под гидростатическим давлением, насосами, предназначенными для перекачки жидкости с большим содержанием взвешенных веществ, гидроэлеваторами, эрлифтами, ковшовыми элеваторами

А.И. Демков

Седиментационный анализ очистки воды

В данной статье приводится теоретические основы расчета отстойников и современные тенденции в конструирования данных аппаратов. Приведены примеры различных реализованных экологических программ.

Академик Б. Патон, защищая науку от национализма, приводит существенный аргумент об интернациональности науки: таблица Д.И. Менделеева не может быть украинской, казахской, русской – она принадлежит всем... Это важно для развития общества в целом, и устраивать заборы в науке по национальному признаку: чья продукция, чьи изобретения, чьи статьи, чьи сертификаты, в какой стране произошла защита диссертации и т. д не есть признак Разума и хорошего поведения. Мы должны интегрироваться в науке на сильных мировых технических языках, таких как русский, немецкий, английский, французский. Поэтому, на постсоветском пространстве должен быть интернациональным языком русский. Перейти с русского на английский довольно легко: имеется большой политехнический словарь на 200 000 слов и выражений. Развить другие национальные языки на такой уровень не возможно, т. к. для этого надо иметь эксклюзивную национальную научную базу, а в настоящем финансирование на науку идет в доли процента от затратной части госбюджета.
«О чем это я?» - спросите Вы. Все в этом мире тесно взаимосвязано. Не могут быть стандарты национальные лучше общепризнанных интернациональных, только по признаку, что мои национальные стандарты (например, в области экологии) более строгие, чем скажем в соседней стране или у ВОЗ. К чему это может привести? Неоправданно завышение стандартов в области экологии может привести к обратному эффекту. Для того, чтобы построить дешевые очистные сооружения – будут строиться более дорогие по стоимости и себестоимости эксплуатации. Это ляжет бременем на госбюджет и благосостояние населения. Те очистные сооружения, которые можно было бы спроектировать и построить на реальных условиях – чиновники из Минрыбхоза, Минприроды не дадут: нормы не позволяют их согласовать В результате, очистить промышленный сток на разумную стоимость проекта не могут, и загрязнение водной среды неочищенными стоками годами продолжается. Где логика? Кому это выгодно?
Перейдем к примерам. На р. Нева и ее притоках (например, р. Большая Охта) можно наблюдать, как на поверхности плавают нефтепродукты. Причем это не меняется к лучшему с годами. Можно эту проблему решить? Да, но денег на это нет... Экопортал писал о том, что в Феодосии неочищенные бытовые стоки сбрасываются на берег Черного моря без всякой очистки. Ситуация отличается лишь географически... Для решения в инженерном плане этих проблем и посвящается данная статья. В ней будут рассмотрены важные проблемы конструирования отстойников – основном элементе технологической схемы.

