Отстойники

Горизонтальные отстойники
Горизонтальный отстойник — прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды резервуар, в котором осветляемая вода движется в направлении, близком к горизонтальному, вдоль отстойника.
Применяются на очистных сооружениях канализации производительностью 15–100 тыс. м3/сут.
Рис. Горизонтальный отстойник
1 – подводящий лоток;
2 – полупогружная перегородка;
3 – скребковая тележка;
4 – отводящий лоток;
5 – нефтесборный лоток;
6 – удаление осадка

Вертикальные отстойники
Вертикальный отстойник — круглый в плане и в редких случаях квадратный резервуар значительной глубины с конусным днищем для накопления и уплотнения осадка. Обрабатываемая вода движется вертикально . Применяются на очистных сооружениях производительностью 2–20 тыс. м3/сут
скорость восходящего потока составляет 0,5–0,7 мм/с
Достоинства:
1. простота конструкции;
2. удобство в эксплуатации.
Недостатки
большая глубина сооружений.
невысокая эффективность для сооружений с центральным вводом

Радиальный отстойник
Радиальный отстойник — круглый в плане железобетонный резервуар, высота которого невелика по сравнению с его диаметром. Вода в отстойнике движется от центра к периферии в радиальном направлении, близком к горизонтальному. Радиальные отстойники чаще всего используют при расходах сточных вод более 20 тыс. м3/сут.
Эффект осветления достигает 50–55%.

Радиальный отстойник с сборно-распределительным устройством
В отстойниках с вращающимся сборно-распределительным устройством основная масса воды находится в состоянии покоя. Подача исходной воды и отвод осветленной воды производятся с помощью свободно вращающегося желоба, разделенного перегородкой на две части.
Отстойник с вращающимся сборно-распределительным устройством
1 – подача сточной воды;
2 – щелевое днище;
3 – струенаправляющие лопатки;
4 – продольная перегородка;
5 – водосборный лоток;
6 – направляющий козырек;
7 – отвод осветленной воды;
8 – удаление осадка
Вращение желоба происходит под действием реактивной силы вытекающей
воды, причем во многих случаях этой силы достаточно не только для вращения
собственно лотка, но и скребковой фермы.

Тонкослойный отстойник
В сооружениях тонкослойного осветления осаждение взвеси протекает в малом слое воды, образуемом устройством наклонных элементов, обеспечивающих быстрое выделение взвеси и ее сползание по наклонной поверхности в зону хлопьеобразования и осадкоуплотнения. Повышение эффекта осветления достигается за счет уменьшения времени осаждения.
Схемы движения воды в тонком слое
а – прямоточная; б – противоточная; в – перекрестная
Горизонтальный отстойник с тонкослойными блоками
1 – подача стоков;
2 – тонкослойный блок;
3 – отвод осветленной воды
Тонкослойные блоки могут встраиваться в горизонтальные, вертикальные или радиальные отстойники. Угол наклона пластин блоков составляет 45–60°, высота яруса – 2,5–20 см.

Основные параметры работы отстойников

Первичное осветление сточной воды
Первичные отстойники предназначены для выделения взвешенных веществ из сточной воды и располагаются в технологической схеме непосредственно после песколовок перед аэротенками.
Эффективность осветления (отстаивания)
В большинстве случаев эффект осветления составляет 40–60%, что приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20–40%.
Для расчета отстойников используется понятие условной гидравлической крупности
где Tset – продолжительность осветления в реальных условиях при глубине Hset;
tset – продолжительность осветления в модели при глубине hset;
n – показатель степени, отражающий способность взвеси к агломерации (для городских сточных вод n = 0,2–0,4)
Зависимость эффекта осветления от продолжительности отстаивания С1 > C2 > C3

Расчет горизонтального отстойника
1. Определяется значение гидравлической крупности u0:
где Hset – глубина проточной части в отстойнике, м; Kset – коэффициент использования объема проточной части отстойника; tset – продолжительность отстаивания; h1 – глубина слоя, равная 0,5 м; n2 – показатель степени, для городских сточных вод его следует определять по табл СНиП
2. Рассчитывается суммарная ширина всех отделений отстойника ∑B :
где qmax – максимальный секундный расход сточной воды, м3/с; vw – скорость рабочего потока, мм/с
По СНиП принимается ширина одного отделения отстойника Bset, м (в пределах 2Hset – 5Hset). Рекомендуется выбрать ширину отделения, кратную 3 м. Определяется число отделений отстойника n (должно быть не менее двух):
4. Проверяется скорость рабочего потока vw:
Скорость должна быть в пределах, указанных в табл. 4.3. Если это условие не соблюдается, изменяют величину Hset и скорость рабочего потока пересчитывают.
5. Определяется длина отстойника Lset:
где vtb – скорость турбулентной составляющей, мм/с, принимается по СНиП

