книги из ГПНТБ / Орловский, Зиновий Александрович. Очистка сточных вод в аэротенках

ней части отстойника с последующим подъемом жидкости вверх по всему сечению; расположение лотков, отводящих воду, в значительной мере может способствовать сохранению верти­ кального направления потока. Поэтому сборные лотки жела­ тельно делать не только по периферии, но и внутри отстойника. Это вызовет незначительное удорожание, но позволит довести объемный к. п. д. отстойника до максимума.

По Н и ТУ 141—56 расчетная скорость протока жидкости в отстойной зоне не должна превышать 0,5 мм/сек при полутора­ часовом пребывании ее для максимального притока. В этих ус­ ловиях высота отстойной зоны получается 2,7 м. За границей советуют придерживаться скоростей от 0,4 до 0,8 мм/сек.

На нашей опытной станции получен достаточно хороший ре­ зультат отстаивания при скорости 0,6—0,7, мм/сек. Следова­

0,5 мм/сек. Тогда высота отстойной зоны определится в зави­ симости от расчетного времени пребывания воды.

Откачка ила по закрытым трубам не дает возможности наблюдать за концентрацией возвратного ила. Поэтому надо

выпускать ил в колодцы через трубы с задвижкой, с поворот­ ной или телескопической трубой. С их помощью можно менять напор, вытесняющий ил из отстойника. Это позволит отбирать более густой ил и избежать засорений в задвижке и связанных с этим задержек в выпуске ила. Задержки, как правило, вынуж­ дают откачать ил, что приводит к значительному его разжиже­

нию.

Уровень стояния ила показывается сигнальными эрлифта­ ми, которые устанавливаются на каждом отстойнике по мень­ шей мере по два: один сигнализирует превышение обычного уровня, а второй — превышение уровня, при котором начнется вынос ила. Подача иловой смеси в центральную трубу произ­ водится по открытому лотку; предусматривается достаточно

низкое его расположение по отношению к уровню воды в от­ стойнике с тем, чтобы жидкость попадала в центральную тру­ бу плавно, без перепада. В противном случае произойдут за­ сасывание воздуха и последующий его -подъем в отстойной зоне, что приведет к увеличению выноса частиц ила поднимаю­

щимися пузырьками воздуха. В центральной трубе делается от­ ражающий щит. Без этого щита смесь коротким током будет попадать в иловую трубу. Скорость истечения из щели не долж­ на превышать 25—30 мм/сек, а скорость/ в центральной тру­ бе— не выше 100 мм/сек.

В плане вертикальные отстойники можно делать квадратны­ ми, соединенными в группы по четыре штуки, что дает эконо­ мию на строительном материале и не ухудшает условия работы

по сравнению с круглыми.

Рекомендуются отстойники с несколькими иловыми приям-

122

ками. При наличии одной центральной трубы отношение высо­ ты отстойной зоны к ширине будет приближаться к тому, какое имеет место в радиальных отстойниках. Вследствие отбора ила в несколйких точках направление потока в отстойной зоне бу­ дет не таким, как в радиальных отстойниках, и скорости будут меньше, а результат осветления — лучше.

§ 30. Радиальные отстойники с сосунами

Радиальные отстойники с сосунами по конструкции и усло­ виям работы отличаются от таких же отстойников со скребка­ ми. При наличии сосунов в отстойной зоне происходит движе­ ние жидкости по винтовой линии. Весь объем используется

здесь достаточно хорошо, и застойных мест не бывает. В связи с этим расположение сборных лотков по периферии не вызывает

сомнений; устройство их внутри отстойника осложнит конструк­ тивную сторону, а поэтому они не рекомендуются. Подачу ило­ вой смеси можно производить лотком с вводом его в централь­ ную трубу сверху вниз. Отражающий щит делать не обязатель­

но, так как отбор ила децентрализован, и опускающийся поток мало влияет на концентрацию возвратного ила. Расчетные ско­

рости и конструкция подающего лотка и центральной трубы могут приниматься те же, что и приведенные выше.

Часто устраивается подача по трубе, уложенной под дном отстойника. После поворота под прямым углом труба в центре переходит в раструб. При этом подача иловой смеси произво­ дится снизу вверх. Сосуны расставляются таким образом, что­ бы каждая точка поверхности дна перекрывалась им один раз за оборот механизма. Чаще расставлять сосуны не следует, так как осевший ил не успевает уплотниться и концентрация воз­ вратного будет очень' низкой.