Седиментационный анализ очищаемых стоков
Классические очистные сооружения в технологической схеме обязательно ставят первым технологический элемент - отстойник. Перед отстойником, при очень загрязненности стоков, могут добавляться такие элементы как гребенка и песколовка. Это мы наблюдаем в технологических схемах при очистки бытовых стоков городов.
Для того, чтобы понять физическую сущность процессов, происходящих в них, рассмотрим теорию седиментации (отстоя) при очистки загрязненных стоков. При дефиците в настоящем времени технической литературы это будет не лишним занятием.
Седиментация – наиболее простой способ выделения из сточных вод грубодисперсных примесей, которые под действием гравитационной силы оседает на дне отстойника или всплывают на ее поверхность. Кинетика осаждения полидисперсной взвеси представлена нами на рис. 1. Если в прозрачный цилиндр налить полидисперсную смесь, то процесс осветления будет происходить следующим образом. Через некоторый промежуток времени образуются шесть качественно отличающихся слоев: 1 – очищаемая вода; 2,3 – слои сгущенной суспензии взвешенных веществ (ВВ) и нефтепродукта (или других легких жидких фракций); 4,5 – слои пленочного нефтепродукта и осадка; 6 – слой осветленной воды. Во времени эти слои будут или увеличиваться или уменьшатся, как показано на рис. 1. В конечном времени отстоя останутся три слоя: 4 – пленочный нефтепродукт, 6 – осветленная вода, 5 – осадок, т.е. когда исчезнут свободное 1 и стесненное 2,3 осаждение. На рис.1 показан уровень возможного отбора очищенной воды, если это происходило бы на реальном отстойнике. Влияние различных факторов на работу статических и динамических отстойников, в основном, определяют экспериментально, причем все эксперименты проводят в состоянии покоя сточных вод. Первые такого рода работы проведены Штейенрангелем и потом П. С. Беловым, которые установили закономерность, что в течение 5 мин процесс отстаивания идет интенсивно, а затем замедляется [1]. С. М. Шифриным были проведены исследования по осаждению взвешенных веществ в цилиндрах диаметром 76 мм и высотой от 300 до 2500 мм [2,3]. Была получена формула для определения эффекта осветления сточных вод от различных факторов:

13 EMBED Equation.3 1415,
где kt – концентрация взвешенных веществ после отстаивания сточных вод в течение времени t; k0 – концентрация взвешенных веществ в исходной сточной воде; Э – эффект осветления сточной воды; u0 = h/t; h – высота слоя сточной воды; А = 1,75-5,75·10- 4 ·k0 и В= 0,21, из которой следует, что эффект осветления сточных вод зависит от гидравлической крупности и начальной концентрации и не зависит от высоты столба сточной жидкости.
При равномерном движении скорость U сферической частицы диаметром d более
0,1 мм описывается уравнением Стокса:

13 EMBED Equation.3 1415

где
· - плотность частицы,
·0 - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести;
· - динамическая вязкость.
Данное уравнение получено из условий осаждения одиночной частицы в безграничном пространстве в статически неподвижной системе, поэтому достоверность полученных результатов зачастую требует поправки. Так, в случае, если силы вязкости превышают силы инерции или они близки по своим значениям, уравнение Стокса позволяет получить приемлемые результаты. Если это условие нарушается, то наблюдается отклонение расчетных данных от фактических (4(.
Таблица 1. Скорость осаждения кварцевых частиц в воде при t =20
·С
Диаметр частиц
d, мм
Число
Re
Скорость осаждения по данным различных авторов, мм/с



Стокса
Алена
Ретингера
Уравнение
Re2
·
Фоменко
Фактически

0,156
0,234
0,315
0,41
2,64
6,80
9,75
16,80
21,8
49,2
89,2
151,1
26,1
39,1
52,7
68,6
88,2
108,1
125,4
143,0
19,9
38,6
55,5
68,3
15,3
27,1
35,3
44,5
17,0
29,0
31,0
41,0

При осаждении частиц возникают множество физических явлений. В соответствии с классификацией различают термодинамические и кинетические факторы агрегативной устойчивости дисперсных систем. Так как движущей силой коагуляции является избыточная поверхностная энергия, то основными факторами, обеспечивающими устойчивость дисперсных систем (при сохранении размера поверхности), будут те, которые снижают поверхностное натяжение. Эти факторы относят к термодинамическим. Они уменьшают вероятность эффективных соударений между частицами, создают потенциальные барьеры, замедляющие или даже исключающие процесс коагуляции. Чем меньше поверхностное натяжение, тем ближе система к термодинамически устойчивой. Однако это совсем не значит, что в агрегативно - неустойчивой системе с уменьшением поверхностного натяжения обязательно снижается скорость коагуляции, так как последняя зависит, кроме того, и от кинетических факторов.
Кинетические факторы, снижающие скорость коагуляции, связаны, в основном, с гидродинамическими свойствами среды: с замедлением сближения частиц, вытекания и разрушения прослоек среды между ними.
Осаждаясь частицы влияют друг на друга, вызывая в одном случае ускорение, в другом – замедление.Поэтому при расчетах вводятся поправки на концентрацию. Так, А. Энштейн предложил для этого случая следующую формулу для стесненной скорости осаждения Uст при концентрации взвеси С:

