кую систему, представляющую собой смывной трубопро­ вод со спрысками, расположенный в песковам лотке (см.

рис. 2.6). Восходящая скорость смывающей nесок воды в лотке определяется по формуле

(2.23)

где dэка= 100/~..ELэквивалентный днаметр зерен песка, см; для

dк

осадка из песколовак следует принимать da •• =0,05 см (здесь Рi­ nроцентное содержание (по массе) фракций nеска со средним диа­

промывной воды (расширения)]; !!-динамическая вязкость, r/ (см· с).

Общий расход воды, подаваемой на смыв,

где Ь- ширина nескового лотка; l - длина пескового лотка.

J(ля обеспечения достаточной равномерности распре­

деления воды по длине смывного трубопровода вода в

смывной трубопровод должна подаваться под напором

где Vтрскорость движения воды в начале смывного трубопровода.

Диаметр выходного отверстия спрысков dспр рассчи­ тывается по формуле

V 4qz

dслр = (2. 26) nn!J-p У2gH0

где n - число спрысков на смывном трубоnроводе; !!Р- коэффици­ ент расхода спрысков, ориентировочно равный 0,82.

Более подробно о работе гидромеханической системы изложено в специальной литературе ( 1].

При расчете пескаловок следует принимать: количе­

ство задерживаемого песка 0,02 л на 1 чел. в 1 сут; влаж­

ность nеска 60 %; плотность песка 1,5 тjм3 ; содержание песка в осадке 60 %. В аэрируемых песколонках количе­ ство задерживаемого песка составляет 0,03 л на 1 чел. в 1 сут, а содержание песка в осадке- 90-95 %.

§ 8. Отстойники и осветлители

Для улавливания из сточных вод нерастворенных за­

грязнений применяют отстойники периодического (кон­

тактные) и неnрерывного (проточные) действия. В прак-

26

тике очистки сточных вод в основном используются от·

стойники непрерывного действия.

По направлению движения жидкости в сооружении

отстойники nодразделяют на два основных типа: гори­

зонтальные и вертикальные. Для очистки сточных вод широко используют также радиальные отстойники, ко­

торые являются разновидностью горизонтальных. От­

стойники с вращающимися сборно-распределительными

устройствами имеют круглую форму в плане, а движение

воды в них практически отсутствует (кроме возмущений,

создаваемых сборно-распределительным устройством).

В последние годы получили распространение так на­

зываемые тонкослойные отстойники. Особенность их за­

ключается в том, что отстойная зона разделяется полоч­

ными секциями и трубчатыми элементами на неглубокне

слои, где обеспечивается ламинарное движение освет·

ленной воды.

В зависимости от назначения в технологической схе­

ме очистной станции отстойники nодразделяются на пер·

вичные и вторичные. Первичные отстойники служат для

предварительного осветления сточных вод, поступающих

на биологическую или физико-химическую очистку, а вто­

ричные - для осветления сточных вод, прошедших био· логическую или физико-химическую очистку. Для пред­

варительного осветления сточных вод и осветления

сточных вод, прошедших биологическую и физико-хими­

ческую очистку, в ряде случаев возможно применение

осветлителей со взвешенным слоем осадка.

Выбор типа и числа отстойников при проектировании

должен производиться на основании технико-экономичес­

кого их сравнения с учетом местных условий. Вертикаль­

ные отстойники целесообразно nрименять nри производи­

20 000 мз;сут; осветлители со взвешенным слоем осадка

применяются при производительности очистной станции до 100 000 мэ;сут.

Исследования nоследних лет nоказали, что для интен­

сификации и осветления сточных вод рационально приме­

нение предварительной аэрации сточных вод с добавле­

нием активного ила, выполняемой преаэраторами.

Первичные отстойники. При расчете горизонтальных

отстойников вначале следует определить ширину отделе­

ний отстойника

27

~ 6

J

о)

4 5

6

Рис. 2.7. Гориsоитао~а.иwА отстойник

для сбора и удапения плавающих веществ; 7 - трубопровод для удапения

осадка

(2. 27)

где qмаксмаксимальный расход сточных вод; n- число отделений; Н1 - глубина nроточной части отстойника; tJ - средняя скорость по­

тока в пределах рабочей длины отстойника.

Сложную схему течения воды в отстойнике с расшире­

нием потока в начале сооружения и сужением в его конце

представим в виде двух участков (по длине): рабочего

с равномерным движением воды и глубиной Н1, в преде­

лах которого nроисходит осветление воды, и нерабочего,

где осветление воды практически не происходит

(рис. 2.7). Длина рабочего участка может быть определе­

на по формуле

Lp = Lk,

где k - коэффициент использования объема отстойника; L - общая длина отстойника.