Применение сосунов позволяет свести к минимуму заглуб­ ление иловой части отстойников. Дно практически можно де­

лать плоским, предусмотрев только незначительный уклон для стока ила и йоды при его опорожнении. В случае постройки от­ стойников в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод приме­ нение отстойников с сосунами может значительно облегчить строительство. Выпуск ила из сборной трубы сосунов следует

производить так же, как при вертикальных отстойниках, —

в колодец, чтобы была возможность наблюдать за качеством ила.

Глубина отстойной части может быть 2,5—3,0 Л1. Большую глубину принимать не следует, так как будут больше верти­

кальные скорости, которые станут составной частью винтового

движения жидкости. Глубина иловой зоны принимается от 0,7

до 1,0 м; практически нейтрального слоя, о котором' упоминает­

ся при расчете вертикальных отстойников, не будет, так как отделение мелких взвешенных веществ происходит в слое, не-

123

посредственно примыкающем к уровню лежащего ила. Таким образом, полная глубина радиального отстойника с сосунами не должна превышать 3,5—4,0 м.

За рубежом отстойники с сосунами не имеют широкого рас­

Такое незначительное распространение за рубежом ради­ альных отстойников с сосунами можно объяснить сравнительно низкой концентрацией возвратного ила и некоторой сложностью

изготовления сосунов по сравнению со скребками. Однако ре­

комендовать их следует в тех случаях, когда заглубление вызы­ вает значительное удорожание строительства. Отстойники с сосунами можно делать не только круглыми, но и квадратными. Углы в этом случае должны иметь наклон 45° с тем, чтобы осевший ил мог сползти на плоскость круга, по которому дви­

жутся сосуны.

До настоящего времени в нашей стране вторичные радиаль­ ные отстойники проектируются только с сосунами. Это можно объяснить тем, что первый опыт применения таких отстойни­ ков на Люблинской станции аэрации оказался удачным. В дальнейшем построенные на Курьяновской станции отстойники

такого же типа, хотя и отличные по конструкции, также хоро­ шо показали себя в эксплуатации. Поэтому радиальные отстой­ ники с сосунами стали широко применяться у нас. Первая кон­ струкция таких отстойников, установленных на Люблинской

станции, подробно описана выше. Характерной чертой ее яв­ лялось большое количество сосунов. Это привело к удорожа­ нию конструкции, увеличению гидравлических потерь и лишило

возможности следить за качеством ила, отбираемого каждым

сосуном. На илососах Люблинской станции—центральный при­ вод.

По проекту «Мосводоканалпроекта» несколько иначе (реше­ на конструкция радиального отстойника с сосунами для Курья­ новской станции аэрации. Здесь отстойник диаметром 33 м

имеет гидравлическую глубину 3,5 м, ширину сборного лотка 0,8 ,и. С целью уменьшения нагрузки на единицу длины лотка, создания потока осветленной воды у стены отстойника и лучше­

го использования объема отстойника, прилегающего к ней, ло­

ток отнесен от стены отстойника к центру на 0,7 м. Из распре­ делительного канала в отстойник иловая смесь подается по трубе диаметром 900 мм. Под дном отстойника диаметр трубы увеличивается до 4000 мм, а внутри отстойника труба плавно переходит в расширяющийся раструб. Такая конструкция под­ водящей системы обеспечивает спокойный ввод иловой смеси в отстойник и эффективное использование его объема. Дно от-

124

стойника плоское с небольшим уклоном к тонко, где произво­

дится его опорожнение.

Вместо большого количества отдельных сосунов по длине

радиуса сделаны пять захватных устройств в виде противней

треугольной формы. Поступающий в эти противни ил попадает

в сборную трубу, а затем—к телескопическому регулятору в

галерее аэротенков. В этой конструкции имеется возможность регулировать расход ила по каждому сосуну и брать пробы. Илосос имеет периферийный привод.