13 EMBED Equation.3 1415
Поправка Энштейна Кэ зависит от концентрации взвеси С, так для гидроокиси алюминия при С = 0,05 г/л - Кэ = 0,981, для С= 50 г/л - Кэ = 0,42.
При осаждении двух сфер, расположенных одна над другой, согласно теоретическим исследованиям М. Смолуховского, наблюдается ускоренное осаждение. В этом случае отмечается увеличение скорости осаждения второго тела. Из исследований это увеличение может быть до 35%.
На твердой частице, погруженной в воду образуется тонкий им мобилизационный слой жидкости толщина которого колеблется от 0,03 мкм до 0,4 мкм, а в среднем составляет 0,15 мкм. Этот фактор является важным для осаждения частиц менее 10 мкм, т. к. плотность агрегированной частицы существенно меняется: например, для кварцевой частицы – так эта плотность для частицы в 0,1 мкм уменьшается в 63, 5 раза и частица становиться близкой к сединентационно – устойчивой системы.
Для динамических отстойников важным фактором для осаждения частиц имеет турбулентность очищаемых стоков. Особенно существенно это наблюдается при подачи сточных вод в отстойник (1-я зона), когда надо распределить воду по всему живому сечению, а также и в месте выхода очищенных вод из отстойника (3-я зона). Поэтому гидравлика осаждения в этих зонах не рассматривается. Выбираем только рабочую, вторую зону. По рекомендации П.И. Пискунова, влияние турбулентности в этой зоне будет определяться из уравнения:

13 EMBED Equation.3 1415
где Vz – взвешивающая составляющая скорости потока; V - скорость потока; n - коэффициент шероховатости стен и днища; H - глубина потока.
Другие исследователи предлагают аналогичную формулу
13 EMBED Equation.3 1415 (1)
где k - коэффициент пропорциональности, V - скорость движения потока в отстойнике; Н - глубина потока; x и y - эмпирические коэффициенты.
По данным М.А. Великанова, А.И. Гостунского, В.Г. Глушкова, Д.Я. Соколова, С.Ф. Савельева и других, значение этих коэффициентов колеблются в пределах: k = 0,05 - 1,5; х = 0,75 – 1; y = 0,2 - 0,5.
В приближенном виде значение 13 EMBED Equation.3 1415 составит 13 EMBED Equation.3 1415V, а наименьшее, согласно СНиП I I-31-74, следует принимать не ниже 1/3 скорости осаждения частицы U.
По данным А. И. Жукова при малых скоростях потока (до 10 мм/с) влияние 13 EMBED Equation.3 1415 будет настолько мало, что им можно пренебречь. Кроме того, также можно не учитывать и фактор высоты потока. Формула (1) справедлива при скоростях V = (0,2 - 0,7) м/с, в то время как в горизонтальных отстойниках скорости много меньше (примерно 0,01 м/с). Поэтому для определения добавочного сопротивления рекомендуется пользоваться графиком, представленным на рис. 2.(1(.

Рис. 2 - График зависимости вертикальной составляющей скорости потока w от скорости потока v в отстойнике.

