Дисципліни:

Споруди для механічного очищення стічних вод


« Лекції з дисципліни «Інженерні мережі та комунікації»

Решітки –споруджують для затримки великих відходів,які містяться устічній воді (ганчірок, паперу, частинок фруктів тощо).

Решітки встановлюють на шляху руху рідини поперек каналу, який підводить стічну рідину до очисної станції.

Кількість відходів, які затримують решітки залежить від ширини прозорів і форми стержнів. Решітка з прямокутними стержнями затримує найбільшу кількість відходів. Ширину прозорів перед очисними спорудами слід приймати 16 мм.

Решітка з механічним очищенням

Рис. 3. Решітка з механічним очищенням: 1 – решітка; 2 – граблі; 3 – ланцюг; 4 – транспортер

Якщо кількість відходів з решіток перевищує 0,1 м3/добу, то необхідно передбачити механічне видалення відходів, при цьому решітки очищують безперервно. Для цього застосовують механізовані граблі, які рухаються вздовж решітки на шарнірно-пластинчатім ланцюгу, а відходи, які знімаються з решітки передаються транспортером на подрібнювач. Подрібнені відходи скидають в потік стічної води.

Пісковловлювачі –споруди,які затримають мінеральні речовини,які перебувають у стічній воді:

• пісок;

• золу;

• глину;

• шлаки тощо.

Іноді влаштування пісковловлювачів обов’язкове, оскільки пісок та інші важкі мінеральні речовини негативно впливають на роботу відстійників.

Пісковловлювачі застосовують двох типів:

- горизонтальні –коли рух рідини в горизонтальному напрямку;

- вертикальні –коли рух рідини здійснюється вертикально вверх.

Горизонтальні пісковловлювачі виготовляють з бетону. Пісок в горизонтальних пісковловлювачах осаджують за рахунок зниження швидкості водяного потоку (рис. 4). Пісок видаляють вручну, або механічним способом (норій, гідроелеваторів тощо).

Горизонтальний пісковловлювач

Рис. 4. Горизонтальний пісковловлювач

При нормальній роботі горизонтального пісковловлювача можна осадити 65…75 % мінеральних забруднень.

Вертикальні пісковловлювачі складаються з робочої та відстійної частини. Осад випадає в конусну частину, а рідина піднімається вверх і, переливаючись потрапляє у відвідний лоток.

Вертикальний пісковловлювач

Рис. 5. Вертикальний пісковловлювач: 1 – напірна труба гідроелеватора; 2 – труба для подавання води до гідроелеватора; 3 – відвідний залізобетонний лоток; 4 – кільце змиву; 5 – гідроелеватор

Відстійники призначені для осадження нерозчинних і частковоколоїдних забруднень переважно органічного походження, при цьому виділяються завислі частинки (такі, що тонуть і такі, що плавають).

Відстійники бувають:

• горизонтальні;

• вертикальні;

• радіальні.

За призначенням відстійники бувають:

- первинні – для біологічного очищення;

- вторинні – для після біологічного очищення.

Горизонтальні відстійники –двосекційні(або більше секцій) прямокутні в плані резервуари, які мають скребки для очищення дна відстійника.

Горизонтальний відстійник

Рис. 6. Горизонтальний відстійник: 1 – лоток для жиру; 2 – пристрій для знімання жиру; 3 – пристрій для знімання мулу

Стічна рідина підводиться в передню частину, протікає вздовж відстійника до протилежного кінця і освітлену рідину зливають у відвідний канал.

На початку відстійника випадає більше відстою, чим в кінці, тому дно відстійника влаштовують з нахилом в сторону, яка протилежна до руху рідини.

На початку відстійника влаштовують приямок, в який поступає осад зі всього дна, звідки його видаляють.

Вертикальний відстійник –циліндричний залізобетонний резервуар зконічним дном. Стічна вода надходить через спеціальну трубу в нижній частині відстійника, звідки повільно підіймається вверх до переливного борту, а осад випадає на дно відстійника.

Вертикальний відстійник

Рис. 7. Вертикальний відстійник: 1 – мулова труба; 2 – труба для рівномірного подавання стічної води у відстійник

Нахил стінок резервуара повинен бути 450 до горизонту. Це роблять щоб осад краще сповзав до центру резервуара. Це дозволяє простіше ніж в інших відстійниках відділяти рідину від осаду.

Осад з конічної частини відстійника періодично видаляють через трубу для видалення мулу, опущену до основи відстійника. Верхній кінець труби виводять вище рівня стічної води для того щоб було простіше промивати та прочищати її. Мул виділяється під дією гідростатичного напору.

Радіальний відстійник –круглий в плані резервуар,який має глибинуне більше 4 м. Стічна вода надходить в центральну трубу, а з неї рухається в радіальному напрямку до периферійного жолоба, який збирає воду.