Следующим этапом совершенствования радиальных вторич­

125

ных отстойников с сосунами явилась конструкция, запроектиро­ ванная «Мосводоканалпроектом» для Курьяновской и Любе­ рецкой станций для отстойника диаметром в 40 м. и гидравли­ ческой глубиной 4,0 м. Подача иловой смеси производится в центр отстойника снизу вверх. Для сбора осветленной воды предусмотрены два лотка; один на периферии, второй — на не­ котором расстоянии от стены. Это объясняется тем, что до на­ стоящего времени не удалось установить, какие лотки лучше —

расположенные по периферии или в некотором удалении от сте­ ны. Имея два лотка, можно будет решить этот вопрос в усло­ виях эксплуатации.

При диаметре отстойника в 40,0 м труба для сбора ила от сосунов получалась очень большого размера и создавала не­

равномерную нагрузку на центральную опору. Было решено подвесить четыре трубы и на каждой из них установить по од­ ному приемному сосуду-карману с тем, чтобы создать условия для отбора проб из каждой трубы. Сосуны-карманы расположе­ ны каждый на различном расстоянии от центра. При вращении все они отбирают ил с основной площади дна. С целью умень­ шения числа приемных сосунов-карманов, а соответственно, и труб в центральной части дна отстойника предусмотрены четы­ ре скребка, назначение которых—подгребать ил к ближайше­ му сосуну-карману. Таким образом получается комбинация скребков и сосунов. Считая на 1 м3 объема отстойника, эта кон­

струкция весит меньше, чем курьяновский отстойник диаметром в 33 м. Эта конструкция также имеет периферийный привод.

Общий вид отстойника диаметром в 40 м показан на рис. 35.

§ 31. Радиальные отстойники со скребками

В данной конструкции отбор возвратного ила производится в одной точке, вблизи центра. Обычно устраивается неглубокий приямок, в который скребки сдвигают осевший ил; от приямка отходят иловые трубы. В связи с этим конструкция отстойника должна быть приспособлена таким образом, чтобы поступаю­ щая иловая смесь не мешала удалению уплотненного ила и ос­

ветлению жидкости в отстойной зоне. Достигается это устрой­ ством подачи иловой смеси в центр отстойника через трубу, проложенную под дном и расширяющуюся кверху. Если пода­ вать иловую смесь сверху вниз, как в вертикальных отстойни­ ках, то обязательно потребовалось бы устройство отражающего щита, иначе струя поступающей смеси будет размывать и раз­ жижать уплотненный возвратный ил, находящийся в приямке и подготовленный к выпуску. Даже при наличии отражающего щита в месте поворота струи создаются большие скорости, при которых ил размывается. ■

Отстойников такой конструкции у нас пока еще нет. Прихо­ дится в некоторых вопросах пользоваться опытом заграничных

126

станций. Андерсон [18] описывает результаты опытов, проведен­ ных на Юго-Западной станции в Чикаго, которые показали, что конструкция входного устройства не влияет на качество стока при условии подачи иловой смеси снизу вверх. Андерсоном бы­

ли испытаны 25 различных устройств на отстойнике диаметром

38 м, в том числе: цилиндрическая перегородка в виде впускно­ го колодца диаметром би 12 м и высотой 1,1 и 3,6 м; обратный конус с вершиной в центре впуска; горизонтальные направляю­ щие лотки на различных уровнях; направляющие изогнутые ло­

пасти вокруг впуска для придания входящей жидкости вращаю­ щегося движения и многочисленные горизонтальные пластины с концентрическими отверстиями. Были испытаны приемы впуска смеси вне центра, включая тангенциальные впуски на расстоя­

нии 6,6 м от центра через трубы, поддерживаемые решетчаты­ ми плечами; впуск вдоль дна и по радиусу; 8 впускных отвер­ стий на расстоянии до 7,5 м от края отстойника с изогнутыми

лопастями, 'направляющими поток по спирали, и впускные от­ верстия, расположенные равномерно по окружности отстойни­ ка. Эти устройства привели к увеличению выноса по сравнению

выдвигается над уровнем воды, а низ заглублен на 1,2 м. Это решение объясняется свойством иловой смеси опускаться вниз сразу же, как только она поступает в отстойник. Кольцо пре­ дупреждает вынос самых легких частиц, которые по поверхно­ сти отстойника могут быть увлечены к сборным водосливам. Независимо от наличия кольца, иловую смесь следует вводить

в отстойник осторожно, с небольшими скоростями—порядка 10—20 см!сек. На некоторых станциях в конце подающей тру­ бы устраивают боковые окна, которые меняют вертикальное

направление иловой смеси на горизонтальное. Иногда делают конец трубы в виде водослива.