Горизонтальная средняя скорость Vср движения воды в отстойнике:
Vср = Q/BH
При определении необходимой площади отстаивания (F) рекомендуется ряд эмпирических уравнений, устанавливающих взаимосвязь площади с нагрузкой:
F = KQ
где К - коэффициент, рекомендуемый для промышленных стоков (0,5 – 4) и бытовых – (2 - 3,5); Q - расход.
Для горизонтальных прямоугольных отстойников имеются рекомендации, касающиеся их конструктивных и технологических параметров. Конструктивные размеры рекомендуют принимать следующими: глубина рабочей части Н = 1,5 ( 4 м; ширина – 2Н( 5Н м; длина – 8Н ( 20Н (17(. При отстаивании сточных вод, содержащих медленно оседающие взвеси (например, органические), расчетную глубину отстаивания следует принимать минимальную – 1,5 и даже 1,2 м. Днище отстойника устраивают с продольным уклоном не менее 0,005 против движения воды, в сторону илового приямка. Наклон стенок илового приямка к горизонту следует принимать не менее 50(. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике не должна превышать 12 мм/с, а при отстаивания органических взвесей она не должна превышать 1,5(2 мм/с. Охватывающая скорость осаждения органического шлама редко превышает 0,5 мм/с, а часто находится в пределах 0,05 ( 0,2 мм/с. Если основная масса взвешенных веществ состоит из хлопьев гидратов окислов железа, алюминия и других, образующихся при нейтрализации либо коагулирования сточных вод, то охватывающая скорость осаждения может быть принята, при отсутствии опытных данных, равной 0,4 ( 0,6 мм/с, а горизонтальная скорость движения воды – 3 ( 5 мм/с (17(.
Проведенные исследования во ВНИИ ВОДГЭО показали, что при очистке сточных вод от нефтепродуктов, целесообразно выделять нефтяные частицы гидравлической крупностью 0,7 мм/с и более, т.е. фракционный состав капелек нефти 80 – 100 мкм [17, стр. 72]. Средняя скорость горизонтального движения воды в нефтеловушки Uср обычно принимается в пределах 4 ( 6 мм/с, степень задержания нефтепродуктов при этом составляет соответственно 70 – 60%. Рекомендованная гидравлическая нагрузка нефтеловушки до 4 м3/м2 в 1ч [21].
По длине горизонтального отстойника можно выявлять три зоны, рис. 3: 1) зону входа в отстойник; 2) зону плавного течения и 3) зону выхода из отстойника.
Первая зона простирается от струенаправляющей стенки до точки 13 EMBED Equation.3 1415, где поток занимает все живое сечение отстойника.
Вторая зона простирается от точки 13 EMBED Equation.3 1415 до точки 13 EMBED Equation.3 1415, где поток начинает сужаться.
Третья зона занимает пространство от точки 13 EMBED Equation.3 1415 до выходного отверстия (в стенке) из отстойника. Скорости движения частиц в каждой зоне рассчитывают исходя из гидродинамических особенностей потока в данной зоне.
Длина участка, на котором будет происходить наиболее неравномерное распределение скорости по глубине потока, зависит от таких факторов, как конструкция водораспределительных и водосборных устройств, глубина отстойника, его длина, начальной скорости движения воды при входе в отстойник и др.

