Отстойники для очистки сточных вод: виды и принцип работы

Отстаивание сточных вод – наиболее простой и экономичный гидромеханический процесс удаления грубодисперсных загрязнений.

По этой причине его часто применяют для предварительной обработки стоков, что снижает затраты на дальнейшую очистку более сложными методами.

Иногда из стоков удаляют только нерастворенные (осаждающиеся или всплывающие) примеси. Если состав очищенной воды не противоречит санитарным нормам, в этом случае отстаивание применяется как самостоятельная технологии.

Как устроены отстойники, в чем заключается принцип работы, какие разновидности бывают, в чем их преимущества и недостатки – читайте в подробной статье о подземных и наземных сооружениях для очистки бытовых и промышленных стоков.

Назначение и принцип работы

Отстаивание (седиментация, гравитационное осаждение) – процесс разделения дисперсных систем, при котором взвешенные в жидкости твердые частицы отделяются от сплошной фазы под действием:

• силы тяжести;
• центробежной силы;
• силы инерции или электростатических сил.

Во время отстаивания частицы дисперсионной фазы всплывают на поверхность, образуя пленку, или в качестве твердой фазы оседают на дно – это зависит от плотности вещества.

Осевшие фракции образуют слой осадка. Движущая сила потока невелика, поэтому отстаивание эффективно при отделении крупных грубодисперсных примесей. Основная масса взвешенных частиц выпадает в осадок в течение 1,5-2 часов. Именно на это время и рассчитывают емкость отстойника.

Скорость осаждения и полнота выделения тонкодисперсных фракций зависят от их способности к агломерации.

Отстаивание применяется для очистки сточных вод промышленных предприятий, коммунальных стоков, а также в системах гидроузлов, централизованного водоснабжения и канализации, на электростанциях и т. д. Сооружения, в которых происходит отстаивание воды, называются отстойниками.

Это резервуары или открытые емкости, в которых из сточной жидкости, предварительно пропущенной через решетки и песколовки, выделяются взвешенные вещества.

Чаще отстойники используются для предварительной обработки воды с мутностью от 2 г/л. Осаждению подвержены только те частицы загрязнений, чей размер превышает 5–10 мкм.

Более мелкие фракции образуют коллоидную микрогетерогенную среду и не оседают. Причина – уравновешивание сил тяжести и энергии броуновского движения для частиц с малой массой.

Коллоидные примеси для удаления укрупняются путем слипания в результате коагуляции. В сточную жидкость вводятся специальные реагенты – коагулянты, а затем сформировавшиеся в результате реакции хлопья удаляются.

Чтобы очистка была максимально эффективной, скорость потока понижается до минимальных значений. На качество очистки влияет и продолжительность отстаивания.

Отстойники особенно важны при биологической очистке стоков, специфика технологии предусматривает двойное отстаивание – до процесса и после.

Виды отстойников

Отстойники классифицируются по разным признакам:

1. По направлению основного потока жидкости – горизонтальные, вертикальные, а также радиальные (разновидность горизонтальных аппаратов). В вертикальных вода движется снизу вверх, в горизонтальных, соответственно, горизонтально, в радиальных – от центра к периферии.
2. По роли в общей технологической схеме очистной станции – первичные и вторичные. В зависимости от требуемого конечного результата отстаивание применяется как предварительная обработка перед очисткой на других аппаратах (первичные) или как технология окончательной обработки стоков, прошедших биологическое обезвреживание (вторичные).
3. По режиму работы. Это отстойники периодического действия (контактные), в которые сточная жидкость поступает периодически, при этом осаждение примесей происходит в покое, а также отстойники непрерывного действия (проточные), в которых отстаивание происходит при медленном движении. Чаще используются проточные отстойники. Контактные аппараты предназначены для обработки небольших объемов воды.
4. К категории отстойников относят и так называемые «осветлители», в которых одновременно с отстаиванием стоков происходит еще и фильтрация через слой взвешенных веществ.

Горизонтальные

Самые распространенные сооружения механической обработки. Устанавливаются в системах водоочистки с производительностью 15–50 тыс. м³/сут. Результат отстаивания – удаление до 60 % взвешенных загрязнений.

Горизонтальные отстойники – прямоугольные резервуары с двумя или более одновременно работающими отсеками. Стандартная глубина 1,5–4 м, длина 8–12 м, при этом толщина водного слоя 2,0–2,5 м.

Вода поступает через отверстия в торцевой стенке отстойника, затем равномерно распределяется по всей длине с одного конца отстойника к другому. Обычно пуск воды осуществляется по фронту отстойника через незатопленный водослив с устройством направляющей полупогружной перегородки в начале сооружения.

Перед отводом очищенной воды через сливное отверстие в торце размещены полупогружные стенки для задержания всплывающих примесей и водосборные лотки.

Для сбора осажденных примесей на дне предусмотрены приямки. Осадок, не попавший в приямок, удаляется скребками тележечного или ленточного типа, работающими с помощью зубчатой и цепной передачи. На дне система скребков собирает осадок, а на поверхности воды – пленку всплывших примесей, направляя их к желобу.

Осадок из приямков удаляется гидроэлеваторами, грейферами, а также путем:

1. Слива по трубопроводу, проложенному на дне.
2. Подъема по иловым трубам под гидростатическим напором.
3. С помощью плунжерного насоса.

Для удаления легкого осадка (например, активного ила) применяют также передвижные эрлифтные аппараты.

Плюсы:

• простая конструкция;
• эффективность на 10-20 % выше, чем у вертикальных конструкций.

Минусы:

• высокая стоимость монтажа;
• большие габариты;
• быстрый износ сгребающего оборудования;
• образование застойных зон, где удаление осадка затруднено.

Габариты иловых приямков рассчитывают в зависимости от вида осадка и способа его удаления.

Вертикальные

Вертикальные цилиндрические резервуары диаметром 4–9 м с коническими днищами, предназначенными для накопления осадка – не менее распространенная категория отстойников.

В основном применяются для первичного отстаивания стоков на очистных сооружениях с пропускной способностью до 20 000 м³/сут, а также для удаления взвеси после коагуляции. Эффективность в удалении взвешенных примесей составляет около 40 %.

Жидкость поступает сверху, направляется по трубе вниз, затем распределяется по всей плоскости поперечного сечения.

Слой осадка формируется в нижней части конуса, а восходящий поток отстоянной воды через сливное отверстие в верхней части резервуара переливается в сборный лоток. Перед сливом установлена перегородка для задержания всплывших загрязнений.

Осадок извлекается через бункер. Скребковые механизмы целесообразны для установки только в случае постоянного образования значительных объемов осадка.

Существуют крупные ячейковые отстойники, имеющие в плане квадратную форму со стороной 12–14 м. Донная часть таких отстойников представляет собой конструкцию из четырех пирамидальных приемников ила с отдельным выпуском осадка из каждого.

Плюсы:

• простые конструкции;
• несложные условиям эксплуатации;
• кольцевой водослив позволяет понижать скорость течения и уменьшать вероятность выноса осадка.

Минус — сложность удаления осадка из разгрузочного люка (при отсутствии скребковой системы).

Пропускная способность вертикальных аппаратов характеризуется не только их габаритами, но и коэффициентом использования объема.

Принцип работы вертикального отстойника с боковым впуском:

1. Стоки подаются в распределительный лоток, смонтированный по периметру.
2. Через водослив стоки попадают в кольцевую полость между стенкой и струенаправляющей перегородкой. Внизу размещено отражающее кольцо для перераспределения потока жидкости в зону отстаивания.
3. Осветленная вода отводится через треугольный водослив в круговой сборный лоток.
4. Пленка всплывших на поверхность веществ (фракций нефтепродуктов, масла, жира и пр.) удаляется через воронку, установленную в кольцевой части.

Радиальные

Радиальные отстойники – разновидность горизонтальных устройств. Это круглые отстойники, в которых поток воды движется горизонтально в радиальном направлении от центра к периферии или наоборот.

Особенность гидравлического режима работы – скорость движения воды изменяется от максимального значения в центре отстойника до минимального у периферии. Их высота составляет всего 0,1–0,15 м, диаметр – 16–100 метров.

Используются для отстаивания СВ с высокой мутностью, а также для очистки промстоков. Производительность стандартных радиальных аппаратов – более 20 тыс. м³, эффективность – до 50 %.

Впускные системы радиальных отстойников:

• центральная;
• периферийная;
• с центробежными сборными распределителями.

