6.2.3. Преаэраторы, биокоагуляторы и осветлители

Преаэраторы, биокоагуляторы и осветлители применяются: при содержании в сточных водах взвешенных веществ более 300 мг/л и необходимости снизить их концентрацию в большей степени, чем могут снизить первичные отстойники; при наличии примесей производственных сточных вод, оказывающих неблагоприятное влияние на процессы биологической очистки и эксплуатацию последующих сооружений. Применяются эти сооружения для предварительной аэрации – насыщения сточных вод воздухом в специальных резервуарах – преаэраторах или в подводящих каналах перед первичными отстойниками.

Преаэраторы могут предусматриваться перед первичными отстойниками всех типов в виде отдельно пристроенных или встроенных сооружений. Отдельно расположенные преаэраторы проектируются не менее чем из двух секций, каждая из которых является рабочей. При установке преаэраторов эффективность задержания загрязнений в отстойниках увеличивается на 10–15 %.

Биокоагулятор – это вертикальный отстойник с камерой биокоагуляции в центре. Принцип работы биокоагулятора заключается в следующем: сточная жидкость через вертикальную трубу поступает в центральную камеру, где помещены фильтросы, через которые воздух поступает в зону аэрации. В камеру добавляют активный ил из аэротенков. Активный ил, перемешиваясь со сточной жидкостью, спускается вниз, в зону отстаивания первичного отстойника. Вода, пройдя через взвешенный слой в зоне отстаивания, осветляется и через желоба удаляется из отстойников. Пребывание сточной жидкости в течение 20 мин в центральной камере биокоагулятора достаточно, чтобы процесс коагуляции основных загрязнений сточной жидкости был завершен и они выпали в осадок.

Осветлители проектируются в виде вертикальных отстойников с внутренней камерой флокуляции, с естественной аэрацией за счет разницы уровней воды в распределительной чаше и осветлителе. Диаметр осветлителя составляет не более 9 м. Разность уровней жидкости в распределительной чаше и в осветлителе – 0,6 м. Объем камеры флокуляции на пребывание в ней сточной жидкости – не менее 20 мин. Глубина камеры флокуляции – 4–5 м. По конструкции различают осветлители с естественной аэрацией и осветлители-перегниватели. Осветлители с естественной аэрацией применяются при небольших расходах сточной воды. Осветлители-перегниватели являются комбинированными сооружениями, состоящими из перегнивателя и осветлителя с естественной аэрацией, концентрически располагаемого внутри перегнивателя.

6.2.4. Основы расчета сооружений для механической очистки сточных вод

Расчет решетки.

При расчете решеток определяют ее размеры и потери напора, которые возникают при прохождении сточной жидкости через решетку. Ширину решетки В_р, число прозоров n, площадь живого сечения ω определяют по расходу сточных вод и заданной скорости движения сточной жидкости через решетку. Эта скорость должна быть такой, чтобы задержанные на решетке отбросы под влиянием кинетической энергии струи не продавливались через прозоры. Исходя из этого условия, скорость принимают ν_р = 0,8…1,0 м/с.

Определяют расход воды q по формуле

q = ω ∙ ν_р = b ∙ n ∙ h ∙ ν_р, (6.18)

где ω – площадь живого сечения решетки;

b – величина прозора решетки;

n – число прозоров;

h – глубина потока сточной воды.

Общая ширина решетки определяется по формуле

В_р = bn + S(n – 1). (6.19)

Число прозоров в решетке

_(6.20)

где К_ст – коэффициент, учитывающий стеснение потока механическими граблями, К_ст = 1,05…1,1;

S – толщина стержня, мм.

Потеря напора в решетке может быть определена по формуле

_(6.21)

где v₁ – скорость движения воды в канале перед решеткой, равная 0,7–0,8 м/с;

ξ – коэффициент сопротивления;

К – коэффициент, учитывающий увеличение потери напора за счет засорения решетки, принимаем К = 3.

Коэффициент сопротивления определяется по формуле

где β – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержней решетки (для прямоугольных – 2,42);

φ – угол наклона решетки к горизонту;

S – толщина стержня, мм.

Расчет горизонтальной песколовки.

Расчет песколовки заключается в определении размеров (длины, ширины и высоты) как рабочей, так и осадочной части.

Длину проточной части песколовки определяют по формуле

_(6.23)

где ν – скорость горизонтального движения жидкости в песколовке, принимаемая 0,3 м/с при максимальном расходе;

h – глубина проточной части песколовки, м;

u₀ – гидравлическая крупность песка, мм/с.

Ширину песколовки определяют по формуле

_(6.24)

где q – расход воды, м³/с;

ν – горизонтальная скорость движения жидкости, м/с;

h – глубина проточной части песколовки, м.

Если песколовка состоит из нескольких отделений, то ширина одного отделения будет равна:

_(6.25)

где n – число отделений песколовки.

Как показал опыт, в хорошо работающих горизонтальных песколовках можно задержать 65–75 % всех минеральных загрязнений, содержащихся в сточной воде.

Время пребывания жидкости в горизонтальной песколовке принимают 30–50 с, ширину отделений – от 0,5 до 2,0 м, высоту рабочей части – от 0,25 до 1,0 м. Для определения размеров осадочной части песколовки необходимо знать количество песка, которое может быть задержано песколовкой в единицу времени.

При поступлении в песколовку городских сточных вод, в составе которых находятся преимущественно бытовые воды, количество задержанного в песколовке песка на одного человека составляет 0,02 л/сут при влажности осадка 60 % и объемном весе его 1,5 т/м³.

Зная число жителей (N) и норму осаждения песка (р, л/сут) от одного человека, можно определить объем осадочной части песколовки:

_(6.26)

где Т – число суток между двумя чистками.

Объем камеры для песка не должен превышать 2-суточный объем выпадающего песка.

Песколовки очищают различными способами. При незначительных расходах сточных вод, поступающих на станцию, песколовки можно очищать насосом, который откачивает песок с водой из приямка, расположенного в головной части песколовки.

Расчет горизонтального отстойника.

Расчет горизонтальных отстойников состоит в определении размеров его проточной (рабочей) и осадочной частей. Для небольших станций очистки бытовых сточных вод расчет следует выполнять по времени отстаивания (t) при максимальном расходе (q_max). Это время принимается от 0,5 до 1,5 ч в зависимости от способа последующей биологической очистки. Наибольшая скорость движения воды в отстойнике принимается v = 7 мм/с.

Объем рабочей части отстойника (W, м³) вычисляют по формуле

_(6.27)

где q_max – максимальный расход сточных вод, м³/с;

t – продолжительность отстаивания.

Площадь поперечного сечения определяется по формуле

_(6.28)

где ν – скорость движения воды в отстойнике, м/с.

Длина отстойника будет равна:

_(6.29)

Задавшись глубиной рабочей части (Н), которую обычно принимают, в пределах 1,5–4,0 м, и числом отделений (n), определяют ширину одного отделения отстойника:

_(6.30)