3.3.5. Осветлители со взвешенным слоем осадка

Осветлители со взвешенным слоем осадка применяются для первичного отстаивания на станциях биологической очистки при повышенном содержании в воде трудно оседающих веществ. В осветлителях достигается снижение концентрации загрязнений на 70 % по взвешенным веществам и на 15 % по БПК_полн за счет совмещения процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации воды через слой взвешенного осадка. Осветлители могут работать как с предварительной коагуляцией и аэрацией, так и без предварительной подготовки.

В отечественной практике водоочистки применяются осветлители с естественной аэрацией, представляющие собой вертикальный отстойник с внутренней камерой флокуляции (рис. 3.18).

Рис. 3.18. Отстойник-осветлитель / – камера флокуляции; 2 – отстойная зона; 3 – периферийный лоток для сбора осветленной воды; 4 – центральная труба; 5 – лоток для отвода плавающих веществ; 6 – трубопровод для выпуска осадка

Поток сточной воды, поступающей через центральную трубу в камеру флокуляции, эжектирует воздух вследствие разницы уровней воды в подающем лотке и осветлителе. Из камеры флокуляции, где происходит частичное окисление органических веществ, усиленное хлопьеобразование и сорбция загрязнений, сточная вода направляется в отстойную зону, в которой при прохождении через слой взвешенного осадка задерживаются мелкодисперсные взвешенные частицы. Осветленная вода отводится через круговой периферийный лоток. Всплывающие вещества задерживаются внутренней стенкой сборного лотка и по мере накопления удаляются через специальный кольцевой лоток. Выпавший осадок удаляется под гидростатическим напором.

При проектировании осветлителей с естественной аэрацией в соответствии с нормами их число принимается не менее двух, диаметр – не более 9 м; разность уровней воды (для обеспечения аэрации) – 0.6 м. Объем камеры флокуляции должен обеспечивать 20-минутное пребывание воды. Глубина камеры составляет 4÷5 м, диаметр нижнего сечения назначается исходя из скорости движения воды (8÷10 мм/с). Скорость движения воды в центральной трубе 0.5÷0.7 м/с, длина этой трубы 2÷3 м. Глубина нейтрального слоя между нижним краем камеры флокуляции и поверхностью осадка в иловой части принимается 0.6 м. Технические характеристики типовых осветлителей представлены в приложении 12.

3.3.6. Нефтеловушки

Для очистки производственных сточных вод часто применяются специальные виды отстойников – нефтеловушки. Эти сооружения предназначены для гравитационного отделения всплывающих нефтепродуктов, жиров, масел и осаждения твердых механических примесей. Конструктивно нефтеловушки выполняются горизонтальными, многоярусными и радиальными.

Горизонтальная нефтеловушка (рис. 3.19) представляет собой отстойник, разделенный продольными перегородками на параллельные секции. Сточная вода через щелевую распределительную перегородку поступает в секции нефтеловушки. Освобожденная от нефти вода проходит в конце секции под затопленной перегородкой, предназначенной для задержания нефти, и через водослив попадает в отводящий лоток.

Всплывшие нефтепродукты по мере накопления сдвигаются скребковым транспортером к щелевым поворотным трубам и удаляются по ним из нефтеловушки. Осадок, выпадающий на дно аппарата, тем же транспортером сгребается к приямку, откуда его периодически удаляют через донные клапаны или при помощи гидроэлеватора.

Длина горизонтальной нефтеловушки, м, определяется по формуле:

,

(3.32)

где a – коэффициент, учитывающий отношение скоростей v и u₀. Значение коэффициента а можно принимать в соответствии с табл. 3.6.