Конструкции с периферийным впуском воды при одинаковой продолжительности отстаивания дают лучший эффект очистки, чем обычные радиальные отстойники. Более популярны отстойники с центральным впуском снизу. Осветленная жидкость отводится в круговой канал сквозь лоток и треугольные водосливы.

Стоки подаются по трубе, отводятся в круговой периферийный лоток через зубчатые водосливы. Осадок удаляется при помощи вращающихся скребков.

Первичные радиальные устройства оборудованы скребками, сдвигающими осадок к иловому приямку, откуда он удаляется насосами или под гидростатическим давлением. Всплывшие примеси попадают в поплавковые жиросборники, работающие от рычажного механизма.

Вторичные отстойники оснащены вращающимися илососами для извлечения легкоподвижного осадка под гидростатическим напором прямо из слоя ила (без сгребания в приямок).

Круглая форма радиальных сооружений позволяет уменьшать необходимую толщину стеновых панелей за счет высокопрочной предварительно напряженной арматуры, что сокращает их удельную материалоемкость. Вращающаяся ферма обеспечивает простоту эксплуатации.

Схема радиального отстойника: 1 – входная труба; 2 – илоскреб; 3 – шламосборник; 4 – полупогруженные доски; 5 – отводящий трубопровод.

Если сравнить устройства с обычными отстойниками горизонтального типа, радиальные устройства имеют:

• более простую конструкцию;
• высокую эффективность и надежность работы;
• повышенную экономичность;
• возможность функционировать с высокой производительностью.

Отстойники периодического и непрерывного действия

В устройствах периодического действия (статических отстойниках) отстаивание начинается после заполнения. Такие отстойники представляют собой бассейны, которые не имеют перемешивающего устройства.

Через определенное время, необходимое для осаждения взвешенных примесей, слой осветленной жидкости сливают (декантируют) через краны или сифонную трубку, расположенную выше уровня осадка.

После сливания воды шламовый осадок выгружается вручную через верхнюю часть устройства или удаляется при помощи нижнего спускового крана. В аппаратах непрерывного действия (динамических) закачка загрязненных стоков и слив осветленной воды происходят постоянно.

В динамических отстойниках вода перемещается непрерывно, к этой категории принадлежат описанные выше вертикальные и горизонтальные конструкции.

Статические аппараты, как правило, применяются для очистки стоков от фракций нефти и нефтепродуктов.

Отстойники заполняются через входной трубопровод. После отстаивания пленка всплывших примесей удаляется, а очищенная вода сливается. Для удаления осадка на дне отстойника размещается дренажная система из перфорированных труб.

Тонкослойные

В некоторых устройствах вода течет под определенным углом, чтобы сократить период отстаивания, который по законам седиментации тем продолжительнее, чем выше слой воды. По этому принципу работают тонкослойные отстойники, разработанные в двух конструкционных решениях – трубчатые и пластинчатые.

Турбулентный поток увеличивает «несущую» способность жидкости, качество осветления повышается. При этом большая часть взвешенных веществ осаждается на начальном этапе.

Для повышения качества отстаивания процесс осаждения проводят в тонком слое жидкости. При малой глубине отстаивание занимает до 10 минут, что позволяет уменьшить размеры отстойников. Если процедура проводится многократно, эффективность очистки возрастает.

В тонкослойных отстойниках стоки распределяются на несколько слоев малой глубины.

Устройства классифицируются по ряду признаков:

• конструктивному – по категории наклонных блоков (трубки или полки);
• функциональному – эксплуатируются в циклическом или непрерывном режиме.

В зависимости от конфигурации движения воды внутри резервуара, а также способа выпадения осадка, различают тонкослойные устройства:

• прямоточного типа (течение воды и выпадающего осадка сонаправлены);
• противоточные (со встречным перемещением воды и шлама);
• перекрестные (жидкость течет перпендикулярно вектору выпадения осадка).

Противоточные отстойники обладают большей производительностью, поэтому более распространены.

Тонкослойные устройства бывают вертикальными, горизонтальными и радиальными.

Состоят из трех зон:

1. Водораспределительной.
2. Водосборной.
3. Отстойной.

Конструкция участка отстаивания состоит из неглубоких (до 0,3 м) резервуаров со вставками одного из двух типов:

• трубчатые фермы круглого, прямоугольного или квадратного поперечного сечения;
• гофрированные или плоские полки.

