2.7. Отстойники-осветлители

О

Рис. 2.13. Отстойник-осветлитель:

1 – камера флокуляции; 2 – отстойная зона; 3 – лоток для сбора осветленной воды; 4 – центральная труба; 5 – лоток для отвода плавающих веществ; 6 – трубопровод для удаления осадка

тстойники-осветлители применяют для снижения содержании в сточных водах труднооседающих веществ. В результате совмещения процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации сточной воды через слой взвешенного осадка эффективность очистки достигает 70 %.

Имеются конструкции осветлителей как с предварительной коагуляцией и агрегацией вод, так и без таковых, с совмещением этих процессов в одном аппарате. Широко применяют осветлитель с естественной аэрацией (рис. 2.13).

Внутри отстойника имеется камера флокуляции, в которую через центральную трубу поступает сточная вода. В камере флокуляции происходит эжекция воздуха, частичное окисление органических веществ, хлопьеобразование и сорбция загрязнений.

В отстойной зоне вода проходит через слой взвешенного осадка, где задерживаются мелкодисперсные примеси. Выпавший осадок удаляется под действием гидростатического напора. Размеры типовых осветлителей с естественной аэрацией приведены в табл. 2.11.

При проектировании число осветлителей принимают не менее двух. Разность уровней воды в подающем лотке и осветлителе (для обеспечения аэрации) составляет 0,6 м. Вместимость камеры флокуляции должна обеспечить 20-минутное пребывание в ней воды. Глубина камеры 4-5 м. Скорость движения воды в центральной трубе 0,5-0,7 м/с, длина трубы 2-3 м.

Таблица 2.11

Размеры типовых осветлителей с естественной аэрацией

Диаметр, м	Высота части, м		Вместимость, м3		Производительность, м3/ч, при времени отстаивания 1,5 ч и числе осветлителей
	цилиндрической	кони-ческой	рабо-чая	строитель-ная	2	4
6 9	4,2 4,2	5,0 5,1	150 350	180 445	169 375	338 750

Существуют отстойники-осветлители с предварительной дезагрегацией частиц во взвешенном слое (рис. 2.14).

Скорость осаждения в отстойнике может быть рассчитана по зависимостям

при ε > 0,7

= u_оε 10^{-1,82(1 – ε)}, (2.54)

при ε < 0,7

= u_о , (2.55)

где ε – доля жидкости в отстойнике; u_о – гидравлическая крупность частицы, мм/с.

Рис. 2.14. Отстойник-осветлитель взвешенного слоя: 1 – трубопровод для подачи сточной воды; 2 – решетка; 3 – осветлитель; 4 – окно перелива; 5 – вывод осветленной воды; 6 – отстойник; 7 – трубопровод для удаления осадка

Для нешарообразных частиц, скорость стесненного осаждения:

u_ст = φ · , (2.56)

где φ – коэффициент формы частицы.

2.8. Очистка от всплывающих примесей

Производственные сточные воды, содержащие примеси с плотностью меньше плотности воды, т.е. всплывающие примеси (нефть, смолы, масло, жиры и другие им подобные), очищают также отстаиванием в нефтеловушках, смоло- и маслоуловителях.

Нефтеловушки сооружают трех типов: горизонтальные, многоярусные и радиальные. Они предназначены для удаления нефти и твердых примесей из сточных вод.

Горизонтальные ловушки представляют собой отстойник, разделенный вертикальными стенками на секции. Сточная вода поступает в каждую секцию. Всплывающая нефть скребковым механизмом передвигается к щелевым поворотным трубам и отводится из нефтеловушек. Осадок твердых частиц сгребается в приямок, из которого удаляется гидроэлеватором.

При расчете горизонтальных нефтеловушек принимают: число секций – не менее двух, ширина секций 2-3 м, глубина слоя воды 1,2-1,5 м, производительность 45 л/с. При больших расходах сточной воды ширину секции принимают равной 6 м, высоту слоя воды 2 м. Длину отстойной части вычисляют по формуле

L = a·h·u/w_o , (2.57)

где a – коэффициент, учитывающий турбулентность потока воды; при u/w_o = 15 a = 1,65, при u/w_o = 10 a = 1,5; h – глубина слоя воды.

При отсутствии данных по кинетике скорость движения воды принимают u = 4-6 мм/с, а скорость всплывания частиц w_o = = 0,4-0,6 мм/с. Продолжительность отстаивания τ_о должна быть не менее 2 ч; продолжительность всплывания частиц нефти τ´ = = h/w_о. Необходимым условием является τ ≤ τ_о.

Толщина слоя всплывших нефтепродуктов 0,1 м. Общие потери напора в нефтеловушке 0,4-0,5 м. Размеры типовых горизонтальных нефтеловушек указаны в табл. 2.12.

