Загрязнение и очистка сточных вод

Выбор и расчет аппаратов очистки сточных вод

Отстойники служат для улавливания из сточных вод оседающих и всплывающих механических примесей (взвешенных веществ в виде нерастворенных частиц, эмульгированных масс, нефти и ее продуктов). Концентрация вредных веществ после очистки не должна превышать нормативов приведенных в таблице «ПДК загрязнений сточных вод» по ГН 2.1.5.1315-03.

Выбор типа отстойника должен производиться на основании технико-экономического их сравнения с учетом конкретных задач и условий эксплуатации. При этом необходимо иметь в виду, что первичные отстойники должны обеспечивать осветление сточной воды до содержания взвешенных веществ не более 150 г/л, вторичные – до 2-30 мг/л.

Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности до 20 000 м³/сут; горизонтальные – более 15 000 м³/сут; радиальные – более 20 000 м³/сут; осветлители с взвешенным слоем осадка – до 10 000 м³/сут.

Для проектирования сооружений и аппаратов механической очистки должны быть заданы:

- общее количество сточных вод, м³/ч;

- температура сточных вод, ^оС;

- периодичность образования сточных вод;

- тяжелые механические примеси, мг/л;

- нефтепродукты, масла, мг/л;

- плотность тяжелых и легких загрязнений, г/см³;

- кинетика осаждения механических примесей тяжелее и легче воды, при их расчетной концентрации в исходной воде;

- требуемая степень очистки, %, или допустимое содержание загрязнений легче или тяжелее воды, мг/л;

- гидравлическая крупность частиц, тяжелее и легче воды, которую необходимо выделить для обеспечения требуемой степени очистки, мм/с.

Гидравлическая крупность определяется по кривым кинетики отстаивания Э = f (t), полученными экспериментально отстаиванием сточной воды (определенной необходимой концентрации) в статических условиях в слое h, как правило, отличным от действительной высоты отстаивания в выбранном типе отстойника, поэтому для приведения полученных результатов к натурным подлежит перерасчет. Перерасчет производится по формулам:

, (8.18)

где K – коэффициент использования объема проточной части отстойника;

H₁ – глубина проточной части отстойника, м;

t₁ – продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторных условиях в слое h₁;

n₂ – показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения;

, (8.19)

где t₁ и t₂ – продолжительность отстаивания воды, с, в слояхсоответственно h₁ ≥ 200 мм, h₂ – h₁ ≥ 200 мм, в которых достигается требуемый эффект в цилиндрах диаметром не менее 120 мм.

Для промышленных температурных условий:

, (8.20)

где µ_лаб иµ_пр – динамическая вязкость воды (Па × с), при температурах лабораторных исследований и производственных условий соответственно.

Продолжительность отстаивания производственных сточных вод в цилиндре высотой 500 мм в зависимости от эффекта осветления представлена в табл. 8.5, а продолжительность отстаивания бытовых сточных вод в цилиндре в зависимости от эффекта осветления – в табл. 8.6.

Для конкретных сточных вод необходимы специальные исследования.

Опыт обследования промышленных предприятий показывает, что величина гидравлической крупности частиц u_о, которая должна быть выделена для обеспечения требуемой эффективности колеблется в пределах 0, 2-0, 5 мм/с, поэтому для ориентировочных расчетов отстойников величину u_о можно принять равной 0, 25-0, 3 мм/с.

Таблица 8.5

Продолжительность отстаивания производственных сточных вод в цилиндре высотой 500 мм в зависимости от эффекта ее осветления

Эффект осветления воды, %	Продолжительность отстаивания, с, взвешенных веществ при их концентрации, мг/л
коагулирующих	мелкодисперсных минеральных

	- - - -	- - -	- - - -	- - -	- -	-
Примечания: 1. Продолжительность отстаивания дана в статических условиях для температуры воды 20 ^оС. 2. Объемная масса мелкодисперсных минеральных взвешеннх веществ 2-3 г/см³.

Таблица 8.6

Продолжительность отстаивания бытовых сточных вод в зависимости от эффекта ее осветления при t = 20 ^оС

Эффект осветления воды, %	Продолжительность, с, при концентрации взвешенных веществ, мг/л

	- -	-	- -	- -

Рекомендуемые расчетные параметры отстойников представлены в табл. 8.7.

Таблица 8.7

Расчетные параметры первичных отстойников

Отстойник	Коэффициент использования объема K	Рабочая глубина отстойной части H, м	Ширина B, м	Скорость рабочего потока υ , мм/с	Угол днища к иловому приямку
Горизонтальный Радиальный Вертикальный С вращающимся сборно-распределительным устройством С нисходяще-восходящим потоком	0, 5 0, 45 0, 35 0, 85 0, 65	1, 5-4 1, 5-5 2, 7-3, 8 0, 8-1, 2 2, 7-3, 8	2Н - 5Н - - - -	5-10 5-10 - - 2u_о - 3u_о	0, 005-0, 05 0, 005-0, 05 - 0, 05 -
Примечания: 1. Коэффициент K определяет гидравлическую эффективность отстойника и зависит от конструкции водораспределительных и водосборных устройств; указывается организацией-разработчиком.

Таблица 8.8

Зависимость турбулентной составляющей от скорости рабочего потока.

υ
υ _tb, мм/с		0, 05	0, 1

Как видно в табл. 8.8, наиболее эффективны и конструктивны менее сложные отстойники с нисходяще-восходящим потоком и тонкослойные.