Дно відстійника має незначний нахил до центра. Частинки, які випали в осад згрібаються спеціальними шкребками, які закріплені на радіальній рамі, що обертається навколо центра. Приямок розташований в центральній частині і звідти осад по трубі видаляється під гідростатичним тиском або спеціальними насосами для подальшої обробки в метантенках.

Радіальний відстійник

Рис. 8. Радіальний відстійник

Радіальні відстійники будують діаметром не менше 16 м. Шкребок для мулу робить повний оберт за 20…30 хв.

Вибір типу відстійника:

• Горизонтальні відстійники – на очисних спорудах продуктивністю більше 15000 м3/добу. Допускається їх застосування і при меншій продуктивності очисних споруд, але при наявності ґрунтів з високим рівнем ґрунтових вод;

• Вертикальні відстійники – очисних спорудах продуктивністю до 30000 м3/добу (при одиночних відстійниках) і до 50000 м3/добу (при відстійниках з багатьма відділеннями).

• Радіальні відстійники – на очисних спорудах продуктивністю більше 20000 м3/добу.

Способи оброблення осаду

Однією з складних операцій під час очищення стічної рідини є видалення і оброблення осаду (мулу). Сирий неперегнилий осад небезпечний в санітарному відношенні, має неприємний запах і погано сохне. Неперегнилий осад непридатний до перевезення, що обмежує його використання.

Оброблення осаду бродінням широко застосовується на практиці. Оброблений осад втрачає запах гнилі, набуває зернисту структуру, добре віддає вологу під час сушіння.

Для оброблення осаду застосовують такі основні споруди:

- септики;

- двохярусні відстійники;

- метантенки.

Септик –відстійник,в якому одночасно відбувається освітленнястічної рідини і тривале зберігання та перегнивання осаду.

Септики розраховані на перебування в них стічної рідини протягом 2…3 діб. Тривалість зберігання осаду від 6 місяців до 1 року. Будова септиків проста, експлуатація нескладна. Септики споруджують для оброблення невеликої кількості стічної рідини окремих будинків, невеликих селищ тощо.

Двохсекційний септик з керамічних труб

Рис. 9. Двохсекційний септик з керамічних труб: 1 – труба для впускання стічної рідини; 2 – перепуск; 3 – труба для випуску стічної рідини

Септики можуть бути одно-, дво- та трьохкамерні. Основу септиків, як правило бетонують. Септики повинні знаходитись не ближче 30 м від споруд для забирання ґрунтових вод і не ближче 5 м від житлових будівель.

Іноді в септиках може бути пристрій для фільтрування (за допомогою шлаків, битої цегли тощо) з випуском освітленої рідини в ґрунт (рис. 9).

Підземним фільтруванням називають спосіб очищення побутовоїстічної води, яка проходить обробку в септику, шляхом розподілення її і фільтрації в ґрунт за допомогою дренажної мережі.

При експлуатації систем підземної фільтрації стічна рідина не забруднює повітря і не приваблює мух.

Систему підземного фільтрування рекомендується встановлювати на ділянки, які добре вбирають вологу (пісок, суглинок тощо).

Матеріалом для спорудження дренажної мережі є керамічні або інші труби діаметром 100 мм, які вкладають без герметизації швів.

Двохярусні відстійники –для освітлення стічної рідини,бродіння іущільнення осаду (рис. 10). Це циліндричні або прямокутні резервуари, в верхній частині яких розташовані один або кілька осадочних жолобів, які виконують функцію горизонтального відстійника. В жолоб випадають із води завислі частинки, які провалюються в мулову камеру для перегнивання.

Освітлена стічна вода направляється у водойму або для подальшого біологічного очищення. Нижня частина жолоба має нахил 500 і щілинки шириною 0,15 мм. Нижні грані осадочного жолоба перекривають одна одну на 0,15…0,25 мм. Така будова запобігає можливості зараження освітленої води продуктами гниття, які виділяються під час бродіння осаду.

Мулова камера відділена від жолобів (відстійників) так званим нейтральним шаром. Висоту цього шару приймають від низу щілини жолоба до верхнього рівня осаду в муловій камері приймають в 0,5 м. Нахил конічного дна камери роблять не менше 300 для того щоб краще сповзав мул.

Мул із двохярусного відстійника видаляють для просушування через труби 200 мм під тиском стовпа рідини.

Процес перегнивання осаду відбувається за 60…80 діб, при цьому його об’єм зменшується в два рази.

Двохярусні відстійники будують для очисних станцій продуктивністю до 10000 м3/добу.

Метантенки –циліндричні або прямокутні резервуари в якихвідбувається бродіння осаду, який поступає з первинних або вторинних відстійників (рис. 11).

