточных вод

1 - решетки с механизированной очисткой;

2 - горизонтальные песколовки с круговым движением воды;

3 - первичный радиальный отстойник;

4 - фильтрующие адсорбционные установки;

5 - вторичный радиальный отстойник;

6 - блок доочистки;

7 - блок обеззараживания

 

Песколовки

В сточных водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.). При совместном выделении минеральных и органических примесей в отстойниках затрудняется удаление осадка и уменьшается его текучесть. При этом могут происходить разделение осадка на тяжелую (песок с большой плотностью) и легкую (органическую с небольшим удельным весом) части и накопление песка в отстойниках. Для удаления такого осадка требуются усиленные скребки. Осадок, содержащий песок, плохо транспортируется по трубопроводам, особенно самотечным. Песок накапливается и в метантенках, выводя из работы полезные объемы, предназначенные для сбраживания органических осадков. Производительность метантенков снижается, а выгрузка песка из них сопряжена с большими трудностями. Возможны затруднения в работе и последующих сооружений в случае попадания в них песка. Поэтому в составе очистных сооружений за решетками проектируются специальные сооружения, называемые песколовками. Они предназначены для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей. По направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние на тангенциальные и аэрируемые.

1. Горизонтальные песколовки

Они представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис. 10.7). Другими важнейшими элементами песколовок являются: входная часть песколовки, представляющая собой канал, ширина которого равна ширине самой песколовки; выходная часть, представляющая собой канал, ширина которого сужена от ширины песколовки до ширины отводящего канала; бункер для сбора осадка, обычно располагаемый в начале песколовки под днищем

Механизмы применяются двух типов: цепные или тележечные. Цепные механизмы состоят из двух бесконечных цепей, расположенных по краям песколовки, с закрепленными на них скребками. У днища скребки перемещаются в сторону бункера (против направления течения воды), перемещая при этом осадок. Цепи и скребки над песколовкой перемещаются в ее конец (по течению воды). Механизмы тележечного типа состоят из тележки, перемещаемой над песколовкой по двум рельсам или монорельсу вперед и назад, на которой подвешивается скребок. При возвратном движении скребок поднимается. Механизмы для перемещения осадка сложны и ненадежны, так как эксплуатируются над водой во влажной среде.

Стремление к упрощению выгрузки осадка из песколовок привело к созданию горизонтальной песколовки с круговым движением воды.

2. Вертикальные песколовки успешно эксплуатируют на ряде очистных станций. На КСА построены вертикальные песколовки с вращательным движением жидкости (рис. 10.10). Они имеют цилиндрическую форму, а подвод воды — по касательной с двух сторон в основании. Конусная часть служит для сбора выпавшего осадка. Сбор и отвод воды осуществляют кольцевым лотком. При вертикальном движении воды вверх песок осаждается вниз. Вертикальные песколовки удобны для накопления больших объемов осадка. Их целесообразно применять в полу раздельных системах и на станциях очистки поверхностных вод.

3. Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане и касательный подвод воды к ним и обеспечивают в песколовках вращательное движение (на периферии вода движется вниз, а в центре — вверх). Оно способствует поддержанию в потоке органических примесей. При этом скорость вращательного движения невелика и не препятствует выпадению песка в осадок.

4. Аэрируемые песколовки имеют удлиненную форму в плане и прямоугольное, полигональное или близкое к эллиптическому поперечное сечение. Важнейшие элементы песколовок: входная и выходная части, бункер для сброса осадка и песковой лоток. Последний расположен вдоль одной из продольных стенок сооружения. Днище песколовки в поперечном сечении имеет уклон в сторону лотка. Вдоль одной из стенок на глубине 2/3 от общей гидравлической глубины расположен аэратор, выполненный из дырчатых труб. Песколовка оборудована гидромеханической системой удаления (смыва) осадка в бункер, которая представляет собой смывной трубопровод со спрысками, уложенный по днищу пескового лотка. Для удаления осадка можно применять и скребковые механизмы. Особенность аэрируемых песколовок заключается в том, что поток очищаемой воды непрерывно аэрируется. Благодаря расположению аэратора вдоль одной из стенок сооружения и над песковым лотком поток приобретает вращательное движение с перемещением его у днища от одной стенки к другой и к песковому лотку. Вращательное движение обеспечивает и концентрацию осадка в песковом лотке, расположенном с одной стороны сооружения. При интенсивности аэрации 3-5 м3/(м2ч) скорость движения воды на периферии потока равна около 0,3 м/с. Продольная скорость движения воды принимается равной 0,02-0,10 м/с.

