Лекция № 3.

Название темы: Сооружения для механической очистки сточных промышленных вод.

Цель лекции:Изучения сооружений для механической очистки сточных промышленных вод.

Ключевые слова: сточные воды, механическая очистка, решётка, гироциклон

Основные вопросы и краткое содержание:

Песколовки, отстойники (горизонтальные, вертикальные), решётки

Механический метод

Сооружения для механической очистки сточных промышленных вод. Песколовки, отстойники (горизонтальные, вертикальные), решётки, септики, гидроциклоны

На механическом этапе происходит задержание нерастворимых примесей.

Сооружения для механической очистки сточных вод:

• решётки (или УФС — устройство фильтрующее самоочищающееся) и сита;

• песколовки;

• первичные отстойники;

• мембранные элементы;

• септики.

Решётка — сооружение для механической очистки сточных вод, служит для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения. Решётки подготавливают сточную жидкость к дальнейшей очистке.

В составе очистных сооружений после канализационной насосной станции (КНС) должны предусматриваться решётки с прозорами не более 16 мм и скоростью движения сточных вод в прозорах решётки не более 1 м/с.

По конструктивному решению бывают: со стержнями прямоугольной формы (неподвижные решётки, представляют собой ряд параллельных металлических стержней прямоугольной формы, закреплённых в раме), решётки-дробилки, ступенчатые самоочищающиеся, шнековые.

Очистка решётки при количестве отбросов 0,1 /сут и более должна быть механизированная. Ручная очистка решётки производится с помощью граблей, механизированная – с помощью механических грабель или самоочисткой (ступенчатые, шнековые).

Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышленных отходов.

Из-за изменения со временем состава отбросов – в последнее время в конструкциях решёток стали часто применяться тонкие прозоры от 2 до 6-8 мм, вследствие чего вместо круглых и прямоугольных стержней устанавливаются тонкие (ширина 3-4 мм) пластины. Уменьшение прозоров позволило использовать намывные экраны, образующиеся на решётках с тонкими прозорами, в качестве дополнительной меры по повышению эффективности задержания отбросов. Наличие экрана благоприятно отражается на эффективности задержания отбросов, плавающих примесей (жиров, нефтепродуктов), мелких волокон и частично песка; кроме того, резко уменьшается количество плавающих веществ на поверхности отстойников.

Часто вместо решёток стали применять УФС (устройства фильтрующие самоочищающиеся). Механическая очистка сточной жидкости от крупных примесей с помощью УФС, благодаря своей конструкции, позволяет задержать загрязнения размером более 1,5 мм.

Рисунок 8. Механизированная решетка

1. Решетка; 2 - бесконечная цепь; 3 грабли

Рисунок 9. Решетка с ручной очисткой

В составе очистных сооружений используют решетки с прозорами не более 16 мм, со стержнями прямоугольной формы или решетки-дробилки.

Для монтажа и ремонта решеток, дробилок и другого оборудования предусматривают установку подъемно-транспортного оборудования согласно СНиП 2.04.02-84. При расчете решеток в начале определяют общее число промежутков по формуле:

n =Кg_max/(b·h_р· ν_p),

где К - коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями и равный 1,05, g_max - максимально возможный расход, b- ширина прозора (0,016м) , h_р - глубина воды перед решёткой; v_p - средняя скорость воды в прозорах (0,7÷1м/с); принимается обычно 0,8 м/с.

Общая ширина решётки В_р рассчитывается по формуле:

В_р = S(n – 1) + nb, где S - толщина стержней.

Затем принимается число решёток N и ширина каждой из них по формуле: В₁=В_р/N.

Потери напора в решётках определяется по формуле:

h_р=ζ_p·²·K/2g=(S/b)^4/3sinφν²·K/2g,

где ζ_р - коэффициент местного сопротивления решётки; v - скорость движения воды в камере перед решёткой; К- коэффициент учитывающий увеличение потери напора вследствие засорения;  зависит от формы стержней и принимаемый для стержней с прямоугольным сечением – 2,42 и с круглым сечением – 1,79; φ – угол наклона решетки к горизонту.

Тип песколовки (горизонтальная, тангенциальная, аэрируемая) выбирают с учетом производительности очистных сооружений, схемы очистки сточных вод и обработки их осадков, характеристики взвешенных веществ, компоновочных решений и т. п. При расчете горизонтальных и аэрируемых песколовок определяют длину L_s, м, по формуле:

L_s= 1000·K_S·H·_S/U₀ ,

где: K_S - коэффициент, принимаемый по табл. 5; H - расчетная глубина песколовки, принимаемая для аэрируемых песколовок равной половине общей глубины, м; _S -скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по табл.5,6; U₀ – гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка.