Газ, який виділяється в результаті бродіння осаду збирається в газовому ковпаку, який розташований у верхній частині газонепроникного перекриття, звідки по газопроводу відводиться для використання.

Метантенк з нерухомим перекриттям

Рис. 11. Метантенк з нерухомим перекриттям: 1 – оглядовий люк; 2 – газопровід; 3 – змішувач; 4 – переливна труба; 5 – трубопровід для завантаження активного мулу; 6 – інжектор для підігріву метантенка; 7 – трубопровід для вивантаження забродженого осаду

Метантенки споруджують із залізобетону. Вони мають конічне дно і, як правило нерухоме перекриття, хоча останнє може бути рухомим плаваючим.

Для прискорення процесу бродіння осад підігрівають і перемішують. Підігрів осаду здійснюють вводячи в мулову камеру перегрітої пари або за допомогою змійовиків, по яких циркулює гаряча вода.

Перемішування сирого осаду із загальною масою дозрілого осаду здійснюють за допомогою насосів або ежекторів, які забирають мул з нижньої частини і подають в верхню частину гідроелеваторами або спеціальними змішувачами.

Свіжий осад з відстійника подається в метантенк зверху, а мул який перебродив видаляється з нижньої його частини по трубі на мулові ділянки для просушування.

Процес бродіння може бути:

мезофільний –при температурі330С;

термофільний –при температурі530С.

При зростанні температури в метантенках прискорюється процес

розпаду органічних речовин і як наслідок зменшується розмір споруд та скорочується термін знаходження в них осаду.

Метантенки бувають двох основних типів з: o жорстким перекриттям, яке не затоплюється; o плаваючим перекриттям.

Метантенки з плаваючим перекриттям мають ряд переваг над метантенками з жорстким перекриттям.

Газ який отримують можна використовувати в котельних установках. В метантенку на 1 м3 осаду отримують 12…16 м3 газу: 70 % метан і 30 % вуглекислий газ.

Обезводнення осаду здійснюють на мулових ділянках, які огороджені зі всіх сторін земляними валами (рис. 12). Мул, який перегнив в метантенку має вологість 94…97 % і тому на мулових ділянках його підсушують до вологості 75…80 %, для того, щоб його об’єм зменшився і його можна було транспортувати.

 Мулова ділянка

Рис. 12. Мулова ділянка: 1 – з’їзд на мулову ділянку (карту); 2 – дренажні труби; 3 – дорога; 4 – шибери; 5 – лоток для мулу; 6 – дренажний колодязь

Висота валиків навколо мулових ділянок становить 0,5…1,5 м, а ширина по верху не менше 0,7 м. Профільтровану воду відводять через дренаж, який встановлений в ґрунті. Якщо ґрунт водонепроникний (глина, суглинок тощо), то споруджують штучну основу з піску товщиною 0,2 м і шару щебеню або шлаку товщиною 0,2 м.

Ширину мулових ділянок приймають 10…20 м, а довжину залежно від місцевих умов. Місце мулових ділянок вибирають з таким розрахунком, щоб мул поступав самопливом.

На великих очисних станціях, або в разі відсутності можливості влаштувати мулові ділянки застосовують механічне обезводнення осаду за допомогою вакуум-фільтрів та термічного сушіння (рис. 13).

Схема обезводнення та термічного сушіння осаду

Рис. 13. Схема обезводнення та термічного сушіння осаду: 1 – заброджений осад; 2 – змішувач; 3 – відстійник для ущільнення мулу; 4 – резервуар відмитого осаду; 5 – мулова насосна станція; 6 – вакуумний насос; 7 – ресивер; 8 – змішувач осаду з коагулянтом; 9 – вакуум-фільтр; 10 – транспортер; 11 – барабанна сушарня; 12 – ківшовий елеватор

Вакуум-фільтр – це горизонтальний барабан,який обтягнутий капроновим або хлорвініловим матеріалом. Барабан розділений на декілька секторів і частково занурений в корито зі забродженим осадом. Барабан повільно обертається, а в тих секторах, які занурені в осад створюється розрідження. Як наслідок осад прилипає до матерії, а вода після проходження через матерію попадає в середину барабана і відводиться по трубі. Осад, який прилипає до тканини відділяють спеціальним ножем.

Після проходження вакуум-фільтра осад має вологість 78…80 %. Осад, який знятий з тканини підсушують до вологості 10…25 %. Існують різні методи сушіння осаду. Найчастіше використовують барабанні сушарні.

В барабанні сушарні подають димові гази з температурою на вході 700…8000. Гази, що виходять з температурою 2500 рекомендовано використовувати в теплообмінниках для підігріву осаду, який подають в метантенки.