Общую длину отстойника рекомендуется оnределять

28

по зависимости

(2 .28)

где uo- условная гидравлическая круnность, соответствующая за­

данному эффекту осветления воды для реальных размеров сооруже· ння и условий проектирования; w- вертикальная турбулентная со­ ставляющая, оnределяемая по формуле (2.17).

Условную гидравлическую крупность определяют пу­

тем проведения лабораторных (технологических) анали­

зов в цилиндрах-отстойниках при статическом отстаива­ нии воды. По этим анализам строят кривые кинетики

осветления воды Э=f (t) для двух высот столба воды ht и h2 (h1~200 мм, h2-h1~200 мм) и вычисляют коэф­

фициент пропорциональности n по формуле

где it н /2- продолжительность отстаивания воды, при которой дос·

тигается требуемый эффект в цилиндрах с высотой столба воды со­ ответственно h 1 н h2.

Условная гидравлическая крупность, соответствую­ щая заданному эффекту осветления в цилиндре-отстой­

нике с высотой столба воды, равной высоте проектируе­

мого отстойника Н1, может быть найдена по соотноше­

нию

t1 (Htlht)n

При температуре воды, которую будет иметь реальная

сточная вода, условная гидравлическая крупность может

быть определена по формуле

(2.31)

где llл н lln- динамическая вязкость воды, полученная в лаборатор·

ных и производственных условиях.

Для бытовых сточных вод продолжительность освет­

ления воды в цилиндрах с высотой столба воды h1=

=500 мм в зависимости от эффекта ее осветления может

приниматься по табл. 2.2. Показатель степени n может

быть определен по рис. 2.8.

Рекомендуемые расчетные параметры отстойников nриведены в табл. 2.3. Высоту нейтрального слоя следует nринимать Н2=0,3 м (от дна на выходе из отстойника).

Диаметр радиального отстойника (рис. 2.9) и отстой­

ника с вращающимся сборно-расnределительным устрой-

29

во

что для радиальных отстойников обязательно соблюдение

соотношения D/H1 =6+ 12. При средних рекомендуемых

параметрах D!Ht=lO; Нt=Зм, t=l,25ч=4500c. Тогда

скорость на половине радиуса

v = D/(2t) = IOH1 /(2t) = (10·3000)/(2·4500) = 3,3 ММ/С.

Следовательно, в радиальных отстойниках скорость

на половине радиуса при решении возможных в практике задач меньше рекомендуемых пределов.

По формуле (2.32) диаметр радиального отстойника определяется без учета глубины сооружения, nоэтому

30

д-А

Рис. 2.9. Пер11ичныА Р&АнапьныА отстоllиик

J -подводящая У~>Уба; 2 - nonynorpyжнoй кожух распреде11ительноrо уст·

роRства; S - нпоскреб; 4 - приемныll бункер DJiавающнх :sаrря3неннА; 5 - отвод11щая труба; 6- насосн8J1 станция сыроrо осадка; 7 - трубы д1111 отвода

осадка

при расчете вначале следует принять глубину Н1, а за­

тем уже определить uo и D. Если при этом отношение

D!H1 будет отличаться от рекомендуемого отношения, то

расчет следует повторить при новом значении глубины

Н1. Таким образом, расчет радиальных отстойников про·

изводится методом подбора.

Рекомендуемые расчетные nараметры для радиаль­

ных отстойников и отстойников с вращающимся сборно·

распределительным устройством nриведены в табл. 2.3.

При nроектнровании этих отстойников следует принимать

их диаметр не менее 18 м, а высоту нейтрального слоя

у периферии 0,3 м.

Зl

Т д 6 Л И Ц А 2,3, РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЕРВИЧНЫХ ОТСТОЯНИКОВ

Диаметр вертикального отстойника также следует оп­

ределять по формуле (2.32), а расчетные параметры при­

нимать по табл. 2.3. Диаметр отстойника принимается

4-9 м, длина центральной трубыравной глубине н.;

высота нейтральноi'О слоя между низом отражательного

щита и уровнем осадка - 0,3 м.

L(лина рабочей части тонкослойного отстойника вы­

числяется по формуле

где hRP- расстояние между полками (ярусами).

Общая длина отстойника определяется с учетом раз­

меров водораспределительного и водосборного устройст­

ва. Расчетные параметры отстойников приведены в табл. 2.3.

Производственные сточные воды, содержащие всплы­ вающие примеси (нефть, легкие смолы, масло и др.), очи­

щают путем отстаивания в сооружениях, называемых

нефтеловушками, смоло- и маслоуловителями. Расчетные

32

.J

Рис. 2.10. Нефте.аовуwка rоризоита.аьиа•

1 - щелевая распределительная переrородка; 2 - нефтесборная труба; 3 -

механизм передвижения скребков; 4 - скребки; 5 - кронwтеRны; 6 - донный

клапан

параметры этих сооружений должны приниматься в за­ висимости от физических характеристик загрязняющих примесей и их концентрации.

Нефтеловушки проектируются трех типов: горизон­

тальные (рис. 2.10), радиальные и тонкослойные

(рис. 2.11). Расчет нефтеловушек рекомендуется произ­ водить аналогично расчету отстойников с учетом кинети-

33

Рис. 2.11. Нефтео~~оауwка с: парал.nе.11ьиыми n.nастиками д.пя тонкосло/lного

о~с~аиваиия

1- водопадающая ~руба: 2 - стенка; 3 - колодец для сбора нефти; 4 - отвод

обработанной воды; 5 - блоки из пластин: 6 - труба для сбора иефтепро·

J

Рис. 2.12. Отстоilник со встроеии•1м nреаэратором

1 - зона nреаэрацнн; 1/ - отстойная зона; 1- расnределительное устройство; 2 - сборный лоток; J - аэраторы

ки всплывания нефтяных частиц. При отсутствии дан­ ных о кинетике всплывания нефтяных частиц допускает­

ся принимать гидравлическую крупность этих частиц в

пределах от 0,4 ммjс (с количеством уловленной нефти

70%) до 0,6 ммjс (с количеством уловленной нефти

60 %).

При расчете горизонтальных нефтеловушек следует

принимать: h1=2 м; Ljh= 15+20; В=З-;-6 м; v=4-;-

-;-6 ммjс, а при расчете тонкослойных нефтеловушек:

ио=0,15 мм/с; hяр=50 мм; а:=45°.

Преаэраторы. Для интенсификации работы первичных отстойников (осветления сточных вод) рекомендуется осуществлять преаэрацию сточных вод с добавлением ак­ тивного ила в преаэраторах. Исследования последних лет

34

показали, что применение отдельно стоящих преаэрато­

ров не обеспечивает желаемого эффекта и намного эф­

фективнее совмещать их с отстойниками. На рис. 2.12

показана новая конструкция преаэратора, встроенного в

радиальный отстойник1 • Особенность этой конструкции

заключается в том. что перепуск воды из преаэратора в

отстойник производится в верхней части отстойника, че­

рез кольцевое пространство между двумя концентрически

расположенными кожухами. Первый кожух обтекается потоком сверху, а второйснизу. Уnомянутые кожухи

создают совершенное расnределительное устройство,

обеспечивающее оnтимальный гидравлический режим работы отстойника и исключающий размыв осадка со

дна (это явление наблюдалось и в преаэраторах прежней конструкции).

При оптимальных лараметрах работы nреаэратора (продолжительности аэрации fa= 15+20 мин, интенсив­

ности аэрации/=2+ЗмЗf(м2 -ч) идобавкеила в очищае­

мую воду Си= 130+200 мгjл) эффективность работы от­

стойника повышается по взвешенным веществам на 40-

50%, а по БПК на 80-100% (с 15-20 до 30-40 %).

Вторичные отстойники. Все типы вторичных отстойни­

ков, устраиваемых после аэротенков, рекомендуется рас­

считывать no нагрузке, м3j(м2 ·ч), определяемой по фор­

где 1J- коэффициент использования объема зоны отстаивания: для

радиальных отстойников равный 0,4, вертикальных - 0,35, горнзон

тальных- 0,45; J - иловый индекс, см3jг; а- концентрация актив­ ного ила в аэротенке, г/л; йtконцентрация ила в осветленной во·

де, мгjл.

Вторичные отстойники после биологических фильтров

также рекомендуется рассчитывать по нагрузке, вычис­

ляемой по выражению

(2. 35)

rде иоус.повная гидравлическая круnность биоnленки, которая nри

полной биологической очистке равна 1,4 мм;с.

При определении площади отстойников следует учи­

тывать и рециркуляционный расход.

Осветлители. Для осветления проиэводственных сточ-

1 А. с. 983076 СССР, МКИ3 C02S3/02. Устройство для очистки

сточных вод/В. И. I<алицун, В. Н. Николаев, А. П. Варлыгнн и др.//

Опубл. в Б. И.- 1982.- .N'2 47.

35

ных вод некоторых видов возможно примененне осветли­

телей со взвешенным слоем осадка. Так, для глубокой

очистки волокно-каолиносадержащих сточных вод кар­

тонно-бумажных предприятий применяются осветлители

конструкции ВНПО Бумпрома, а для очистки сточных

вод аккумуляторных заводов от взвешенных веществ­

отстойники-осветлители типа ВНИИГС. При восходящей

скорости движения воды 1,2 ммjс эффект осветления со­

ставляет 98-99 %.