Рис..3. - Расчетная схема движения воды в нефтеловушке:
а – по А. И. Жукову, б – по С. М. Шифрину
Аргументы для применения тонкослойного отстаивания, физический смысл заключается в уменьшении высоты потока при сохранении той же скорости его движения. Таким образом, речь идет о рабочей зоне отстойника и физической целесообразности разделить поток в вертикальной плоскости на составляющие – тонкослойные элементы.
«Как показали исследования, в движущемся двухфазном потоке, представленном неустойчивой системой, осаждение взвеси протекает не в виде отдельных частиц, а в виде их облака. При этом в начальный период отстаивания интенсивное перемещение облака в нижний слой потока вызывает перераспределение скоростей, что приводит к образованию слоев различной плотности. Так, в нижней части потока формируется зона с повышенными скоростью и содержанием твердой фазы. В этой зоне, в отличие от всего потока, в силу высокой концентрации частиц возникает стесненное осаждение, в результате чего время отстаивания затягивается и придонный слой сохраняется по всей длине, вызывая тем самым вынос взвеси из сооружения. В верхних слоях потока возникает обширная область осветленной воды в виде крупномасштабного вальца, двигающаяся в противоположном направлении. При этом, чем выше начальная концентрация взвеси, меньше скорость жидкости и более глубокое сооружение, тем интенсивнее деформируется поток.
Гидродинамическое взаимодействие частиц с жидкостью необходимо рассматривать потому, что оно предопределяет сопротивление падающих частиц, перенос частицами жидкости и лежит в основе процессов разделения суспензии.
С позиции теории пограничного слоя неразрывно связано возникновение возвратного течения вблизи стенки, что влечет за собой вынос жидкости из пограничного слоя во внешнее течение (дорожка Кармана). В этом случае (Re = 600 - 5000) образуются вихри, которые отрываются от тела и уносятся течением вниз.
Спутные течения за телами при Re < l описаны уравнениями Навье-Стокса, а перенос вихрей - уравнениями В. Р. Иенса. Однако за движущимися телами, кроме вихревых зон, образуются значительные слои потенциального течения, представляющие наибольший интерес при оценке процесса разделения суспензии и переноса ею количества движения» [4].
Было установлено, что наличие взвеси в безнапорных потоках приводит к перераспределению скоростей по их сечению и к созданию придонных и поверхностных течений.
«Донные течения представляют собой мутный поток, имеющий большую плотность, чем вода. Опускаясь в нижние слои, он движется с большей скоростью по направлению к выходу из сооружения. Особенностью донных течений является то, что они способны уносить частицы d< 120 ч 20 мкм на большие расстояния. Экспериментальные исследования донного потока показали, что по концентрации твердых примесей он неоднороден и по направлению движения его можно разбить на две части: нижнюю и верхнюю. Нижняя часть потока движется по направлению к выходу и содержит в себе более 95% твердой фазы с высотой, Н, 0,3 - 0,4 м. В этой части потока скорость изменяется по вертикали, увеличиваясь по мере удаления от дна и далее снова уменьшаясь. При этом максимум скорости располагается на глубине 0,70,8 Н. Верхняя часть потока, т. е. слой чистой воды, представляет собой поток, в котором во всех случаях образуются поверхностные течения. Ряд исследователей показали, что образование донных потоков соответствует минимальной концентрации взвеси 0,5 г/л для некоагулируемой и 0,05 г/л для агрессирующей взвеси. Расход жидкости в придонном слое зависит, прежде всего, от дисперсности оседающих частиц, и достигает максимума в интервале чисел Рейнольдса l < R < 5.
На основании изложенного механизм образования придонного течения можно представить следующим образом. Спутные течения, образованные падающими частицами, имеют определенную кинетическую энергию и, опускаясь в придонную область, увеличивают в ней скорость движения. Часть энергии спутных течений диспергируется, а оставшаяся способствует движению в направлении наименьшего сопротивления. Осевшая взвесь, при своем движении перемещает жидкость из верхних слоев в нижние, прижимает поток к днищу, увеличивая тем самым его транспортирующую способность и образуя циркуляционные токи, которые в свою очередь приводят к обратному движению чистой воды в верхних слоях осадочных бассейнов. Величина донных и обратных течений в них находится в прямой зависимости от концентрации взвешенных веществ и общей высоты потока» [4].
Создание ламинарного режима в обычных нефтеловушках представляет сложную проблему. Чем больше высота отстойника, тем больше времени для всплытия частицы на поверхность воды. А это, в свою очередь, связано с увеличением длины отстойника, возрастает стоимость отстойников. Несмотря на простоту прямоугольных отстойников интенсифицировать их работу довольно сложно, т.к. с увеличением размеров отстойников их гидродинамические характеристики ухудшаются. Проблема была решена на основании идеи тонкослойного отстаивания в тонком слое, известная по работам Хазена, и затем экспирементально подтверждена Н. Фишерстромом, И. Добряковым, Р. Кэмпом, В. Радзигом [4].
Такое положение привело к разработке и созданию тонкослойных отстойников [19 - 31].
По конструкции их можно разделить на пластинчатые и, реже, трубчатые.