Аэрируемые песколовки одновременно могут использоваться для Улавливания всплывающих загрязнений (жиров, нефтепродуктов и др.).

При этом целесообразно вдоль всей песколовки пристраивать специальное отделение для выделения и накопления на поверхности воды всплывающих загрязнений. Однако, несмотря на значительное разнообразие типов и применяемых конструкций песколовок, проблема полного выделения песка из сточных вод далека от приемлемого разрешения. Во многом это объясняется неудовлетворительной работой решеток и проскоком песка на крупных органических примесях через песколовки, которые традиционно рассчитывались и на задержание песка крупностью 0,2-0,25 мм и на предотвращение выпадения в них органики (оптимальной считалась скорость горизонтального движения сточной воды около 0,3 м/с и время пребывания 30-60 сек). Результатом подобного технологического решения являлось неизбежное выпадение песка с органическими примесями в первичных отстойниках.

 

Количество и состав песка поступающий на очистные сооружение

 

Расчет горизонтальных и аэрируемых песколовок заключается в определении размеров их поперечного сечения и длины. Площадь живого сечения одного отделения песколовок составит:

F= qmax/vn, м²

hmax-максимальный расход сточных вод, м3/с;

V-продольная скорость движения воды, принимаемая в зависимости от расчетного диаметра улавливаемых частиц песка м/с;

n-количество отделений песколовок.

Длину песколовок определяют по формуле:

L= Khmaxv/u0, м

hmax-максимальная глубина проточной части песколовки, м;

u0-гидравлическая крупность песка расчетного диаметра, м/с;

К -коэффициент, учитывающий влияние турбулентного потока.

Величина К определяется по формуле:

K= u0/(u02–ω2)0,5

Где,ω = 0,05

V-вертикальная турбулентная составляющая продольной скорости.

Расчет вертикальных и тангенциальных песколовок производится из условия задержания частиц с расчетной гидравлической крупностью

V< u0.

Площадь зеркала песколовки в плане составит:

Fплан= qmax/u0n,м2

n-количество песколовок.

Высота цилиндрической части песколовки составит:

hц=tv

где,V= u0;

t= 120-180 с -продолжительность пребывания воды в песколовке.

 

В песколовках стенки песковых бункеров выполняют под углом 60° к горизонту для обеспечения сползания осадка при его откачке, которая осуществляется гидроэлеваторами или песковыми насосами.

Расчетные параметры песколовок

Перспективным методом перемещения осадка к бункерам является применение гидромеханических систем. Они состоят из нескольких (в горизонтальных песколовках) или одного (в аэрируемых песколовках) смывных трубопроводов, оборудованных спрысками, сориентированными в сторону бункера.

 

Откачка осадка из бункеров производится гидроэлеваторами, насосами и реже эрлифтами. Предварительно осадок в бункерах взмучивается. Для этого в них прокладываются трубопроводы, оборудованные соплами, направленными в основание бункеров. По ним подается вода на взмучивание. Выгрузка осадка производится не реже 1 раз в сут. Обычно выгрузка производится 1 раз в смену (через 7-8 ч).

Схема узла по обработке осадка из песколовок

1 – песколовка; 2 – гидроэлеватор; 3 – пескопромыватель; 4 – возврат воды; 5 – промывная вода; 6 – воздух; 7 – осадок в барабанный сепаратор; 8 – барабанный сепаратор; 9 – промывная вода; 10 – органика из сепаратора; 11 – бункер для органики; 12 – песок; 13 – фильтрат; 14 – пропарочная камера для дезинфекции; 15 – ленточный вакуум-фильтр; 16 – обезвоженный песок

Отстойники

Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и дешевым методом выделения из сточных вод грубо диспергированных примесей с

плотностью, отличной от плотности воды. Под действием силы тяжести частицы загрязнений оседают на дно сооружения или всплывают на его поверхность. Относительная простота отстойных сооружений обусловливает их широкое применение на различных стадиях очистки сточной воды и обработки образующихся осадков. В зависимости от своего назначения и расположения в технологических схемах очистки сточных вод отстойные сооружения подразделяются на следующие: отстойники - первичные, вторичные и третичные; илоуплотнители; осадкоуплотнители.