Таблица 3.6

v/u0	20	15	10
a	1.75	1.65	1.5

При расчете горизонтальных нефтеловушек число секций принимается не менее двух, ширина секции – 2÷3 м, глубина проточной части – 1.2÷2 м. При отсутствии данных о кинетике всплывания нефтяных частиц допускается принимать гидравлическую крупность этих частиц в пределах от 0.4 до 0.6 мм/с (с эффективностью очистки соответственно от 70 до 60 %) [12]. Скорость движения воды в нефтеловушках составляет 3÷10 мм/с. Основные параметры горизонтальных нефтеловушек указаны в приложении 13.

Для увеличения эффективности нефтеловушек их оборудуют тонкослойными (многоярусными) блоками (рис. 3.20). При расчете многоярусных нефтеловушек принимают число секций не менее двух, ширину каждой секции 2÷3 м, глубину зоны отстаивания 2.5÷3 м, гидравлическую крупность частиц нефти 0.15 мм/с, толщину слоя всплывших нефтепродуктов 0.1 м, остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде 100 мг/л, расстояние между полками по перпендикуляру h_яр = 50 мм, угол наклона полок яруса 45°, ширину полочного блока 0.65÷0.75 м, высоту полочного блока 1.5÷1.6 м. Скорость движения воды выбирается таким образом, чтобы число Re не превышало 700÷800. Типовые горизонтальные многоярусные нефтеловушки производительностью 300, 450 и 600 м³/ч состоят соответственно из двух, трех и четырех секций размерами 2×18×2.3 м.

Суточную массу сухого осадка, т, выделяемого в отстойниках, определяют по выражению:

,

(3.33)

где Q_сут – суточный расход сточных вод, м³/сут;

С_вх – концентрация взвешенных веществ на входе в отстойник, г/м³;

С_вых – концентрация взвешенных веществ на выходе из отстойника, г/м³.

Суточный объем осадка:

,

(3.34)

где W_oc – влажность осадка, %;

ρ_ос – плотность осадка, т/м³.

Влажность и плотность образующегося в отстойниках осадка зависят от плотности и дисперсности извлекаемых взвешенных частиц, а также от типа отстойника и продолжительности пребывания в нем осадка.

Исходя из объема образующегося осадка и вместимости зоны накопления его в отстойнике, определяют интервал времени между выгрузками осадка. При удалении осадка под гидростатическим давлением вместимость приямка первичных отстойников и вторичных отстойников после биофильтров предусматривают равной объему осадка, выделенного за период не более 2 сут., вместимость приямка вторичных отстойников после аэротенков – не более двухчасового пребывания осадка. Гидростатическое давление при удалении осадка из отстойников бытовых сточных вод необходимо принимать, не менее, кПа (м вод. ст.): первичных – 15 (1.5), вторичных – 12 (1.2) после биофильтров и 9 (0.9) после аэротенков.

При механизированном удалении осадка вместимость зоны накопления его в первичных отстойниках принимают по количеству выпавшего осадка за период не более 8 ч.

Суточная масса нефтепродуктов, удаляемых из нефтеловушек, может быть найдена по формуле (3.29), а их объем, м³/сут., по выражению:

,

(3.35)

где М_н – масса извлекаемых нефтепродуктов, т/сут;

W_н – влажность нефтепродуктов, %;

ρ_н – плотность обводненных нефтепродуктов, т/м³.

При определении объема нефтепродуктов влажность их принимается равной 70 %, а плотность – 0.95 т/м³.

Кроме рассмотренных выше существует достаточно большое количество аппаратов, сочетающих гравитационное отделение содержащихся в воде взвешенных примесей с другими методами очистки. К ним, в частности, относятся:

– двухъярусные отстойники и отстойники-перегниватели, в которых осуществляется выделение взвешенных частиц и сбраживание образующегося осадка;

– преаэраторы и биокоагуляторы, в которых используются коагулирующие и флоккулирующие свойства активного ила. В результате достигается более высокий эффект очистки по взвешенным веществам и происходит снижение БПК сточных вод.

Конструкция вторичных отстойников аналогична конструкции первичных. Расчет вторичных отстойников рассмотрен в разделе 5.4.