3. Механическая очистка сточных вод

Наиболее широко распространенным видом загрязнителей сточных вод являются нерастворимые примеси или, как их часто называют, взвешенные вещества. Этот вид загрязнений характерен для поверхностных и бытовых сточных вод, а также для подавляющего большинства производственных стоков.

Частицы веществ, диаметр которых больше 10 мкм не могут удерживаться во взвешенном состоянии длительное время, так как под действием сил гравитации они осаждаются или всплывают. Данные свойства нерастворимых примесей лежат в основе методов механической очистки сточных вод.

Для выделения грубодисперсных примесей из воды широкое распространение получили три метода: процеживание, разделение в поле гравитационных сил и разделение в поле центробежных сил. Первый метод реализуется в решетках и ситах, второй – в песколовках и отстойниках, третий – гидроциклонах и центрифугах.

Механическая очистка сточных вод применяется преимущественно на предварительном этапе технологической цепи водоочистки. Ее главной задачей является подготовка воды к физико-химической или биологической очистке.

3.1. Решетки

Решетки устанавливают перед сооружениями для очистки сточных вод. Они служат для улавливания из воды крупных загрязнений (мусора) и выполняют, как правило, роль защитных сооружений. Решетки необходимо использовать при очистке поверхностных и бытовых стоков. В отдельных случаях их применяют и для очистки производственных сточных вод при наличии в них грубых и волокнистых загрязнений (например, при очистке сточных вод текстильных и кожевенных фабрик).

Решетки подразделяются на подвижные, неподвижные и решетки-дробилки. Наиболее широко распространены неподвижные решетки, представляющие собой металлические рамы с параллельно установленными стержнями, поставленные вертикально или наклонно на пути движения сточных вод. Угол наклона решеток к горизонту составляет от 45 до 90º (чаще 60÷70º). Очистка решеток от задержанных загрязнений может производиться вручную, если объем мусора не превышает 100 л/сут., и механическими устройствами – граблями, – в противном случае.

Размещают решетки в специальных камерах, ширина которых больше ширины подводящего и отводящего каналов. Расчетная схема камеры решетки показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Расчетная схема решетки: а – продольный разрез; б – план

Длины расширения l₁ и сужения l₂ подводящего и отводящего каналов камеры решетки определяются по формуле:

,

(3.1)

где В_р и В – ширина решетки и подводящего канала соответственно, м;

φ = 20º – угол расширения канала.

Ширина прозоров решетки (расстояние между стержнями) обычно составляет не более 16 мм, скорость движения воды в прозорах – не более 1 м/с во избежание продавливания мусора.

Число прозоров решетки находят из соотношения:

,

(3.2)

где Q_p – расчетный расход воды через решетку, м³/с;

k_З = 1.05÷1.1 – коэффициент запаса, учитывающий стеснение проходного сечения решетки граблями;

b – ширина прозоров между стержнями, м;

h₁ – глубина воды в камере перед решеткой, м;

v_p – скорость воды в прозорах решетки, м/с.

Общая ширина решеток:

,

(3.3)

где s – толщина стержней решетки, обычно равна 8÷10 мм.

Рис. 3.2. Решетка механизированная поворотная типа МГТ

Потери напора в решетке могут быть определены по формуле:

,

(3.4)

где k = 2÷3 – коэффициент, учитывающий засорение решетки;

ζ – коэффициент местного сопротивления решетки, зависящий от формы стержней:

,

(3.5)

где α – угол наклона решетки к горизонту, град.;

β – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержней: 2.42 – для прямоугольных стержней; 1.83 – для полукруглых; 1.79 – для круглых.

Рис. 3.3. Решетка-дробилка типа РД диаметром 600 мм: / – колонка; 2 – трепальный гребень; 3 – подвеска; 4 – редуктор; 5 – электродвигатель; 6 – подставка; 7 – барабан; 8 – резец; 9 – режущая пластина

В отечественной практике получили распространение механизированные решетки марок МГТ, РМВ 600/800, РММВ-1000 и ряд других. Конструкция и схема установки решетки МГТ показана на рис. 3.2. Технические характеристики некоторых видов решеток указаны в приложении 3.

Площадка для сбора и сортировки мусора устанавливается непосредственно у корпуса решетки. Извлеченные из решетки отбросы поступают на сортировочную площадку, где из них удаляют стойкие к разрушению элементы (металл, камни и т. п.). Далее отбросы вручную или с помощью ленточного конвейера подаются в загрузочный бункер дробилки, где происходит их измельчение. Измельченный мусор в зависимости от его ценности сбрасывается в поток за решеткой или направляется в цех утилизации. В первом случае происходит некоторое увеличение содержания взвешенных веществ в воде. Допускается собирать отбросы с решеток в специальные контейнеры с герметичными крышками и вывозить в места обработки твердых бытовых и промышленных отходов.

Для измельчения выделяемого на решетках мусора применяют молотковые дробилки марки Д. Загружаемые в бункер загрязнения поступают на вращающийся ротор и попадают между молотком и гребенкой. Измельченный мусор вымывается через отверстия дробилки водой, поступающей через верхний штуцер.

В санитарном и эксплуатационном отношении более предпочтительны комбинированные решетки-дробилки, которые измельчают мусор до размера не более 10 мм, не извлекая его из воды. Принцип действия решетки-дробилки РД (рис. 3.3) заключается в следующем.

Сточная вода по подводящему каналу поступает во вращающийся барабан. Задержанные на решетке отбросы при взаимодействии режущих пластин и резцов измельчаются и отводятся из решетки-дробилки. В результате процесс грубой механической очистки сточных вод полностью механизируется. Решетки-дробилки диаметром 100 и 200 мм устанавливаются непосредственно на подводящем трубопроводе, а решетки-дробилки диаметром 400, 600 и 900 мм – на открытом подводящем канале.

Технические характеристики некоторых дробилок и решеток-дробилок указаны в приложении 4.

При проектировании решеток количество уловленных загрязнений принимается равным 8 л/(чел.· год), плотность загрязнений – 750 кг/м³.