Сооружения механической очистки сточных вод. Горизонтальные песколовки

Горизонтальные песколовки с круговым движением воды рассчитываются по аналогии с горизонтальными песколовками с прямолинейным движением воды. Сточные воды для осветления направляются по периферийному осадочному желобу. Твердые минеральные частицы проваливаются через щель в желобе шириной 0,10—0,15 м и осаживаются в конической части. Особенно целесообразно их применять в комплексе с бункером для песка. Такая схема эксплуатации позволяет полностью механизировать удаление песка при помощи гидроэлеваторов. Длина пути прохода сточной воды в песколовках с круговым движением принимается равной длине окружности, проведенной по оси осадочного желоба. Эксплуатационная нагрузка на поверхность песколовки может быть принята в размере от 45—50 до 75 м3/м2-ч. Содержание песка в осадке доходит до 75% при зольности 81 — 93%.

Аэрируемые песколовки применяются для осаждения пескз с малым содержанием органических примесей. Они изготовляются в виде удлиненных резервуаров. Вдоль одной из стенок на уровне 0,2—0,8 м от отметки дна по всей длине песколовки устанавливаются аэраторы, под которыми устраивается осадочный лоток. Для обеспечения сползания осадка в лоток днищу придают уклон в пределах i=0,l-0,5.

Расчет аэрируемых песколовок должен обеспечить вращательную скорость по периметру поперечного сечения песколовки от 0,25 до 0,30 м/сек и поступательную — от 0,01 до 0,1 м/сек. Сточная вода должна быть в песколовке не менее 1,0 и не более 3,0 мин.

Для поддержания вращательной скорости в пределах указанных величин необходимо подавать 2—3 м3/ч воздуха на 1 м2 поверхности песколовки.

Вращательная скорость в песколовке не зависит от неравномерного притока сточных вод и является постоянной. Это указывает на возможность непрерывного поддержания во взвешенном состоянии органических загрязнений, исключая выпадение их в осадок вместе с песком. Одновременно поступательно-вращательное движение способствует трению песчинок, в результате чего происходит разделение песка и обволакивающих его органических загрязнений, что способствует выделению на песколовке до 90—95% песка, свободного от органических примесей.

Эффект работы аэрируемых песколовок очень высок, что положительно сказывается на работе последующих сооружений.

Расчет аэрируемой песколовки производят по формулам

где О — общая расчетная площадь песколовки, м2; Q — расчетный расход сточных вод, м3/сутки; Va — поступательная скорость, 0,01—0,1 м/сек;

Здесь w — площадь одного рабочего отделения песколовки; m — количество рабочих отделений.

При условии B/H =1 НВ = w, м2 или H2 = w, м2.

Отсюда

где h — глубина осаждения песчинки расчетной крупности при одном обороте вращения; U0 — гидравлическая крупность песка, мм/сек (см. табл. 43),

где n — количество оборотов для осаждения песчинки расчетной крупности при достижении 90% улавливания песка. При условии Н=В формула имеет вид

где t1 — продолжительность одного оборота вращения сточных вод, сек;

Vr — горизонтальная вращательная скорость движения воды в песколовке, 0,25—0,30 м/сек;

здесь t — продолжительность пребывания сточных вод в песколовке, сек;

h — время на ввод воды в песколовку до начала вращения рекомендуется 10 сек;

Песковые площадки устраивают для сбора, обезвреживания и временного хранения песка. Размеры площадок принимают из условий напуска песка слоем до 5,0 м в год. Подсушенный песок периодически вывозят. Карты площадок ограждают валиками высотой 1—2 м, основание дренируют. Размеры площадок определяют высотой напуска песка в зависимости от климатических условий.

Снижение загрязнений в сточных водах, прошедших очистку на песколовках, составляет по взвешенным веществам 3—5%, по БПК — 5, по бактериальным загрязнениям — 10%.

Гидроциклоны (рис. 10). Предназначаются для осветления сточных вод от взвешенных частиц (в основном от песка и земли). Преимущества гидроциклонов перед горизонтальными отстойниками: высокая производительность на единицу объема аппарата, небольшие затраты на строительство, простота эксплуатации, а также возможность осветления ими воды в системе оборотного водоснабжения.

Рис. 10. Схема работы напорного гидроциклона: 1 — крышка гидроциклона; 2 — подающий трубопровод; 3 — отверстие выпуска осадка; 4— отводящий трубопровод.

Гидроциклоны могут работать на свободный излив или с остаточным напором.

Работа гидроциклонов на свободный излив считается безнапорной, в этом случае отметка переливных гребней должна устанавливаться выше последующих сооружений из условий самотека. Режим работы гидроциклонов, характеризующийся остаточным давлением воды на выходе, рассматривается как напорный. Поэтому сточные воды, прошедшие очистку в напорных гидроциклонах, на последующие сооружения подаются под определенным напором.

Технологические показатели работы гидроциклонов зависят от характеристики режима их работы. Эффективность работы безнапорного гидроциклона по задержанию взвешенных веществ на 10,8% выше, чем у напорного. При этом основной показатель работы—гидравлическая крупность частиц сопротивления у безнапорного гидроциклона составляет 0,11, а у напорного — 0,19 мм/сек [8].

Оптимальные параметры гидроциклонов и гидравлической крупности задерживаемых ими частиц приведены в табл. 44.

Расчет гидроциклонов сводится к определению производительности, крупности частиц задерживаемых примесей и основных размеров. Производительность Q можно определить по формуле

где К — коэффициент производительности, зависящий от конструкции гидроциклона;

D — диаметр гидроциклона, см;

d — диаметр отводящего патрубка, см;

g — ускорение силы тяжести, 9,8 м/сек2;

H1 — напор в подводящем патрубке, см вод. ст.;

Н2 — напор в отводящем патрубке, см вод. ст.

Минимальную крупность взвешенных частиц 6, уходящих в слив, определяем по формуле А. М. Поварова

где d1 — диаметр питающего отверстия, см;

фх — коэффициент изменения окружной скорости, определяемой отношением скорости движения воды на расстоянии от оси гидроциклона, равному радиусу водоотводящего отверстия, к скорости движения очищаемой воды в плоскости ее подвода. Для приведенной на рис. 10 конструкции гидроциклона коэффициент фх находится в зависимости

м — вязкость пульпы, пз;

h — высота центрального потока, принимаемая 2/з всей высоты гидроциклона, см; р-р0—плотность твердой и жидкой фаз сточных вод, г/см3.

Таблица 44. Соотношение размеров гидроциклонов и гидравлической крупности частиц<

Технико-экономические сравнения показывают, что применение напорных гидроциклонов в 10—15 раз сокращает капитальные затраты. Площади гидроциклонных установок составляют всего 0,5% площади отстойников на равную производительность.