Таблица 5. Значение К_S в зависимости от типа песколовок и отношения ширины В к глубине H аэрируемых песколовок

Диаметр задержи-ваемых частиц песка, мм	Гидравли-ческая крупность песка U0, мм/с	Значение КS в зависимости от типа песколовок и отношения ширины В к глубине H аэрируемых песколовок
		Горизон-тальные	аэрируемые
			В:Н=1	В:H=1,25	В:Н=1,5
0,15	13,2		2,62	2,50	2.39
0,20	18,7	1,7	2,43	2,25	2,08
0.25	24,2	1,3	-	-	-

Таблица 6. Скорость движения сточных вод _S м/с, при притоке

Песколовка	Гидрав. крупность песка U0	Скорость движения сточных вод S м/с, при притоке		Глубина Н, м	Кол-во песка, л/чел.-сут	Влажн. песка,%	Содержание песка в осадке, %
		Мин	Макс
Горизонтальная	18,7-24,2	0,15	0,3	0,5-2	0,02	60	55-60
Аэрируемая	13,2-18.7	-	0,08-0,12	0,7-3,5	0,03	-	90-95
Тангенциальная	18,7-24,2			0,5	0.02	60	70-75

При проектировании песколовок по таблице 3 принимают:

а) для горизонтальных песколовок - продолжительность протекания сточных вод при максимальном притоке не менее 30 с;

б) для аэрируемых песколовок: установку аэраторов из дырчатых труб - на глубину 0,7 H, вдоль одной из продольных стен над лотком для сбора песка;

интенсивность аэрациии-3-5 м³ / (м² .ч) ;

поперечный уклон дна к песковому лотку - 0,2-0,4;

впуск воды - совпадающий с направлением вращения воды в песколовке, выпуск - затопленный;

отношение ширины к глубине отделения- B:H=1:1,5;

Рисунок 12. Тангенциальная песколовка с вихревой водяной воронкой

1 - осадочная часть, 2 - подвижный боковой водослив, 3 - телескопическая труба, 4 -рабочая часть, 5 - заглушка, 6 - шнек, 7 - отверстие для сброса отмытых органических за­грязнений, 8 - электродвигатель с редуктором, 9 - штуцер для отвода песка, 10 - подающий лоток, 11 - отводящий лоток

в) для тангенциальных песколовок: нагрузку-110 м³/м² при максимальном притоке; впуск воды - по касательной на всей расчетной глубине; глубину - равную половине диаметра; диаметр - не более 6 м.

Удаление задержанного песка из песколовок всех типов предусматривают: вручную - при объеме его до 0,1м³/сут; механическим или гидромеханическим способом с транспортированием песка к приямку и последующим отводом за пределы песколовок гидроэлеваторами, песковыми насосами и другими способами - при объеме его свыше 0,1м³/сут.

Расход производственной воды q_h,л/с, при гидромеханическом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопровода со спрысками, укладываемого в песковый лоток) необходимо определять по формуле:

q_h = v_h·L_sc·b_sc ,

где v_h - восходящая скорость смывной воды в лотке, принимаемая равной 0,0065 м/с; L_sc -длина пескового лотка, равная длине песколовки за вычетом длины пескового приямка, м; b_sc - ширина пескового лотка, равная 0,5 м.

Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод принимают - 0,02 л/(чел·сут), влажность песка 60%, объемный вес 1,5 т/м³. Объем пескового приямка следует принимать не более двухсуточного объема выпадающего песка, угол наклона стенок приямка к горизонту - не менее 60°. Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, предусматривают площадки с ограждающими валиками высотой 1-2 м.

Допускается применять накопители со слоем напуска песка до 3 м в год. Удаляемую с песковых площадок воду направляют в начало очистных сооружений. Для съезда автотранспорта на песковые площадки устраивают пандус уклоном 0,12-0,2. Для отмывки и обезвоживания песка предусматривают устройство бункеров, приспособленных для последующей погрузки песка в мобильный транспорт.

Для поддержания в горизонтальных песколовках постоянной скорости движения сточных вод на выходе из песколовки предусматривают водослив с широким порогом.

Песколовка — сооружение для механической очистки сточных вод, служит для выделения мелких тяжёлых минеральных частиц (песок, шлак, бой стекла т. п.) путём осаждения. Песколовки подготавливают сточную жидкость к дальнейшей очистке.

Песколовки предусматриваются при производительности очистных сооружений более 100 м³/сут. Устанавливаются перед первичными отстойниками и после решёток.

Виды песколовок:

• горизонтальные

• вертикальные

  • тангенциальные

  • аэрируемые

Отстойник — канализационная накопительная ёмкость, используемая для сбора канализационных и сточных вод, а также для их первичной механической очистки.

Отстойники используются как в промышленных масштабах, так и в индивидуальных хозяйствах.

На стадии первичной очистки, когда в основном используются отстойники, из воды под действием гравитационных сил извлекаются механические примеси, взвешенные вещества, начинаются процессы биологической очистки; при использовании отстойника как биокоагулятора происходит осаждение мелкодисперсных и коллоидных примесей, а также на частицах ила происходят сорбционные процессы^[1].

Искусственная мембрана обычно представляет собой жесткую селективно-проницаемую перегородку, разделяющую массообменный аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживаются различные давления и составы разделяемой смеси.

Мембраны могут быть выполнены в виде плоских листов, труб, капилляров и полых волокон. Мембраны выстраиваются в мембранные системы. Наиболее распространенные искусственные мембраны — полимерные мембраны. При определённых условиях, преимущественно могут быть использованы керамические мембраны.

Некоторые мембраны работают в широком диапазоне мембранных операций, таких, как микрофильтрация, ультрафильтрация, обратный осмос, первапорация, сепарация газа, диализ или хроматография. Способ применения зависит от типа функциональности включеной в мембрану, которые могут быть основаны на изоляции по размеру, химическом родстве или электростатике.