Таблица 2.12

Основные размеры типовых горизонтальных нефтеловушек

Глубина проточной части, м	Размер секций, м			Число секций	Производи-тельность, м3/ч
	длина	ширина	высота
1,2 1,2 1,25 1,5 2,0	12 12 18 24 30	2 2 3 3 3	2,4 и 3,6	1 2 2 2 2	18 36 72 108 162
2,0	36	6	2,4	3	594

Многоярусные (тонкослойные) нефтеловушки (рис. 2.15) имеют меньшие габариты и более экономичны, чем горизонтальные.

Рис 2.15. Многоярусная нефтеловушка:

1 – подвод воды; 2 – водораспределительная труба; 3 – нефтесборные трубы; 4 – полочный блок; 5 – скребковый транспортер; 6 – отвод воды; 7 – гидроэлеватор; 8 – отвод осадка

При расчете этих нефтеловушек принимают число секций не менее двух, ширину секций – равной 2-3 м и глубину слоя отстаиваемой воды – 2,5-5 м. Воду подают в каждую секцию отдельно; гидравлическая крупность частиц нефти u_о = 0,15 мм/с; толщина слоя всплывших нефтепродуктов 0,1 м; остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде 100 мг/л; расстояние между полками h_п = 50 мм; угол наклона полок 45^о; ширина полочного блока 0,65-0,75 м; высота полочного блока 1,5-1,6 м. Продолжительность пребывания воды в полочном пространстве τ´ = h_п/u_о. Длина полочного пространства L = 1,3uτ´.

Общая длина нефтеловушки на 5-6 м больше длины полочного пространства. Потери напора 0,5-0,6 м.

Радиальные нефтеловушки. Удаление нефтепродуктов и осадка из таких нефтеловушек полностью механизированы. Сточная вода подается по трубопроводу, расположенному под днищем нефтеловушки. Внутри нефтеловушки трубопровод заканчивается раструбом. Нефтепродукты удаляются через нефтесборные трубы.

При расчете принимают: число нефтеловушек – не менее трех; продолжительность отстаивания τ_о = 6 ч; глубина нефтеловушки 3-3,5 м; глубина зоны отстаивания h = 3,6kτ_оu_о (k – коэффициент объемного использования, равный 0,6); высота зоны осадка 0,3 м; толщина слоя всплывших нефтепродуктов 0,1 м; потери напора 0,6 м.

Типовые нефтеловушки имеют диаметр 24 и 30 м. Матери-ал – сборный железобетон.

Количество задерживаемого осадка в сутки определяется по формуле

, (2.58)

где С – концентрация примесей, г/м³; Q_n – количество задержанных осаждающихся примесей (для горизонтальных ловушек 60-70 %; для многоярусных и радиальных – до 75 %); z_ос – влажность осадка, %.

Количество нефти в осадке составляет 20 %.

Для очистки сточных вод от нефтепродуктов разработаны фильтры «Полимер» с пенополиуретановой загрузкой (рис. 2.16).

Рис. 2.16. Пенополиуретановый фильтр: 1 – слой пенополиуретана; 2 – элеватор; 3 – направляющие ролики; 4 – лента; 5 – ороситель; 6 – отжимные ролики; 7 – емкость; 8 – решетка

Материал обладает высокой пористостью, механической и химической прочностью и большой поглотительной способностью. Направление движения воды в фильтре – сверху вниз. Регенерация фильтрующего материала достигается механическим отжимом из него уловленных нефтепродуктов. Основные расчетные параметры приведены в табл. 2.13.

Таблица 2.13

Параметры фильтра «Полимер»

Параметры	Рекомендуемые значения
Крупность загрузки, мм	15-20
Плотность загрузки, кг/м3	40
Высота слоя, м	2
Концентрация в сточной воде, мг/л:
масел и нефтепродуктов	до 150
взвешенных веществ	до 150
Концентрация в очищенной воде, мг/л:
масел и нефтепродуктов	до 10
взвешенных веществ	до 10
Скорость фильтрации, м/ч, в режиме:
рабочем	до 25
форсированном	до 35
Потери напора к концу фильтроцикла, м	0,5-0,7
Грязеемкость, кг/м3	130-170
Продолжительность фильтроцикла, ч	по номограммам

Окончание табл. 2.13

Продолжительность регенерации загрузки при однократном отжиме, ч:
Полимер-25	до 1
Полимер-500	до 2

Длительность фильтрации определяют по формуле

, (2.59)

количество регенератора, м³/ч:

, (2.60)

где k = 0,85 – коэффициент, учитывающий нестабильность процесса; Е – удельная маслоемкость пенополиуретановой загрузки, кг/м³; w_з – объем фильтрующей загрузки, м³; т_н , т_к – количество примесей до и после фильтрации, кг/ч; ρ_т – плотность извлекаемых примесей, кг/м³.