2.2.1.Механическая очистка сточных вод

Этот вид очистки применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Назначение механической очистки заключается в подготовке сточных вод к последующим, более глубоким видам очистки.

Механическая очистка на современных очистных сооружениях состоит из процеживания через решетки, пескоулавливания, остаивания и фильтрования. Типы и размеры этих сооружений зависят в основном от состава, свойств и расхода производственных сточных вод, а так же от методов их дальнейшей обработки.

Решетки.

Процеживание – первичная стадия очистки сточных или природных вод – предназначено для выделения из воды крупных нерастворимых примесей, которые в процессе дальнейшей обработки воды препятствуют нормальной работе очистного оборудования. Процеживание осуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловители.

Эффективность работы решеток зависит от величины прозоров между стержнями. Различают решетки с мелкими прозорами (от 3 до 10 мм), средними (от 10 до 25 мм) и крупными (от 50 до 100 мм). Решетки очищают либо вручную или, когда станция достаточно большая, с применением автоматизированной системы; в этом случае решетку называют механической стержневой решеткой.

С целью предохранения механических стержневых решеток воду предварительно процеживают через стержневые решетки с крупными прозорами (50—100 мм), которые, как правило, очищают вручную, но могут быть также и механическими для очень больших станций или в случае, если исходная вода несет большие количества крупных примесей.

Стержневые решетки с ручной очисткой изготовляют из прямоугольных стальных стержней и устанавливают вертикально, но чаще под углом от 60 до 80° к горизонтали.

На водопроводных станциях малых и средних размеров иногда взамен решеток перед насосами, подающими сырую воду, устанавливают сита. В некоторых ситах, самоочищающихся, используются различного рода приспособления для противоточной промывки (например, промывочный сифон).

Механические решетки, оборудованные граблинами с наружной стороны, подразделяют на круглые и прямоугольные. Круглые решетки идеальны для станций средних размеров и средней нагрузки по количеству примесей. Они наиболее подходящи для относительно неглубоких сооружений. Их основное преимущество заключается в том, что они имеют большую полезную площадь поверхности. Очистка осуществляется двумя граблинами, закрепленными на кронштейнах, вращающихся вокруг горизонтальной оси.

Снятые с решеток отбросы сбрасываются либо в перемещающийся бункер, либо (что предпочтительнее) на ременной конвейер или же архимедов винт, которые удаляют отбросы в приемники большого объема.

Прямоугольные решетки с возвратно-поступательной очисткой снабжены стержнями прямоугольного или трапецеидального сечения (уменьшается риск забивания решетки твердыми отбросами), обычно с наклоном 80° к горизонту, при этом верхняя часть выше максимального уровня жидкости; решетка имеет металлический или бетонный настил.

Грабельный механизм с возвратно-поступательным движением поднимает отбросы. С помощью специального приспособления отбросы сбрасываются затем в передвижной приемник или на ременной конвейер, расположенный с внутренней стороны решетки.

Прямоугольные решетки с непрерывной очисткой (рис. 2.1) представляют собой относительно тонкие решетки, которые целесообразно использовать только в том случае, когда объемные инородные предметы попадают не часто (или если вода уже прошла через средние решетки). Решетки, расположенные под углом 80° к горизонту, очищаются нейлоновыми щетками, укрепленными на бесконечной цепи. Отбросы удаляются подъемным устройством, расположенным сзади решетки.

Скорость потока в прозорах решетки должна быть достаточной, при которой проносятся твердые примеси, но вместе с тем нет избыточных потерь напора и решетки не забиваются отбросами на глубине. Компромиссное решение — выбор приемлемой скорости между максимальной и минимальной. Обычно средняя скорость в прозорах решетки колеблется от 0,6 до 1 м/с . Скорость более 1 м/с считается критической, так как при такой скорости возможно просачивание загрязняющих веществ сквозь решетку.

Рис. 2.1. механические прямоугольные решетки с непрерывной очисткой.

Если принятая минимальная скорость не предотвращает оседания песка в канале решетки, то следует предусмотреть перемешивание или другие приемы, чтобы не происходило оседание.

Потери напора в стержневых решетках колеблются от 0,05 до 0,15 м при обработке природной воды и от 0,10 до 0,40 м — при обработке сточной воды. Принимаемые максимальные значения создают необходимый запас надежности, который позволяет учесть возможную частичную блокировку решетки.

Расчет решеток производися на максимальный приток воды или на пропускную способность очистной станции. Исходными данными для расчета решеток являются максимальный расход воды (q_{w max}) и скорость движения жидкости ( ) в прозорах решеток. Исходя из этих данных, определяют суммарную площадь «живого» сечения решеток S и, задаваясь числом решеток N, площадь одной решетки S_1:

; (2.3)

. (2.4)

Число прозоров между прутьями решетки можно определить по формуле

, (2.5)

где b – ширина прозоров между прутьями решетки, м; Н₁ – глубина установки решетки в водоем или коллектор, м; - коэффициент, учитывающий стеснение прозоров (в общем случае равен 1,05).

Ширину решетки можно определить по формуле

В_р=s(n-1)+bn, (2.6)

где s – толщина стержней решетки, м.

Уловленные на решетках отбросы дезинфицируются известью и по мере накопления вывозятся (срок хранения отбросов на сооружениях не должен превышать 3 дней). Отбросы утилизируются минерализацией в почве, сжиганием. При почвенной минерализации требуются значительные земельные участки (1 гектар под 250-500 т отбросов), а сжигание является дорогой и экологически опасной в смысле загрязнения воздуха технологией. Уже более 70 лет на действующих очистных сооружениях широко применяется спорная технология дробления и возврата в поток сточных вод дробленых отбросов.

Пример 2.2. Требуется рассчитать одиночную решетку с механи­ческой очисткой, устанавливаемую в коллекторе очистного сооружения промышленного предприятия. Глубина коллектора Н₁ = 1,2 м. Расход сточных вод 2,5 * 10 ⁶ л/ч. Решетка установлена под углом в 60 °.

1) выбираем ширину прозоров между прутьями b>b_min =16 мм при установке одной решетки. Пусть b = 20 мм.

2) скорость потока v принимаем равной 0,8 м/с, т.е. меньше v _{p max} = 1 м/с.

3) переводим расход сточных вод через решетку q из литров в час в кубический метр на секунду.

q_{w max}= 2,5*10⁶/(1000*3600)= 0,694 м³/с

4) определяем число прозоров между прутьями решетки по формуле:

5) толщину стержней принимаем s = b = 20 мм.

6) общая ширина решетки по формуле (2.6):

В_р=s(n-1)+bn = 20*10^-3*37+20*10^-3*38=1,5

7) полезная длина стержней решетки

l= = м

Над решеткой необходимо предусмотреть лоток для сбора за­грязнений, счищаемых механическими граблями. Поэтому стержни решетки должны выступать над поверхностью воды на величину ∆l. Примем ∆l = 0,5 м. Тогда длина стержней бу­дет равна l = l + ∆l = 1,9м.

Задания для контроля.

Задание 1.

Варианты задания для самостоятельного решения приведены в таблице 2.6

Таблица 2.6