Основные типы сооружений очистки сточных вод

Извлечение разнородных составляющих сточных вод возможно только по груп­пам загрязняющих веществ на отдельных стадиях очистки, причем в направлении от крупных включений до ионов (известно, что многие тонкие загрязнения вообще не мо­гут быть удалены без предварительного извлечения более грубых). Только при таком подходе можно достичь наивысшей эффективности очистки сточных вод.

Сооружения механической очистки

При механической очистке происходит удаление загрязнений без изменения их первоначальной химической структуры.

Для задержания крупных и плавающих предметов, особенно тряпок, на всех очистных сооружениях устанавливаются решетки, как правило, с прозорами 8-16 мм.

Количество отбросов для решеток составляет при ручной очистке 4-5 л, для ме­ханизированных - до 8 л на одного человека в год. Состав отбросов - в основном бума­га и текстиль, влажность 80-85%.

Отбросы с решеток могут поступать в дробилки и далее перерабатываться со­вместно с осадками очистной станции. В последние годы там, где это возможно, от­бросы собираются в контейнеры и вывозятся на полигоны аналогично бытовому мусо­ру. Такой прием снижает нагрузку на последующие ступени очистных сооружений. Санитарная опасность отбросов соответствует городским твердым бытовым отходам.

Наибольшее распространение в России имеют вертикальные решетки типа РВМ, а также грабли механические МГ. Здания решеток строятся по типовым проектам, разработанным АООТ ЦНИИЭП инженерного оборудования.

В последние годы предлагаются новые конструкции решеток, в частности, струнных, дуговых, ступенчатых. Последние шведской фирмы "Hydropress" имеют фирменное название "Степ Скрин" ("StepScreen") /21/. Решетку образуют пластины, установленные ступенчато и подвижно. Благодаря круговым движениям пластин за­грязнения, задержанные на решетке, поднимаются вверх "шаг за шагом" и на верхней ступени поступают на последующую транспортировку и в сборник. Слой задержанных отбросов выполняет функцию движущегося фильтра для очищаемой воды и таким образом достигается эффект, значительно превосходящий действие прозоров решетки. Решетка "Степ Скрин" имеет высокую пропускную способность, устанавливается в су­ществующем канале или в отдельном блоке.

Для задержания крупных минеральных частиц крупностью свыше 0,2 мм, главным образом песка, служат песколовки. Песок и другие тяжелые частицы при снижении скорости потока воды осаждаются. На очистных сооружениях песколовки при­меняют повсеместно , в противном случае выпадение песка вместе с осадком в после­дующих сооружениях приводит к нарушению их работы, затрудняя удаление осадка.

Применяются песколовки с горизонтальным прямолинейным движением воды, горизонтальные с круговым движением, тангенциальные круглые с подачей воды по касательной, аэрируемые.

Горизонтальные песколовки конструктивно являются расширенными каналами, в которых выпадение песка происходит при снижении скорости движения воды до 0,1-0,3 м/с. Песколовки с круговым движением воды отличаются от горизонтальных тем, что движение воды в них происходит по кольцеобразному каналу, а осадок сползает через отверстия желоба в центрально расположенный бункер. Типовые проекты пес­коловок с круговым движением воды выполнены Союзводоканалпроектом.

Тангенциальные песколовки представляют собой круглый резервуар, подача жидкости в который осуществляется по касательной у низа цилиндрической части, чем достигается ее вращательное движение. Осадок выпадает в конусную часть, жидкость поднимается спирально вверх и далее через водослив в отводной лоток.

В аэрируемых песколовках, выполняемых в виде коридорных резервуаров, вдоль одной из стенок по всей длине песколовки устанавливаются аэраторы, через которые подается сжатый воздух, создающий вращательное движение воды, при этом песок частично отмывается от оболочки из органических веществ. Типовые проекты аэри­руемых песколовок разработаны АООТ ЦНИИЭП инженерного оборудования.

Количество задерживаемого в песколовках песка определяется из расчета 0,02 л на одного человека в сутки. Количество песка может увеличиваться в населенных мес­тах, где канализационная сеть и особенно колодцы на ней имеют дефекты или плохо обслуживаются. Влажность песка 60%, зольность достигает 90-98%, объемный вес 1,5 кг/л. Характеристики задержанного песколовкой песка (влажность, зольность) зависят от типа песколовки, режима ее работы и правильно выбранной гидравлической нагруз­ки.

Удаление песка из песколовок осуществляется гидроэлеваторами, шнековыми насосами, при небольшом количестве песка возможно удаление его вручную. Задер­жанный песок транспортируется на песковые площадки для обезвоживания или подает­ся в бункеры для вывоза с очистных сооружений. Песковые площадки должны иметь дренаж, систему отвода воды.

Отстаивание применяют для удаления из сточных вод взвешенных веществ и получения определенного качества осветленной воды. Расчет первичных отстойников осуществляется по кинетике выпадения взвешенных веществ с учетом заданной эффек­тивности осветления сточных вод.

Наиболее широко применяемыми типами отстойников являются горизонталь­ные, радиальные и вертикальные.

Горизонтальный отстойник - прямоугольный резервуар коридорного типа с иловым приямком, расположенным в начале резервуара. Сточная вода движется пря­молинейно и горизонтально. Отстойник оборудован скребковым механизмом, сдви­гающим выпавший осадок к приямку. Осадок из приямка удаляется насосами, гидро­элеваторами, грейферами или под гидростатическим давлением.