Вставки называются «дрены», устанавливаются наклонно для обеспечения естественного сползания осаждаемого шлама к сборному отсеку. В системах с расходом от 100 до 10 тыс. м³/сут используются отстойники с небольшим наклоном трубчатых вставок. Крутонаклонные отстойники (с углом до 60°) используются в очистных системах с расходом до 170 тыс. м³/сут.

Тонкослойные элементы в основном производятся из:

• полимеров (полипропилена, полиэтилена, стеклопластика);
• плоских или гофрированных листов металла (сталь, алюминий).

Зазор между отдельными элементами составляет 50–150 мм, рабочая длина – 1-2 м.

Достоинства и недостатки

Часто тонкослойное отстаивание применяется при реконструкции уже работающих отстойников различного типа – для увеличения производительности.

Подобный принцип наиболее экономичен, а иногда – единственно возможен (в условиях дефицита свободных земельных площадей).

Кроме того, реконструкция проводится в сжатые сроки — переоборудование системы в тонкослойную не требует сложного строительства и монтажа, все работы сводятся только к установке блоков тонкослойных элементов в отстойной зоне.

Достоинства:

• интенсифицирование процессов осаждения – сокращается период отстаивания;
• небольшая глубина позволяет осветлять стоки за 5-10 минут нахождения фильтрата в рабочей зоне;
• габариты значительно ниже, чем у аппаратов других конструкций;
• могут устанавливаться в замкнутых помещениях;
• простая конструкция и доступные материалы позволяют устанавливать отстойники на любых производствах;
• отсутствие потребности в расходниках и комплектующих;
• улучшение качества очистки на 20–25 %;
• устойчивость к колебаниям температуры среды, концентрации загрязнений, объемов стоков;
• экономичность (низкие строительные и эксплуатационные расходы, отсутствие потребности в расходниках и комплектующих).

Недостатки:

• требуется предварительное извлечение крупных примесей и частиц, плавающих на поверхности;
• при использовании тонкослойных отстойников для очистки стоков, загрязненных фракциями нефти/нефтепродуктов, сначала удаляются сгустки загрязнений, которые могут вывести оборудование из строя;
• недостаточная работа смесителей в «обычных» отстойниках компенсируется продолжительным периодом пребывания воды в отстойнике, но в тонкослойных аппаратах этот вариант невозможен.

Трубчатые

У трубчатого отстойника рабочими элементами являются трубы (диаметр около 25–50 мм). Длина составляет 0,6–1 м (определяется загрязненностью стоков и скоростью потока). Уклон трубы – 10–60°.

Отстойники с небольшим уклоном обычно функционируют в периодическом режиме — на первом этапе осветление воды (пропусканием через трубки), на втором – промывка трубок от осадка.

Трубчатые отстойники с малым наклоном применяются для обработки слабозагрязненных стоков. Эффективность удаления механических включений – до 85 %.

В трубчатых устройствах с большим углом наклона не только стекает очищенная водная масса, но и сползает слой осевшего осадка. Особенность позволяет эксплуатировать сооружение, не промывая трубки.

Для качества работы трубчатых агрегатов имеет значение только длина трубок, диаметр на показатели не влияет. Материал трубок – пластик. Для устройств с высокой пропускной способностью используют блоки из множества трубок. Принцип использования трубчатых блоков позволяет составлять конструкции любой производительности.

Пластинчатые

Пластинчатые отстойники состоят из ряда параллельно установленных наклонных пластин. Вода движется между пластинами, а осадок сползает вниз, в шламоприемник. Осветленная жидкость и слой осадка могут перемещаться в одном направлении (прямоточные устройства) или в противоположных (противоточные устройства).

Отстойники используются для осветления слабо- и среднеконцентрированных бытовых и производственных стоков, содержащих взвешенные примеси преимущественно однородного состава, а также в качестве второго этапа механической очистки концентрированных стоков, содержащих полидисперсные загрязнения.

Одноярусные гребковые отстойники

Представляют собой невысокие цилиндрические резервуары диаметром до 100 м с коническим днищем. У верхнего края установлены кольцевые прямоугольные желоба для слива отстоенной жидкости. Внутри резервуаров установлены гребковые мешалки (скорость вращения – 2,5–20 об/мин).

Стоки непрерывно подаются сверху через трубу, очищенная вода стекает через верхний желоб, а сгущенный шлам оседает у днища и медленно перемещается гребками к центральному патрубку, после чего откачивается насосом.

