5.2.3 Усреднитель

В неавтоматизированных процессах очистки промышленных сточных вод для обеспечения устойчивой степени очистки необходимо поддерживать постоянной концентрацию загрязнителя и расхода сточных вод. Для достижения этой цели обычно устанавливают усреднители сточных вод. Наличие усреднителя на входе очистных сооружений позволяет рассчитывать объемы сооружений и диапазоны их функционирования не на максимальную, а на некоторую усредненную нагрузку. С другой стороны, эффективность работы различных сооружений существенно повышается при стабилизации состава сточных вод.

Иногда усреднение осуществляют по двум показателям одновременно. 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. 3) и круглые. 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.

Рисунок 3 - Прямоугольный усреднитель сточных вод[11, рис. 6.1 ]:

1 - распределительный лоток; 2 - водоотводный канал; 3 - сборные лотки; 4 - глухая перегородка; 5 - вертикальная перегородка; 6 - подвод воды.

5.2.4 Песколовка

Песколовки предназначаются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (главным образом песка) и устанавливаются перед отстойниками.

Применение песколовок обусловлено тем, что при совместном выделении в отстойниках минеральных и органических примесей возникают значительные затруднения при удалении осадка из отстойников.

Песколовки следует предусматривать при расходе сточных вод более 100 м³/сутки.

Работа песколовок основана на использовании гравитационных сил. Рассчитываются песколовки таким образом, чтобы в них выпадали песок и другие тяжелые минеральные частицы, но не выпадал осадок органического происхождения.

По характеру движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные - с круговым или прямолинейным движением воды, вертикальные - с движением воды снизу вверх и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды. Последние в зависимости от способа создания винтового движения подразделяются на тангенциальные и аэрируемые.

Осевший на дно песколовки с прямолинейным движением воды песок сдвигается к приямку, расположенному в начале сооружения, скребками, при этом происходит частичная отмывка песка. Из приямка песок удаляют гидроэлеватором или песковыми насосами.

Песколовки сооружают из сборных железобетонных элементов унифицированных размеров.

Действие горизонтальной песколовки основано на том, что при движении сточной воды (в резервуаре, канале, отстойнике) каждая находящаяся в ней нерастворенная частица перемещается вместе со струей воды и одновременно движется вниз под действием силы тяжести со скоростью, соответствующей крупности и плотности частицы.

Обычно в песколовках задерживается песок с гидравлической крупностью и₀, равной 18-24 мм/с (песок крупностью 0,2-0,25 мм), составляющий около 65% всего количества песка, содержащегося в сточных водах.

Чем больше скорость течения воды, тем сильнее турбулентность потока и больше вертикальная составляющая (пульсационной) скорости движения воды и тем более крупные частицы будут выноситься вместе с водой; чем медленнее течение, тем более мелкие и легкие частицы будут выпадать в осадок.

Скорость движения воды в песколовках не должна выходить из определенных пределов. Для бытовых вод такими пределами скорости считаются для песколовок с горизонтальным движением 0,3 м/с (при максимальном притоке) и 0,15 м/с (при минимальном притоке). При этих скоростях продолжительность пребывания сточной воды в горизонтальных песколовках принимается равной 30-60 с (при максимальном притоке сточных вод).

Но даже и при соблюдении указанных выше скоростей осадок в песколовках, как показывает практика, все же содержит более или менее значительное количество легких органических примесей. Происходит это по следующим причинам.

При скоростях, близких к нижнему пределу (0,15 м/с для горизонтальных песколовок), выпадает много органических примесей. Во избежание этого следует придерживаться по возможности высшего предела скорости (0,3 м/с), применяя для этого устройства, поддерживающие одинаковую скорость течения в песколовке автоматически независимо от расхода сточных вод.

Кроме того, предельная скорость течения 0,3 м/с является средней скоростью, отнесенной ко всему живому сечению. В действительности же в некоторых зонах песколовки наблюдаются повышенные скорости, способствующие выносу песка; в других зонах вода протекает с пониженной против средней скоростью, при которой выпадают вместе с песком органические вещества. Поэтому необходимо принимать меры (главным образом в отношении улучшения конструкций впускных и выпускных устройств), обеспечивающие равномерность течения.

Имеет значение и то, что в бытовых водах органические вещества слипаются с частицами песка и другими тяжелыми частицами и вместе с ними выпадают в осадок. Поэтому необходимо предусмотреть условия, способствующие отделению или отмывке песка от приставших к нему органических частиц.

Вертикальные песколовки в настоящее время применяют редко. Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане; подвод воды к ним производится тангенциально (по касательной). В таких песколовках каждая частица испытывает кроме сил тяжести влияние центробежных сил. Это способствует более интенсивному отделению песка от воды и легких органических примесей, которые вследствие вращательного движения поддерживаются во взвешенном состоянии и не выпадают в осадок.

Аэрируемые песколовки являются развитием тангенциальных песколовок и выполняются в виде удлиненных резервуаров. Вращательное движение в них создается путем аэрации сточной воды.

Объем осадка, выпадающего в песколовке, зависит от многих факторов: от системы канализации, протяженности сети, ее уклонов, условий эксплуатации канализации, состава производственных вод, поступающих в канализацию, и пр. По существующим нормативам для городской канализации объем осадка, выпадающего в горизонтальных и тангенциальных песколовках, принимается равным 0,02 л при полной раздельной и 0,04 л при общесплавной системе канализации на одного человека в сутки при влажности осадка в среднем 60% и плотности его 1,5 т/м³.

Механизированное удаление песка из горизонтальных песколовок обязательно при объеме его более 0,1 м³ в сутки. При механизированном удалении осадка одна песколовка (или одно отделение), независимо от числа рабочих песколовок, должна быть резервной. Осадок удаляют (в зависимости от конструкции и размеров песколовки) нориями, ковшами, гидроэлеваторами, песковыми насосами и применяют гидромеханическую систему выгрузки песка из песколовок. Объем песка, задержанного в песколовках, замеряется при выгрузке.

Горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды представляют собой удлиненные прямоугольные в плане резервуары.

Горизонтальные песколовки рассчитывают исходя из необходимой степени задержания песка определенной крупности.

Для нормальной работы песколовок большое значение имеет своевременное удаление отложившегося в них песка. На небольших установках песок можно удалять вручную; при объеме песка более 0,1 м³ в сутки обязательно механизированное его удаление.

Весь расход сточных вод проходит через секции песколовки с постоянной скоростью 0,3 м/с. На впускном и выпускном каналах имеются электрифицированные шлюзовые затворы, действующие автоматически в зависимости от скорости прохождения воды.

При очистке секции сначала должна быть выпущена из нее вода и направлена в подводящий канал, после чего удаляют песок. Песколовки устроены с уклоном, что облегчает освобождение их от песка.

Приспособления для очистки запроектированы таким образом, что в случае необходимости может быть применена промывка песка, для чего предусмотрено промывочное устройство[12]..