Горизонтальные отстойники менее чувствительны по сравнению с другими ти­пами отстойников к гидравлическим перегрузкам и изменениям температуры осветляемой жидкости, коэффициент использования объема - 0,5.

Типовые проекты первичных горизонтальных отстойников со скребками тележечного типа разработаны АООТ ЦНИИЭП инженерного оборудования.

Вертикальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары с коническим днищем или квадратные с днищем в виде пирамидальных приямков. В вертикальных отстойниках сточная жидкость подается в нижнюю часть отстойника, вода движется вертикально вверх, а взвешенные частицы оседают на дно. Для эффек­тивной работы вертикальных отстойников необходимо, чтобы скорость подъема воды была ниже скорости свободного осаждения взвешенных веществ. Вертикальные от­стойники могут отличаться конструкцией впускных и выпускных устройств, от чего зависит коэффициент использования объема отстойника и соответственно его произ­водительность. Наиболее распространенным типом впускного устройства является центральная труба с раструбом и отражательным щитом. Существуют вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком и с периферическим впуском сточной воды, которые дают несколько более высокий эффект осветления. От обычных вертикальных отстойников они отличаются конструкцией впускных и выпускных уст­ройств, которая усложняет эксплуатацию сооружения.

Отстойники с вертикальным движением боды получили довольно большое распространение в практике очистки сточных вод благодаря меньшей необходимой площади и большей высоте, которая обеспечивает некоторый запас в общей верти­кальной схеме очистных сооружений, а также удобству удаления из них осадка, вы­пуск которого из конусной части производится по иловой трубе под гидростатиче­ским давлением.

Вертикальные отстойники используются на небольших станциях производитель­ностью до 20000 м^З/сутки. Коэффициент объемного использования для них принимает­ся 0.35.

Радиальные отстойники выполняются круглыми в плане, сточная вода подает­ся » них по центральной трубе и движется от центра к периферии. Осветленная сточная жидкость отводится через водослив в круговой периферийный лоток. Коэффициент использования объема в радиальных отстойниках 0,45. Осадок из радиального от­стойника удаляется насосами из центрально расположенного илового приямка, куда сдвигается с помощью илоскребов. Радиальные отстойники применяются при произ­водительности очистной станции более 20000м³/сутки.

Типовые проекты радиальных отстойников выполнены МосводоканалНИИпроектом.

Существуют радиальные отстойники с периферийным впуском, обеспечи­вающим поступление сточной воды в зону отстаивания с начальными малыми скоро­стями. Осветленная вода отводится при этом через центральный кольцевой лоток.

Одной из эффективных конструкций отстойника является отстойник с вра­щающимся сборно-распределительным устройством. Подача и отвод воды в этом отстойнике осуществляются с помощью вращающегося спаренного радиального лотка, прикрепленного к ферме илоскреба. Сточная вода выходит из подающего лотка, как из Сегнерова колеса, и находится в покое до совершения лотком полного оборота и по­ступления в сборный лоток. Таким образом, отстаивание сточной воды происходит в условиях, близких к статическим, рационально используется объем, в связи с чем производительность отстойника может быть увеличена на 30-40%, а коэффициент объемного использования может быть принят 0,85.

Тонкослойные отстойники применяются для осветления сточных вод, имею­щих извещенные вещества однородного состава, и поэтому для механической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод практически не используются.

Для осветления небольших количеств (до 10000 м^З/сутки) сточных вод эффек­тивны двухъярусные отстойники. В них происходит выпадение взвешенных веществ, образование и уплотнение выпавшего осадка. Двухъярусные отстойники представляют собой круглые или прямоугольные в плане резервуары, в верхней части которых уста­новлены осадочные желоба. Осадочный желоб работает как горизонтальный отстой­ник, имеющий вместо днища наклонные стенки с продольной щелью, через которую задержанный осадок проваливается из желоба в нижнюю септическую камеру для сбраживания и уплотнения.

Повысить эффективность первичного отстаивания можно предварительной биокоагуляцией или реагентной обработкой.

При предварительной биокоагуляции активный ил из аэротенков добавляется в специальные камеры или зоны отстойников ( первый участок горизонтального, цент­ральная труба в вертикальных и радиальных), предусматриваются аэрируемые отсеки (преаэрация), где происходит смешивание воды и ила и сорбция взвеси на активном иле. При оптимальных параметрах отстаивания это позволяет повысить эффективность удаления взвешенных веществ до 70%, а БПК до 30-40%.

При реагентном отстаивании смешивание сточной воды с реагентом и соб­ственно коагулирование происходит в отдельной камере со специфическим режимом премешивания и определенной продолжительностью хлопьеобразования. Дозы коагу­лянтов (сернокислого алюминия или хлорного железа) зависят от содержания загряз­нений в исходной воде, и обычно составляют 150-250 мг/л. Продолжительность смеше­ния достигает 1-2 мин., продолжительность хлопьеобразования -25-40 мин. При добав­лении коагулянта может исчерпываться щелочной потенциал сточной воды и ухуд­шаться условия коагулирования взвеси. Для оптимизации условий процесса добавля­ют щелочь (раствор извести или соды). При максимальных дозах коагулянтов доза из­вести достигает 100 мг/л ( по СаО). Осаждение происходит в тех же режимах, что при обычном отстаивании. Однако при этом удаляется большая часть органических загряз­нений (до 75%), нефтепродукты и жиры (до 90%), снижается содержание фосфора (до 90%) и тяжелых металлов /22/.