Первичные отстойники

Рис. 8.2. Вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком: 1 – труба для подвода воды; 2 – приемная камера; 3 – воронка для удаления плавающих веществ; 4 – зубчатый водослив; 5 – распределительный лоток; 6 – лоток для сбора очищенной воды; 7 – кольцевая перегородка; 8 – отвод осадка

Вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком и с перефирийным впуском жидкости различаются лишь конструкцией выпуска и выпускных устройств (рис. 8.2, 8.3). Однако они имеют в 1, 3-1, 5 раза большую производительность, чем вертикальные отстойники с центральной трубой. Радиус вертикальных отстойников рассчитывают по формуле

, (8.21)

где k – коэффициент использования объема, равный 0, 65-0, 7.

Радиус отстойника с периферийным выпуском воды принимают равным до 5 м. Ширину кольцевой зоны определяют по формуле

, (8.22)

где w – скорость входа воды в рабочую зону, равная 5-7 мм/с.

Рис. 8.3. Вертикальный отстойник с периферийным впуском: 1 – подвод воды; 2 – водораспределительный лоток; 3 – струераспределительная стенка; 4 – кольцевой водосборный лоток; 5 – отвод воды; 6 – отражательное кольцо; 7 – труба для вывода осадка.

Рабочая глубина отстойника равна 8 δ, заглубление струенаправленной стенки 0, 7 Н; ширина отражательного кольца 2 δ; скорость воды в лотке 0, 4-0, 5 мм/с; радиус внутренней стенки кольцевого водосборного лотка с зубчатым водосливом 0, 5 R; удельная нагрузка на водослив 6 л/(м · с); угол наклона стенок конусной части во всех конструкциях вертикальных отстойников не менее 50^о. Осадок удаляется под гидростатическим давлением.

Производительность отстойника с нисходяще-восходящим потоком определяют по формуле

q = 1, 41KD²u_о, (8.23)

Основными конструктивными параметрами для отстойников с нисходяще-восходящим потоком являются:

- площадь нисходящего потока равна площади зоны восходящего;

- высота перегородки, разделяющей зоны, равна 2/3 высоты отстойной зоны;

- уровень верхней кромки перегородки выше уровня воды на 0, 3 м;

- угол наклона конического днища равен 50-60^о;

- распределительный лоток переменного сечения внутри разделительной перегородки. Начальную площадь сечение лотка расчитывают на скорость потока 0, 5 м/с, в конечную площадь сечения не менее чем на 0, 1 м/с;

- для равномерного распределения воды кромки водослива распределительного лотка выполняют в виде треугольных водосливов через 0, 5 м.

Отстойники-осветлители

Отстойники-осветлители применяю для снижения содержании в сточных водах труднооседающих веществ. В результате совмещения процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации сточной воды через слой взвешенного осадка эффективность очистки достигает 70 %.

Имеются конструкции осветлителей как с предварительной коагуляцией и агрегацией вод, так и без таковых, с совмещением этих процессов в одном аппарате. Широко применяют осветлитель с естественной аэрацией (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Отстойник-осветли-тель: 1 – камера флокуляции; 2 – отстойная зона; 3 – лоток для сбора осветленной воды; 4 – центральная труба; 5 – лоток для отвода плавающих веществ; 6 – трубопровод для удаления осадка

Внутри отстойника имеется камера флокуляции, в которую через центральную трубу поступает сточная вода. В камере флокуляции происходит эжекция воздуха, частичное окисление органических веществ, хлопьеобразование и сорбция загрязнений.

В отстойной зоне вода проходит через слой взвешенного осадка, где задерживаются мелкодисперсные примеси. Выпавший осадок удаляется под действием гидростатического напора. Размеры типовых осветлителей с естественной аэрацией приведены в табл. 8.9.

Таблица 8.9

Размеры типовых осветлителей с естественной аэрацией

Диаметр, м	Высота части, м	Объем, м³	Производительность, м³/ч, при времени отстаивания 1, 5 ч и числе осветлителей
цилиндрической	кони-ческой	рабо-чий	строитель-ный
	4, 2 4, 2	5, 0 5, 1

При проектировании число осветлителей принимают не менее двух. Раз

Рис. 8.5. Отстойник-осветли-тель взвешенного слоя: 1 – трубопровод для подачи сточной воды; 2 – решетка; 3 – осветлитель; 4 – окно перелива; 5 – вывод осветленной воды; 6 – отстойник; 7 – трубопровод для удаления осадка

ность уровней воды в подающем лотке и осветлителе (для обеспечения аэрации) составляет 0, 6 м. Объем камеры флокуляции должен обеспечить 20-минутное пребывание в ней воды. Глубина камеры 4-5 м. Скорость движения воды в центральной трубе 0, 5-0, 7 м/с, длина трубы 2-3 м.

Существуют отстойники-осветлители с предварительной дезагрегацией частиц во взвешенном слое (рис. 8.5).

Скорость осаждения в отстойнике может быть рассчитана по зависимостям

при ε > 0, 7

= u_оε 10^{-1, 82(1 – ε )}, (8.24)

при ε < 0, 7

= u_о , (8.25)

где ε – доля жидкости в отстойнике;

u_о – гидравлическая крупность частицы, мм/с.

Для нешарообразных частиц, скорость стесненного осаждения:

u_ст = φ · , (8.26)

где φ – коэффициент формы частицы.

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 10 11 121314 15 Следующая ⇒