Рис.4. - Конструкции отстойников с пластинчатыми и трубчатыми тонкослойными элементами (17(.
На наш взгляд более перспективны первые. Пластинчатые отстойники состоят из ряда параллельных пластин, между которыми движется вода. В зависимости от направления движения воды и движения выпадающего (всплывающего) осадка отстойники делятся: на прямоточные, в которых направление движения воды и осадка совпадают; противоточные, в которых вода и осадок движутся навстречу друг другу; перекрестные, в которых вода движется перпендикулярно к направлению осадка. На рис. 5 [5] представлен график по результатам испытания отстойников с расстоянием между пластинами h = 12 ( 100мм. Сточную воду, содержащую 450 мг/ дм3 взвеси, обрабатывали сернокислым алюминием (100 мг/дм3) с добавкой 0,5 мг/ дм3 полиакриламида

Рис. 5. - График зависимости эффективности седиментации воды в пластинчатом отстойнике от его длины и расстояния между пластинами

Скорость движения воды в отстойнике составляла 10 м/ч, время пребывания ее (при длине отстойника 2,5м) около 15 мин.
Для глубокой очистки воды от нефтепродуктов во Франции (31( применены нефтеловушки, выполненные в виде тонкослойных элементов из гофрированного стеклопластика, с расстоянием между полками 19 мм, установленными под углом 45(. При габарите установки 1х1х1,75 (м) ее производительность доведена до 20 м3/ч, остаточное содержание нефти не превысило
30 мг/дм3.
Преимущество тонкослойных отстойников заключается в их эффективности, т. к. гидравлическая нагрузка возросла до 10 м3/м2·ч [5], экономичности вследствие небольшого строительного объема, возможности использования пластмасс для тонкослойных элементов. Однако, к недостаткам его следует отнести. В производственной деятельности редко используются тонкослойных элементов в отстойниках. Возможно, это связано с удорожанием строительства и эксплуатационных затрат на обслуживание.
Различают следующие термодинамические и кинетические факторы устойчивости дисперсных систем [5]: электростатический, адсорбционно-сольватный, энтропийный, структурно-механический, гидродинамический, смешанные факторы.
Над проблемами эффективности отстаивания сточных вод работали Демура М.В., Жуков А.И., Калуцин В.И., Карпинский Ю.И., Карелин Я.Г. , Роев Г.А., Мангайт И.Л, Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Пантелят Г.С., Шифрин С. М., Яковлев С.В. и многие другие. [6-19].
В технологии очистки воды седиментацией применяются различные устройства для осветления воды: песколовки, гидроциклоны, усреднители, отстойники (прямоугольные, круглые).

Динамические отстойники

Динамические отстойники от статических отличаются тем, что примеси, находящиеся в воде, выделяются при движении очищаемых стоков.
«Тонкослойные отстойники, имеющие глубину 0,2 - 0,3 м, применяются для осветления слабоконцентрированных производственных сточных вод. Конструктивно они оформлены в виде резервуаров с полочными или трубчатыми вставками (дренами), расположенными под углом, обеспечивающим естественное сползание осадка к шламосборнику. Технологический расчет таких отстойников производится аналогично расчету горизонтальных отстойников» [12]

В основу работы отстойников – нефтелолвушек положен слабо выраженный турбулентный режим (Re = 6000 - 8000) Экспериментальные данные показали, что эффект осветления зависит от числа Рейнольда: при увеличении турбулентности эффект осветления падает, см. рис.6:


Рис. 6. -График зависимости эффекта осветления Эф от числа Рейнольдса Re и угла наклона отстойника р (градус) [1]:
/ 5; //10; ///15; IV 10 (статический отстой)
наилучший эффект осветления получается при минимальном числе Рейнольдса;
при увеличении числа Рейнольдса с 500 до 2000 эффект осветления (очистки) нефтесодержащей воды снижается, но не очень заметно;
с переходом режима очистки в турбулентную область эффект очистки резко снижается;
чем выше число Рейнольдса (в турбулентной области), тем резче ухудшается процесс отделения нефтяных частиц;
с увеличением числа Рейнольдса увеличивается длина отстойника.
Основной вывод из проведенных исследований заключается в том, что теория лучшей коалесценции нефтяных частиц при малой турбу-лизации потока не подтвердилась. Поэтому в существующих нефтеловушках необходимо добиваться уменьшения числа Рейнольдса до
достижения ламинарного режима течения. Для некруглых труб число Рейнольдса можно определить по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415

где уср - средняя скорость потока по сечению; d - диаметр трубы;
· - кинематическая вязкость; Q - расход жидкости через поперечное сечение сооружения; R - гидравлический радиус; F - площадь поперечного сечения потока жидкости в сооружении;
· - периметр смачивания потока жидкости в сооружении.
«Из формулы следует, что для уменьшения число Рейнольдса необходимо сократить расход жидкости Q или увеличить периметр смачивания %, оставив постоянными параметры жидкости. Сократить расход жидкости через нефтеловушку при постоянном расходе сточных вод на производстве - значит увеличить число нефтеловушек. При снижении числа Рейнольдса с 8000 до 2000 необходимо вместо одной нефтеловушки установить четыре. Такое увеличение капитальных вложений и занятие дополнительных площадей, очевидно, нецелесообразно. Для увеличения смоченного периметра можно установить тонкие горизонтальные или вертикальные перегородки, однако в эксплуатации такие сложные конструкции не нашли широкого применения (выделено мной)». [1]
Таким образом, Г.А. Роев приходит к выводу, что для увеличения эффективности очистки необходимо увеличить смоченный периметр с установкой горизонтальных или вертикальных перегородок.
Надо отметить, что на практике чаще всего применяются противоточные тонкослойные элементы. Мне это было не совсем понятно в 80-х годах, не понятно и сейчас. Свои сомнения в целесообразности такого решения я задал при личной встрече Г.А. Роеву, на что он ответил, что эта конструкция оптимальна для отстойников, оборудованных донными скребковыми механизмами.... С теории оптимизации процесса седиментации резкое изменение направление потока очищаемых стоков в динамическом отстойнике приведет к турбулентности, а, следовательно, к уменьшению эффективности отстаивания. Таким образом, я вижу в этом проблему применения тонкослойного отстаивания прямоточного, противоточного типа для динамического отстойника, хотя это противоречит общественному техническому мнению.
К этой проблемы науки мы еще вернемся. Теперь необходимо оценить, а что говорит на эту тему СНиП 2.04.03-85 «КАНАЛИЗАЦИЯ. НАРУЖНЫЕ СЕТИ И СООРУЖЕНИЯ».
«6.57. Тип отстойника (вертикальный, радиальный, с вращающимся сборно-распределительным устройством, горизонтальный, двухъярусный и др.) необходимо выбирать с учетом принятой технологической схемы очистки сточных вод и обработки их осадка, производительности сооружений, очередности строительства, числа эксплуатируемых единиц, конфигурации и рельефа площадки, геологических условий, уровня грунтовых вод и т. п.
6.58. Число отстойников следует принимать: первичных - не менее двух, вторичных - не менее трех при условии, что все отстойники являются рабочими. При минимальном числе их расчетный объем необходимо увеличивать в 1,2-1,3 раза
6.61. Основные расчетные параметры отстойников надлежит определять по [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Таблица 31
Отстойник
Коэффициент использования объема Кset
Рабочая глубина части Hset, м
Ширина Bset, м
Скорость рабочего потока vw, мм/с
Уклон днища к иловому приямку