В связи с отсутствием у нас таких отстойников в настоящее время нет возможности провести нужные исследования и уста­ новить метод расчета скребков. Этот вопрос заслуживает осо­ бого внимания, так как существующие методы расчета сгреба­ ния ила, как сыпучего тела, приводят к абсурдным решениям.

Так, например, сделанный для отстойников Курьяновской стан­ ции расчет показал, что высота скребков должна быть/ около 3 м. Путем только теоретических предположений этот вопрос решить невозможно. Основываться на одном свойстве текучести ила нельзя в связи с тем, что, уплотняясь, он становится вяз­ ким и его течение к приямку может очень замедлиться, что приведет к залеживанию при малой высоте скребков. С другой стороны, и очень большую высоту скребков принимать также невозможно. Опыт Северной станции в Лондоне и станции Ашер

127

в Париже, показывает, что удаление ила происходит вполне

нормально при высоте скребков 25—30 см.

Сборные лотки в радиальных отстойниках .всех конструкций должны проверяться на максимальную -нагрузку жидкости на

1 пог. м .перелива. Опыт подтверждает, что расчетная норма должна равняться 180—250 л*13 жидкости на 1 пог. м ,в день. При

обычных нагрузках эти величины ограничивают применение -пе­ риферийных лотков в отстойниках диаметром 20—24 м. При

128

с радиальными сложнее. Каждый из отстойников станции Тол- манс-Айленд имеет длину 40 я и ширину 28 я. Отстойник раз­ бит на пять секций, каждая по ширине имеет 5,6 я. В секциях установлены механизмы конвейерного типа для сгребания ила. В конце отстойника имеется еще поперечный конвейер. По рас­

чету один отстойник должен пропустить 38 000 я3 сточной жид­ кости в сутки на один механизм приходится около 6000 я3 воды.

На ряде станций за границей <на один механизм радиальных

вторичных отстойников приходится свыше 20 000 я3. Таким об­ разом, количество механизмов здесь в несколько раз больше, чем при радиальных отстойниках. Конструкция механизмов то­ же значительно сложнее. Они представляют собой цепи Галля с насаженными на них пластинами для сгребания ила; цепи при­ водятся в движение приводными звездочками и опираются на ряд поддерживающих и направляющих роликов. Весь механизм находится под водой, и для осмотра приходится опорожнять отстойник. В целом он намного сложнее илоскребов и илосо-

сов, у которых под водой нет вращающихся частей, за исключе­ нием одной опорной пяты для вертикального вала, которую мо­ жет заменить подвесная конструкция.

В последнее время в иностранной литературе ведется дис­ куссия по вопросу о том, в каком направлении следует сдви­

гать ил—к месту выпуска осветленной водой или к месту впус­ ка. На станции Уардс-Айленд направление движения скребков идет к месту впуска, причем скорость движения их равна 0,3 я

в минуту. На станции Бавери-Бай механизм движется в сторо­ ну выпуска при скорости 0,9 я в минуту. Результаты эксплуа­ тации не дали еще окончателвного ответа, какая конструкция лучше. Была надежда, что выпуск ила у выхода осветленной жидкости даст возможность получить более густой ил, но прак­ тически возвратный ил станции Бавери-Бай имеет концентра­ цию 4 г/л. Это приведет к нерациональному использованию объема отстойника, так как активный ил будет составлять до

30—40% количества жидкости, протекающей в основном объе­ ме отстойника.

На рис. 37 приведен эскиз горизонтального вторичного от­ стойника станции Бавери-Бай. Эта конструкция является одной из последних и наиболее совершенных; ширина отдельной сек­ ции—5,35 -и, длина — 27 я. Отбор осветленной воды произво­ дится водосливами, сделанными в конце стен отстойника.

Давая оценку отдельных конструкций вторичных отстойни­ ков мы не ставили своей задачей дать» подробное описание и методы расчета всех деталей, — это сделано в соответствующих

руководствах. Здесь дано освещение тех вопросов, которые свя­ заны с важнейшими понятиями и представлениями о процес­ сах, происходящих во вторичных отстойниках, и освещен во­ прос о том, как отдельные конструкции обеспечивают нужные

130