Для илаотделения и осветления сточных вод, прошед­

ших биологическую очистку в аэротенках, применяются

осветлители со взвешенным слоем ила. В комбинирован­

ных сооружениях - окситенках и аэротенках-отстойни­

кахилаотделение и осветление воды происходит вило­

отделителях-осветлнтелях со взвешенным слоем ила.

Исследования последних лет показали, что осветле­

ние воды nосле аэротенков успешно может осуществлять­

ся в осветлителях со взвешенным слоем ила, конструкция

которых аналогична конструкции осветлителей, приме­ няемых для очистки природных вод1 • По предлагаемой

1

1

схеме основная масса ила должна отделяться в илаотде­

лителе-отстойнике обычного типа с кратковременным

пребыванием иловой смеси в них (в течение ЗD-40 мин).

Концентрация ила в очищенной воде, направляемой в

осветлитель, должна равняться 20-500 мгjл (рис. 2.13).

• l(uицун В. И., Иико.маеа В. Н., Weau.oa В. С. Осветлители для разделения и.nовь•х смесей//Водосиабжение и санитарная техника.-

1984.- Nt 11.

36

Конструкция осветлителей должна исключать возмож­ ность засорения труб и отверстий и позволить промывать

сооружения и все коммуникации.

§ 9. Фильтры, микрофипьтры и сетки

Для глубокой очистки вод от мелкодиспергированных

частиц, а также для доочистки сточных вод после био­ логической (или другого метода) очистки применяют зер­ нистые фильтры. Они бывают с нисходящим (сверху вниз) и с восходящим (снизу вверх) потоком (рис. 2.14).

Фильтры с нисходящим потоком воды могут иметь одно­

слойную и многослойную загрузку. Можно применять

также аэрируемые и каркасно-засыпные фильтры.

л /1·/1

ды; 4 - карман; 6 - nесчаныА фильтрующий ело!!; 6 - гравн/lны/1 поддержи­ вающий слой

Площадь фильтров, м2, вычисляется по формуле

Qk (1 +т)

Fф = ------~~-'---'-------, (2.36)

Тvф - 3, 6n (W1 t1 +W2 /1 +W 3 / 3) - nvФ l4

где Q- производительность очистной станции, м3/сут; k - коэффи­

циент неравномерности; Т- продолжительность работы станции в

течение суток, ч; VФскорость фильтрования, мjч; n - количество

лромывок каждого фильтра в сутки; W1 - интенсивность, л/(с·м2),

первоначального взрыхления верхнего слоя загрузки nродолжитель­

ностью /1, ч; W2 -ннтенсивность подачи воды, лj(с·м2), с nродол­

жительностью водовоздушной промывки /2, ч (только при водовоз­

душной промывке); W3 -интенсивность промывки, л/(с-м2), про­

должительностью lз, ч; t.- продолжительность простоя фильтра нз­

за промывки, ч; т- коэффициент, учитывающий расход воды на

промывку барабанных сеток.

37

Вода- !5 3

Расчетные параметры фильтров приведены в табл. 2.4.

Продолжительность простоя фильтра из-за промывки

При доочистке сточных вод, прошедших биологичес­

кую очистку, следует предусматривать:

установку перед фильтрами барабанных сеток;

при необходимости, насыщение профильтрованной во­

ды кислородом;

оборудование фильтров дренажем большого сопротив·

ления с круглыми отверстиями.

Для выделения из сточных вод мелкодиспергирован­ ных примесей могут применяться микрофильтры. Основ­

ным рабочим элементом их является вращающийся ци­

линдрический барабан, обтянутый фильтрующим полот­ ном с размерами ячеек 40-70 мкм и погруженный в камеру примерно на 0,7 диаметра.

Площадь фильтрующей поверхности микрофильтров

следует определять по формуле

где k1 -коэффициент, учитывающий увеличение nроизводительности

микрофильтров за счет очистки nромывной воды и равный 1,03- 1,05; k2- коэффициент, учитывающий nлощадь фильтрующей nо­ верхности, расnоложенной над водой (nри nоrружении барабана на

0,6 диаметра k2=0,SS, а при nоrружении на 0,7 диаметра k2=О,6З).

При расчете микрофильтров скорость фильтрования следует принимать 20--90 м/ч в зависимости от харак­

тера задерживаемых примесей и их концентрации в очи­ щаемой воде. При доочистке биологически очищенных вод скорость фильтрования примимается равной 20-

25 м/ч.

Для очистки сточных вод некоторых отраслей про­

мышленности применяют сетки, размер их ячеек зависит

от вида загрязнений и необходимой степени очистки во­

ды. Рабочую площадь сеток находят по формуле

40