6. Рассчитывается полная строительная высота отстойника на выходе H:
где H1 – высота борта над слоем воды, равная 0,3–0,5 м; H2 – высота нейтрального слоя (от дна на выходе), равная 0,3 м.
7. Определяется количество осадка Qmud, выделяемого при отстаивании за сутки:
где Q – суточный расход сточных вод, м3/сут; pmud – влажность осадка, равная 94–96%; γmud – плотность осадка, равная 1 г/см3.
8. Определяется вместимость приямка одного отстойника для сбора осадка Wmud:
α – угол наклона стенок приямка, равный 50–55⁰
9. Определяется период между выгрузками осадка из отстойника T:
Рассчитанное значение T должно быть: при удалении осадка под гидростатическим давлением – не более 48 ч, при удалении осадка механическим способом – не более 8 ч.

Расчет тонкослойного отстойника
I. Перекрестная схема работы
Расчетная схема тонкослойного отстойника с перекрестной схемой работы
1. Определяется значение гидравлической крупности u0:
где Hset – глубина проточной части в отстойнике, м; Kset – коэффициент использования объема проточной части отстойника; tset – продолжительность отстаивания; h1 – глубина слоя, равная 0,5 м; n2 – показатель степени, для городских сточных вод его следует определять по табл СНиП
2. Принимается количество отделений отстойников n, не менее двух.
3. Определяется длина яруса Lbl:
где vw – скорость рабочего потока, мм/с; hti – высота яруса тонкослойного блока, м, равная высоте Hset; Kdis – коэффициент сноса выделенных частиц, принимаемый равным при плоских пластинах Kdis = 1,2, при рифленых пластинах Kdis = 1.

4. Определяется количество блоков в одном ряду, исходя из длины блока модуля в пределах 0,5–2 м. Уточняется длина Lbl.
5. Находится высота тонкослойного блока Hbl:
где qw – максимальный часовой расход воды, м3/ч; Kset – коэффициент использования объема
6. Находим ширину тонкослойного блока Bbl и строительную ширину секции отстойника Bстр:
где Bset – ширина; b1 = 0,25 м; b2 = 0,05–0,1 м
7. Находится максимальная ширина пластины блока Bпл
где α – угол наклона пластин к горизонту, равный 45–60 град.
8. Определяется длина зоны выделения крупных примесей l1:
t – продолжительность пребывания потока в зоне выделения, равная 2–3 мин.
9. Рассчитывается строительная длина секции отстойника Hстр:
где l2 – длина, принимается равной l2 = 0,2 при применении пропорционального устройства для распределения воды, или l2 = 0 при использовании дырчатой перегородки; l3 = 0,2–0,25м; l4 = 0,15–0,2 м.

10. Определяется строительная высота отстойника Hстр:
где h3 – высота, необходимая для расположения рамы, на которую крепятся блоки, равная 0,2–0,3 м;
hм = 0,1 м.
11. Определяется количество осадка Qmud, выделяемого при отстаивании за сутки:
где Q – суточный расход сточных вод, м3/сут; pmud – влажность осадка, равная 94–96%; γmud – плотность осадка, равная 1 г/см3.
II. Противоточная схема работы № 1
Расчетная схема тонкослойного отстойника с противоточной схемой работы № 1
а – для удаления тяжелых примесей;
б – для удаления легких примесей (масло, нефтепродукты и т.д.)

4. Рассчитывается расстояние между пластинами bпл:
где α – угол наклона пластин к горизонту, равный 45–60 град.
5. Определяется высота Hbl и ширина тонкослойного блока Bbl:
где nti – количество ярусов в блоке, которое принимается, исходя из конструктивных соображений; qw – максимальный часовой расход воды, м3/ч; Kset – коэффициент использования объема
6. Рассчитываются размеры секции отстойника Lстр и Hстр:
7. Определяется количество осадка Qmud, выделяемого при отстаивании за сутки:
где Q – суточный расход сточных вод, м3/сут; pmud – влажность осадка, равная 94–96%; γmud – плотность осадка, равная 1 г/см3.
1. Определяется значение гидравлической крупности u0:
2. Принимается количество отделений отстойников n, не менее двух.
3. Определяется длина пластин Lbl:
где vw – скорость рабочего потока, мм/с; hti – высота яруса тонкослойного блока,
м, равная высоте Hset

III. Противоточная схема работы № 2
Расчетная схема тонкослойного отстойника с противоточной схемой работы № 2
а – для удаления тяжелых примесей;
б – для удаления легких примесей (масло, нефтепродукты и т.д.)
1. Определяется значение гидравлической крупности u0:
2. Принимается количество отделений отстойников n, не менее двух.
3. Определяется длина пластин Lbl:
4. Задается ширина одного тонкослойного блока (секции отстойника) Bbl в
пределах, указанных в СНиП (Bbl = Bset)
5. Определяется длина зоны тонкослойного отстаивания lb:
где qw – максимальный часовой расход воды, м3/ч; Kset – коэффициент использования объема

6. Находится общая длина отстойника Lстр:
где α – угол наклона пластин к горизонту, равный 45–60; l1 – длина зоны выделения крупных примесей, равная 1–1,5 м; l3 = 0,3 м; l4 = 0,05–0,1 м; l5 = 0,4–0,5 м
7. Находится общая высота отстойника Hстр:
где h1 ≥ 0,6 м; h3 = 0,2–0,5 м; h4 = 0,4–0,5 м.
8. Определяется количество осадка Qmud, выделяемого при отстаивании за сутки:
где Q – суточный расход сточных вод, м3/сут; pmud – влажность осадка, равная 94–96%; γmud – плотность осадка, равная 1 г/см3.

Реконструкция существующих горизонтальных отстойников в тонкослойные при противоточной схеме работы
1. При необходимости повышения эффективности отстаивания по формуле
определяется значение гидравлической крупности u0.
При необходимости увеличить только пропускную способность отстойников расчетная гидравлическая крупность u0 не изменяется.
2. Назначается ширина тонкослойного блока, равная ширине секции от-
стойника Bbl = Bset. Назначается угол α наклона пластин к горизонту, равный 45–60 град.
3. Принимается в соответствии с СНиП высота яруса тонкослойного блока hti, м, скорость рабочего потока vw, мм/с и коэффициент использования объема Kset.
4. Определяется длина пластин Lbl:
где vw – скорость рабочего потока, мм/с; hti – высота яруса тонкослойного блока,
м, равная высоте Hset
5. Определяется длина зоны тонкослойного отстаивания lb:
где qw – максимальный часовой расход воды, м3/ч; Kset – коэффициент использования объема

6. Рассчитывается высота тонкослойного блока Hbl:
где n – количество секций отстойников; qw – максимальный часовой расход воды, м3/ч;
Kset – коэффициент использования объема
7. Определяется число ярусов в тонкослойном блоке nti:
8. Определяется количество осадка Qmud, выделяемого при отстаивании за сутки:
где Q – суточный расход сточных вод, м3/сут; pmud – влажность осадка, равная 94–96%; γmud – плотность осадка, равная 1 г/см3.
9. Определяется вместимость приямка одного отстойника для сбора осадка Wmud:
α – угол наклона стенок приямка, равный 50–55⁰
10. Определяется период между выгрузками осадка из отстойника T:
Рассчитанное значение T должно быть: при удалении осадка под гидростатическим давлением – не более 48 ч, при удалении осадка механическим способом – не более 8 ч.

Пример расчета горизонтального отстойника
Определяется значение гидравлической крупности u0:
Рассчитывается суммарная ширина всех отделений отстойника ∑B :
Исходные данные. Суточный расход городских сточных вод Q = 36 500 м3/сут; максимальный секундный расход qmax = 0,65 м3/с; содержание взвешенных веществ в поступающей воде Cen = 210 мг/л, содержание взвешенных веществ в осветленной воде должно быть Cex = 100 мг/л.
Задание. Рассчитать первичные горизонтальные отстойники.
Рассчитываем необходимый эффект осветления в отстойниках
Из СНиП принимаем глубину проточной части в отстойнике Hset = 4 м,
коэффициент использования объема проточной части отстойника Kset = 0,5,
скорость рабочего потока vw = 5 мм/с.
Находим продолжительность отстаивания при эффекте осветления Э ≈ 50%
n2 = 0,3
tset ≈ 2120 с.

По СНиП принимается ширина одного отделения отстойника Bset, м
Bset = 6 м
Определяется число отделений отстойника n (должно быть не менее двух):
n = 32,5/6 ≈ 5
Проверяется скорость рабочего потока по формуле:
Определяется длина отстойника Lset:
Рассчитанная скорость находится в табличных пределах: 5–10 мм/с. Из СНиП находим скорость турбулентной составляющей vtb = 0 мм/с.