2.5. Отстойники

Общие сведения. Отстойники служат для улавливания из сточных вод оседающих и всплывающих механических примесей (взвешенных веществ в виде нерастворенных частиц, эмульгированных масс, нефти и ее продуктов).

В зависимости от назначения в технологической схеме очистки сточных вод отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные отстойники служат для предварительного осветления вод, поступающих на биологическую или физико-химическую очистку, а вторичные – для вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку. Для предварительного осветления сточных вод и осветления вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку, в ряде случаев возможно применение осветлителей с взвешенным слоем осадка.

По направлению движения жидкости отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Используют и радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных. Отстойники с вращающимися сборно-распределительными устройствами имеют круглую форму в плане, а движение воды в них практически отсутствует (кроме возмущений, создаваемых сборно-распределительным устройством).

Получили распространение также тонкослойные отстойники. Особенность их заключается в том, что отстойная зона разделяется полочными секциями и трубчатыми элементами на неглубокие слои, где обеспечивается ламинарное движение осветленной воды.

Выбор типа должен производиться на основании технико-экономического их сравнения с учетом конкретных задач и условий эксплуатации. При этом необходимо иметь в виду, что первичные отстойники должны обеспечивать осветление сточной воды до содержания взвешенных веществ не более 150 г/л, вторичные – до 2-30 мг/л.

Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности до 20 000 м³/сут; горизонтальные – более 15 000 м³/сут; радиальные – более 20 000 м³/сут; осветлители с взвешенным слоем осадка – до 10 000 м³/сут.

Для интенсификации и осветления сточных вод рационально применение предварительной аэрации в первичных отстойниках.

Для проектирования сооружений и аппаратов механической очистки должны быть заданы:

• общее количество сточных вод, м³/ч;

• температура сточных вод, ^оС;

• периодичность образования сточных вод;

• тяжелые механические примеси, мг/л;

• нефтепродукты, масла, мг/л;

• плотность тяжелых и легких загрязнений, г/см³;

• кинетика осаждения механических примесей тяжелее и легче воды, при их расчетной концентрации в исходной воде;

• требуемая степень очистки, %, или допустимое содержание загрязнений легче или тяжелее воды, мг/л;

• гидравлическая крупность частиц, тяжелее и легче воды, которую необходимо выделить для обеспечения требуемой степени очистки, мм/с.

Гидравлическая крупность определяется по кривым кинетики отстаивания Э = f (t), полученными экспериментально отстаиванием сточной воды (определенной необходимой концентрации) в статических условиях в слое h, как правило, отличным от действительной высоты отстаивания в выбранном типе отстойника, поэтому для приведения полученных результатов к натурным подлежит перерасчет. Перерасчет производится по формуле

, (2.37)

где K – коэффициент использования объема проточной части отстойника; H₁ – глубина проточной части отстойника, м; t₁ – продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторных условиях в слое h₁; n₂ – показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения;

, (2.38)

где t₁ и t₂ – продолжительность отстаивания воды, с, в слоях соответственно h₁ ≥ 200 мм, h₂ – h₁ ≥ 200 мм, в которых достигается требуемый эффект в цилиндрах диаметром не менее 120 мм.

Для промышленных температурных условий:

, (2.39)

где µ_лаб и µ_пр – динамическая вязкость воды, Па  с, при температурах лабораторных исследований и производственных условий соответственно.

Продолжительность отстаивания производственных сточных вод в цилиндре высотой 500 мм в зависимости от эффекта осветления представлена в табл. 2.7, а продолжительность отстаивания бытовых сточных вод в цилиндре в зависимости от эффекта осветления – в табл. 2.8.

Таблица 2.7

Продолжительность отстаивания производственных сточных вод в цилиндре высотой 500 мм в зависимости от эффекта ее осветления

Эффект осветления воды, %	Продолжительность, с, взвешенных веществ при их концентрации, мг/л
	коагулирующих				мелкодисперсных минеральных
	100	200	300	500	500	1000	2000	3000
20 30 40 50 60 70 80 90 100	600 900 1320 1900 3800 - - - -	300 540 650 900 1200 3600 - - -	- 320 450 640 970 2600 - - -	- 260 390 450 680 1830 5260 - -	150 180 200 240 180 360 1920 - -	140 150 180 200 240 280 690 2230 -	100 120 150 180 200 230 570 1470 3600	40 50 60 80 100 130 370 1080 1850
Примечания: 1. Продолжительность отстаивания дана в статических условиях для температуры воды 20 оС. 2. Объемная масса мелкодисперсных минеральных взвешеннх веществ 2-3 г/см3.

Таблица 2.8

Продолжительность отстаивания бытовых сточных вод в зависимости от эффекта ее осветления при t = 20 ^оС (стр.26 табл.30)

Эффект осветления воды, %	Продолжительность, с, при концентрации взвешенных веществ, мг/л
	200	300	400
20 30 40 50 60 70	600 960 1440 2160 7200 -	540 900 1200 1800 3600 -	480 840 1080 1500 2700 7200

Зависимость показателя степени n₂ от исходной концентрации взвешенных веществ в городских сточных водах при разных эффектах отстаивания приведены в СНиП 2.04.03-85.

Для конкретных сточных вод необходимы специальные исследования.

Опыт обследования промышленных предприятий показывает, что значение гидравлической крупности частиц u_о , которое должно быть выделено для обеспечения требуемой эффективности колеблется в пределах 0,2-0,5 мм/с, поэтому для ориентировочных расчетов отстойников значение u_о можно принять равным 0,25-0,3 мм/с.

Рекомендуемые расчетные параметры отстойников представлены в табл. 2.9.

Таблица 2.9

Расчетные параметры первичных отстойников

Отстойник	Коэффициент использования объема K	Рабочая глубина отстойной части H, м	Ширина B, м	Скорость рабочего потока υ, мм/с	Уклон днища к иловому приямку
Горизонтальный Радиальный Вертикальный С вращающимся сборно-распределительным устройством С нисходяще-восходящим потоком	0,5 0,45 0,35 0,85 0,65	1,5-4 1,5-5 2,7-3,8 0,8-1,2 2,7-3,8	2Н - 5Н - - - -	5-10 5-10 - - 2uо - 3uо	0,005-0,05 0,005-0,05 - 0,05 -

Окончание табл. 2.9

С тонкослойными блоками: противоточная (прямоточная) схема работы перекрестная схема работы	0,5-0,7 0,8	0,025-0,2 0,025-0,2	2-6 1,5	5-10 5-10	- 0,005
Примечания: 1. Коэффициент K определяет гидравлическую эффективность отстойника и зависит от конструкции водораспределительных и водосборных устройств; указывается организацией-разработчиком. 2. Значение турбулентной составляющей υtb , мм/с, в зависимости от скорости рабочего потока υ, мм/с, надлежит определять по табл. 2.10.

Таблица 2.10

Зависимость турбулентной составляющей от скорости рабочего потока

υ	5	10	15
υtb, мм/с	0	0,05	0,1

Как видно в табл. 2.9, наиболее эффективны отстойники с нисходяще-восходящим потоком и тонкослойные.