По высоте отстойника имеются 3 рабочие зоны:

• осветления стоков, где свободно осаждаются частицы;
• сгущения шлама;
• расположения лопастей мешалки.

Производительность аппаратов – до 125 т/ч. Основной недостаток – громоздкие габариты.

Двухъярусные и многоярусные

Двухъярусные сооружения более компактны, чем одноярусные. Представляют собой два отстойника, расположенные один над другим и соединенные трубой (устанавливается ниже уровня шлама в нижнем отделении).

Стоки подаются раздельно в оба отсека, осадок откачивается только из нижнего. Отстоенная вода сливается из верхней части каждого отделения.

Принцип работы:

1. Стоки непрерывно поступают в верхний ярус устройства.
2. Свежая промывная жидкость из емкости для свежей промывной жидкости поступает в нижнюю часть предпоследнего яруса.
3. Отстоенная вода непрерывно удаляется сверху.
4. Осадок собирается в ловушку.
5. В ловушку подается промывная вода, поступающая из нижнего яруса через емкость для промывной жидкости и трубопровод.
6. Осадок вымывается промывной водой и поступает на нижний ярус для дополнительного отстаивания и промывания.
7. Промытый осадок сливается через патрубок.

Многоярусные аппараты эффективны для обработки хозбытовых и близких по составу промышленных стоков от взвешенных примесей с одновременным сбраживанием и уплотнением выпавшего осадка на ЛОС пропускной способностью до 10 000 м³/сут.

Стоки отстаиваются в осадочных желобах, задержанный осадок через щели в днище поступает в септическую камеру, где происходит его сбраживание и уплотнение.

Расстояние между желобами – не менее 0,5 м. Чтобы в желоб не поступал всплывающий ил и пузырьки газа, нижние части стенок, образующие щель, взаимно перекрываются на 0,15 м. Осадочные желоба рассчитываются как горизонтальные отстойники со скоростью движения стоков 5-10 мм/с. Эффективность составляет 40–50 %.

Стенки конического днища септика имеют наклон не менее 30°. Объем камеры рассчитывается в зависимости от категории сбраживаемого осадка и средней зимней температуры стоков. Осадок удаляется под гидростатическим напором.

Отстойники-осветлители

Используются для интенсификации процесса первичного отстаивания на станциях биоочистки при высокой концентрации в стоках труднооседающих примесей. В осветлителях совмещены процессы осаждения, хлопьеобразования и фильтрации стоков через слой взвешенного осадка.

Устройства функционируют как с предварительной коагуляцией и аэрацией воды, так и без предварительной подготовки. После такой обработки уровень загрязненности воды снижается на 70 % – по взвешенным веществам и на 15 % – по БПК_полн.

Наиболее распространен тип осветлителя с естественной аэрацией – вертикальный аппарат с внутренней камерой флокуляции.

Принцип работы заключается в следующем:

1. Поток поступает через центральную трубу в камеру флокуляции для частичного окисления органики, усиленного хлопьеобразования и сорбции загрязнений.
2. Вода эжектирует воздух вследствие разницы уровней в подающем лотке и осветлителе.
3. Из камеры флокуляции вода направляется в отстойную зону со слоем взвешенного осадка, где задерживаются мелкодисперсные взвешенные фракции.
4. Условно-чистая вода сливается через круговой периферийный лоток.
5. Плавающие на поверхности воды задерживаются внутренней стенкой сборного лотка. По мере накопления пленка сбрасывается через кольцевой лоток.
6. Осажденные примеси удаляются под гидростатическим напором.

Обычно проектируется не менее двух осветлителей диаметром не более 9 м. Разность уровней воды (для получения эффекта аэрации) – 0,6 м. В камере флокуляции вода находится не менее 20 минут. Глубина камеры – 4-5 м. Скорость движения воды в центральной трубе до 0,7 м/с, длина трубы 2-3 м.

Осветлители-перегниватели

Осветлители-перегниватели предназначены для обработки бытовых и производственных стоков (преимущественно вод мясоперерабатывающих производств), сбраживания задержанных примесей.

Представляют собой комбинированное сооружение, в котором установлен осветлитель с естественной аэрацией в центре, ширина 0,7 м, уклон днища не менее 30°.

Слой осажденных частиц насосом подается в верхнюю зону перегнивателя.

Чтобы предупредить образование корки, а также интенсифицировать процессы сбраживания, предусмотрено перемещение осадка с помощью насоса. В зимнее время сооружение перекрывают деревянными щитами, чтобы избежать переохлаждения осадка.

Подземный отстойник

Горизонтальный отстойник с подземным размещением называется «септик». В основном используется на частных участках без централизованной канализации. Состоит из одной или нескольких камер.

Действует за счет естественных биохимических реакций с участием анаэробных бактерий:

• органические вещества разлагаются в результате анаэробного сбраживания;
• образуется ил, оседающий на дно септика.

Простой септик – одновременно и отстойник, и анаэробный реактор. В подземных отстойниках с несколькими камерами твердые примеси оседают на дне первой камеры, а в других содержимое подвергается биологической переработке.

Число камер септиков зависит от объема сбросов:

• при расходе до 1 м³ – однокамерный вариант;
• от 1 до 10 м³ – двухкамерный;
• от 10 м³ и более – трехкамерный.

Объем первой камеры всегда больше остальных, он составляет до 75 % от всего объема двухкамерного септика и до 50 % – трехкамерного. В отстойниках из бетонных колец эти пропорции не соблюдаются из-за стандартности конструкций.

Выбор септика в качестве сооружения очистки стоков, как правило — вынужденное решение, достоинствами отстойник не обладает.

Среди недостатков устройства:

• неэстетичность — вентиляционные трубы нарушают вид участка, процессы гниения сопровождается неприятными запахами сероводорода и метана;
• требует обустройства полей фильтрации и, соответственно, больших расходов на монтаж;
• низкая эффективность обработки;
• не подходит для грунтов с высоким уровнем подземных вод;
• низкая надежность;
• требует утепления зимой;
• ограниченный срок службы полей фильтрации.

Первичные и вторичные устройства

В зависимости от позиции в схеме системы очистки различают:

• первичные отстойники, устанавливаемые в узле механической обработки;
• вторичные отстойники, размещаемые после установок биохимической очистки.

Первичные отстойники в технологической цепочке размещены до введения стоков в биореактор. Применяются для удаления крупных механических включений, преимущественно песка.

В систему биоочистки должны поступать стоки с оптимальной концентрацией примесей 100–120 мг/л, при более высокой степени осветления происходит недогрузка биореактора, что становится причиной «голодания» активного ила.

Но и недостаточная очистка после первичного отстаивания может навредить процессу, происходит увеличение концентрации в сточной жидкости питательных веществ. Как результат – активный прирост ила и вторичное загрязнение.

Чтобы удалить биоактивные компоненты (ил и другие нерастворимые примеси), используют вторичные отстойники. Сооружения вторичного отстаивания являются составными элементами станций биологической очистки, в технологической схеме находятся после биоокислителей.

Предназначены для:

• отделения активного ила от биологически обработанной воды, выходящей из аэротенков;
• задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Фракции жиров, масел, нефтепродуктов такие аппараты не улавливают. В большинстве случаев для удаления биологических загрязнений используются радиальные устройства, оборудованные илососами.

Вторичные отстойники, как и первичные, бывают вертикальными, горизонтальными и радиальными.

Вертикальные и горизонтальные аппараты используются на станциях с малым и средним расходом стоков, радиальные – в установках с большим расходом.

Многоуровневые всегда вертикальные, с минимальной глубиной резервуара, предназначены для малой загрузки.

Отстойники различаются по числу ярусов: 1 или 2. Конструкция выбирается под требуемую производительность. В двухъярусных устройствах сбор осадка и его сбраживание происходят в отдельных резервуарах, совмещенных в одном отстойнике.

Собранные осадки биомассы извлекаются из резервуаров и направляются на утилизацию. Качество работы отстойников оценивают по выносу взвешенных веществ, концентрации возвратного ила и влажности осадка.

Показатели характеризуют две основные функции вторичных сооружений:

1. Отделение очищенной воды от активного ила.
2. Уплотнение ила.

Резервуары с гладкими стенками снижают риск появления водорослей, а специальное покрытие увеличивает срок эксплуатации. В отличие от первичных конструкций, у вторичных аппаратов отсутствуют механизмы для удаления плавающих примесей. Для очистки радиальных отстойников используется илосос, вертикальных и горизонтальных – илоскреб.