Горизонтальный
0,5
1,5-4
2Hset - 5Hset
5-10
0,005-0,05

Радиальный
0,45
1,5-5
-
5-10
0,005-0,05

Вертикальный
0,35
2,7-3,8
-
-
-

С вращающимся сборно-распределительным устройством
0,85
0,8-1,2
-
-
0,05

С нисходяще-восходящим потоком
0,65
2,7-3,8
-
2uo - 3uo
-

С тонкослойными блоками:
0,5-0,7
0,025-0,2
2-6
-
-

противоточная (прямоточная) схема работы
 
 
 
 
 

перекрестная схема работы
0,8
0,025-0,2
1,5
-
0,005

Примечания: 1. Коэффициент Кset определяет гидравлическую эффективность отстойника и зависит от конструкции водораспределительных и водосборных устройств; указывается организацией-разработчиком.
2. Величину турбулентной составляющей vtb, мм/с, в зависимости от скорости рабочего потока vw, мм/с, надлежит определять по [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].

Таблица 32
vw, мм/с
5
10
15

vtb, мм/с
0
0,05
0,1

6.62. Производительность одного отстойника qset, м3/ч, следует определять исходя из заданных геометрических размеров сооружения и требуемого эффекта осветления сточных вод по формулам: ...
6.63. Основные конструктивные параметры следует принимать:
а) для горизонтальных и радиальных отстойников:
впуск исходной воды и сбор осветленной - равномерными по ширине (периметру) впускного и сборного устройств отстойника;
высоту нейтрального слоя для первичных отстойников - на 0,3 м выше днища (на выходе из отстойника), для вторичных - 0,3 м и глубину слоя ила 0,3-0,5 м;
угол наклона стенок илового приямка - 50-55°;
б) для вертикальных отстойников:
длину центральной трубы - равной глубине зоны отстаивания;
скорость движения рабочего потока в центральной трубе - не более 30 мм/с;
диаметр раструба - 1,35 диаметра трубы;
диаметр отражательного щита - 1,3 диаметра раструба;
угол конусности отражательного щита - 146(;
скорость рабочего потока между раструбом и отражательным щитом - не более 20 мм/с для первичных отстойников и не более 15 мм/с для вторичных;
высоту нейтрального слоя между низом отражательного щита и уровнем осадка - 0,3 м;
угол наклона конического днища - 50-60(;
в) для отстойников с нисходяще-восходящим потоком:
площадь зоны нисходящего потока - равной площади зоны восходящего;
высоту перегородки, разделяющей зоны, - равной 2/3 Hset;
уровень верхней кромки перегородки - выше уровня воды на 0,3 м, но не выше стенки отстойника;
распределительный лоток переменного сечения - внутри разделительной перегородки. Начальное сечение лотка следует рассчитывать на пропуск расчетного расхода со скоростью не менее 0,5 м/с, в конечном сечении скорость - не менее 0,1 м/с.
Для равномерного распределения воды кромку водослива распределительного лотка следует выполнять в виде треугольных водосливов через 0,5 м;
г) для отстойников с тонкослойными блоками - угол наклона пластин от 45 до 60°.
6.64. Для повышения степени очистки или для обеспечения возможности увеличения производительности эксплуатируемых станций существующие отстойники (горизонтальные, радиальные, вертикальные) могут быть дополнены блоками из тонкослойных элементов. В этом случае блоки необходимо располагать на выходе воды из отстойника перед водосборным лотком.
6.66. Исходя из объема образующегося осадка и вместимости зоны накопления его в отстойнике, следует определять интервал времени между выгрузками осадка. При удалении осадка под гидростатическим давлением вместимость приямка первичных отстойников и вторичных отстойников после биофильтров надлежит предусматривать равной объему осадка, выделенного за период не более 2 сут, вместимость приямка вторичных отстойников после аэротенков - не более двухчасового пребывания осадка.
При механизированном удалени

Приложенные файлы

  • doc 7029167
    Размер файла: 904 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий