2.1. Сооружения первичной обработки сточных вод.

2.1.1. Усреднители.

При выборе способов и технологического оборудования для очистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что заданные эффективность и надежность работы любого очистного устройства обеспечиваются в определенном диапазоне значений концентраций примесей и расходов сточной воды. Большинство цехов машиностроительных предприятий характеризуется постоянством расхода и состава сточных вод, однако в некоторых технологических процессах имею г место кратковременные изменения, что может существенно уменьшить эффективность работы очистных устройств или вывести их из строя. Например, залповые сбросы отработанных технологических растворов в термических, травильных и гальванических цехах вызывают существенное увеличение концентрации тяжелых металлов в сточных водах на входе в очистные сооружения. Быстрое таяние снега, а также интенсивные дожди вызывают существенное увеличение расхода поверхностных сточных вод на входе в очистные сооружения.

Для обеспечения нормальной эксплуатации очистных сооружений в указанных случаях необходимо усреднение концентрации примесей или расхода сточной воды, а в некоторых случаях и по обоим показателям одновременно. С этой целью на входе в очистные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчет которых определяются характеристиками залповых сбросов. Исключение пиковых расходов воды, поступающей на очистку, позволяет более экономично и надежно проводить процесс.

Усреднение проводят в контактных и проточных усреднителях. Контактные усреднители используют при небольших расходах сточной воды, в периодических процессах и для обеспечения высоких степеней выравнивания концентраций. В большинстве случаев применяют проточные усреднители, которые представляют собой многокоридорные (многоходовые) резервуары или емкости, снабженные перемешивающими устройствами. Многокоридорные усреднители могут быть прямоугольные (рис. 2.2) и круглые (рис. 2.3). Усреднение в них достигается смешением струй сточной воды разной концентрации. Усреднение расхода воды достигается также при перекачке ее насосами. В этом случае усреднитель представляет собой простую емкость. Перемешивание жидкости может быть обеспечено и механическими мешалками или барботажем воздуха (рис. 2.4).

Изменение концентрации в сточной воде может произойти в результате ее залпового сброса или вследствие циклических колебаний состава вод.

Объем усреднителя для погашения залпового сброса определяют по формуле

,

где Q — расход воды, м³/ч; k_п — коэффициент подавления, ; τ_з — продолжительность залпового сброса, ч; С_max, С_ср , С_доп„ — соответственно максимальная, средняя и допустимая концентрации загрязнении, г/м³.

Рис. 2.2. Прямоугольный усреднитель сточных вод: 1 — распределительный лоток; 2 — водоотводный канал 3 — сборные лотки 4 — глухая перегородка, 5 — вертикальная перегородка, 6 — подвод воды.	Рис. 2.3. Круглый усреднитель сточных вод: 1 — распределительным лоток, 2 — перегородка, 3 — сборный лоток; 4 — подвод воды.

При объем усреднителя можно рассчитать по формуле

.

Объем усреднителя для погашения циклических колебаний состава загрязнений находят за время по формуле

.

Для вычисленного объема усреднителя определяют число секций n и по числу секций уточняют объем усреднителя.

Затем проводится проверочный расчет скорости продольного движения воды в секции сечением F (м²). Эта скорость должна быть меньше 2,5 мм/с и определяется по соотношению:

.

Необходимый объем усреднителя для усреднения расхода определяют по графику притока сточных вод за определенный период (сутки) с учетом требуемой степени усреднения.

Рис. 2.4. Усреднитель с перемешивающим устройством:

1 — выпускная камера, 2 — выпускное устройство; 3 — корпус;

4 — лоток; 5 — барботер.

Объем усреднителя для выравнивания концентрации и расхода сточных вод находят как сумму минимального объема воды в усреднителе, обеспечивающего усреднение сточных вод по концентрации (м³), и объема для регулирования расхода (м³).

При минимальном объеме воды в усреднителе концентрация загрязнений

,

где — время, в течение которого вода в усреднителе достигнет объема V_min, ч; q_i — часовой расход воды за период усреднения; С_i — концентрация загрязнений в i-й час усреднения.

При циклическом изменении концентрации сточных вод объем усреднителя равен

.

Концентрация загрязнения в каждом часовом расходе воды

.

При отсутствии цикличности изменения состава сточных вод период усреднения устанавливают в соответствии с требованиями к выравниванию концентрации. Если при принятом периоде усредненная концентрация загрязнения С_уср больше некоторой допустимой концентрации С_доп, то объем усреднителя необходимо увеличить. Этот объем будет равен

,

где q_k — часовые расходы воды за пределами принятого периода усреднения .

Концентрация загрязнения после усреднения равна

,

где C_k — концентрация загрязнения воды при k-часовом расходе воды.

Период усреднения устанавливают последовательным приближением концентрации усреднения до условия С_уср С_доп.

В усреднителе (см. рис. 2.4) перемешивание жидкости происходит в процессе барботажа воздуха через перфорированные трубы (барботеры). Барботеры укладывают горизонтально вдоль усреднителя на подставках высотой 7…10 см от дна. Расстояние между барботерами принимают равным двойной высоте слоя жидкости в усреднителе 2H; пристенные барботеры находятся от стенки на расстоянии H. Максимальное расстояние между барботерами не должно превышать:

,

где — удельный расход воздуха для перемешивания воды; принимают равным 4…6 м³/ч на 1 м длины барботера, для пристенных барботеров (отдельный циркуляционный поток) — равным 2…3 м³/ч.

Для перемешивания воды и предотвращения выпадения взвешенных частиц в осадок интенсивность подачи воздуха должна быть такой, чтобы частицы с гидравлической крупностью не осаждались. Этому условию соответствует соотношение

,

где — придонная скорость циркуляционного потока; k_взв — коэффициент пропорциональности; k_взв = 10…12.

Удельный расход воздуха при одном циркуляционном потоке

.

Общий расход воздуха

,

где — глубина воды над барботером при минимальном заполнении усреднителя; n — число барботеров, l_б — длина барботера.

Усреднитель представляет собой выпуклую камеру специальной конструкции. Площадь сечения выпускного отверстия отводного патрубка определяется по соотношению

,

где Q_yc — усредненный расход жидкости, м³/с; — коэффициент расхода, равный 0,6…0,82; h₀ — напор над отводным патрубком, м.