Вертикальные

Вторичные вертикальные аппараты по конструкции подразделяются на:

1. Круглые, с конической частью для сбора осадка. По конструкции аналогичны первичным отстойникам, но обладают меньшей зоной отстаивания.
2. Квадратные, с четырехбункерной пирамидальной иловой частью.
3. Многоугольные.

Вторичные вертикальные устройства имеют меньшую высоту по сравнению с первичными, угол наклона стенок конической части – не менее 45°.

Величина зазора между нижней частью центральной трубы и отражательным щитом определяется при скорости воды в зазоре не более 15 мм/с.

Стоки поступают через расположенную в центре трубу, которую часто используют для установки в ней водоворотной камеры реакции. Возврат ила осуществляется механическим аэратором. Бункер оснащен механической мешалкой, которая периодически разрыхляет слежавшийся ил.

Преимущества:

• удобное извлечение осадка под гидростатическим давлением;
• компактное расположение при сочетании с аэротенками;
• простая конструкция без движущихся элементов;
• возможность использования активного ила.

Недостатки:

• большая глубина, что удорожает строительство;
• недостаточный уклон стенок бункера, который приводит к залеживанию ила и развитию в нем анаэробных процессов.

Горизонтальные

Представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные перегородками на секции. Вода перемещается горизонтально. Для сгребания осадка к иловому приямку предусмотрена система скребков цепного или тележечного типа.

Преимущества:

• высокий уровень очистки (до 60 %);
• простая конструкция.

Недостатки:

• сложность эксплуатации скребковых механизмов;
• большая материалоемкость (по сравнению с круглыми отстойниками).

Радиальные

Используются на очистных станциях любой пропускной способности. Вторичные радиальные аппараты, в отличие от первичных, имеют плоское днище.

Иловая масса из раструба попадает в зону, ограниченную стенками металлического цилиндра, предназначенного для заглубленного выпуска иловой массы в отстойную область. Осветленная жидкость через водослив сборного кольцевого лотка поступает в выпускную камеру.

Ил удаляется в иловую камеру самотеком – под гидростатическим давлением. Некоторые модели оборудуются илососами, которые устанавливаются на вращающейся раме.

Расчет

Главные условия эффективной работы отстойников:

1. Определение оптимальной гидравлической нагрузки на одно сооружение или секцию.
2. Равномерное распределение жидкости между отдельными сооружениями (секциями).
3. Своевременное удаление осадка и всплывающих примесей.

Тип и конструкцию отстойника выбирают с учетом:

• пропускной способности станции водоочистки;
• состава стоков, концентрации нерастворенных примесей;
• условий строительства (характеристики грунтов, уровня залегания грунтовых вод);
• вида существующих сооружений.

При проектировании первичных отстойников их предусматривают не менее двух, вторичных – не менее трех (при условии, что все резервуары будут рабочими). При минимальном количестве сооружений их расчетный объем увеличивают на 20–30 %.

Для расчета отстойника используется значение поверхности осаждения F (м²), которая определяется по формуле:

F = К_з х G_см / (ρ_осв·w_ст) х [(x_ос — x_см) / (x_ос — x_осв),

где:

К₃ – коэффициент запаса поверхности, учитывающий неравномерность распределения исходной жидкости по области осаждения, и другие факторы, которые могут проявиться в производных условиях, обычно показатель К₃ находится в границах от 1,3 до 1,35;
G_см – массовый расход стоков, кг/с;
p_осв – плотность воды после отстаивания, кг/м³;
ω_ст – скорость осаждения загрязняющих частиц, м/с;
х_см, х_ос и х_осв – концентрация твердых примесей в исходной жидкости, осадке и очищенной воде.

Видео

Предлагаем вашему вниманию видео ролик, в котором показана работа вертикального отстойника нисходяще-восходящим потоком:

О работе горизонтального отстойника для очистки сточных вод:

Заключение

Отстойники работают при максимальной загрузке и регулярной очистке (залеживание осадка приводит к развитию биоактивных частиц), различаются габаритами, технико-экономическими характеристиками.

Тип, конструкцию, производительность и число отстойников выбирают на основе расхода, категории, исходного качества стоков, с учетом местных условий и требований к составу обработанной воды.

Вертикальные аппараты применяют обычно при низком уровне грунтовых вод, горизонтальные и радиальные отстойники от залегания подземных вод не зависят.