Очистка сточных вод первичный отстойник. Отстойники в очистных системах. М. Иванов. Элементы горизонтальной конструкции

В системах очистки стоков и отходов используется отстойник для воды, который предназначен для того, чтобы крупные фракции осаждались на дне этого устройства, а нефтепродукты выводились для дальнейшей утилизации. Иными словами данное сооружение осуществляет механическое и биологическое очищение сточных вод.

Из названия этого устройства понятно, что песколовка задерживает песок и мелкие частицы отходов. Она является первичным отстойником и расположена вначале сложных систем очищения сточных вод. Если песок не удалить из воды, то последующие элементы будут им забиты.

Работа песколовки осуществляется при помощи нескольких способов:

• прямолинейное горизонтальное течение водного потока;
• горизонтальное круговое течение;
• вертикальное течение, направленное вверх;
• винтовое течение или поступательно-вращательное.

Все эти способы характеризуют движение и направление потока воды.

Винтовое течение потока может создаваться сжатым воздухом.

В начале песколовки размещены специальные решетки для того, чтобы задерживать крупные механические частицы.

Горизонтальный отстойник имеет наклонное дно. При этом поток воды на дне значительно замедляется, а песок, который расположен в нижней части потока, осаждается на дно. В дальнейшем песок убирают гидроэлеваторы.

Отстойник статического типа

Для удаления из воды многочисленных загрязнений нефтепродуктами существуют статические отстойники, работа которых происходит довольно медленно. Как правило, этот процесс длится до двух дней. Сточные воды поступают очень неравномерно, поэтому подобный способ очистки требует наличия большого водоема.

Без откачки нелегко отделить от воды примеси масел и других продуктов нефтеперегонки. Для ускорения процесса используют два и более буферных водоема. Сначала происходит их заполнение, затем, в течение определенного времени, происходит фаза отстоя. После этого происходит откачка загрязненных веществ.

Буферные водоемы предназначены для снижения концентрации загрязнения и частично загружают основной водоем при неравномерном поступлении сточных вод.

Основное достоинство подобного метода – высокая степень герметичности водоемов.

Динамические отстойники для нефти

При вертикальном расположении резервуаров отстаивание стоков может происходить в статическом и динамическом режиме.

Динамический отстойник: 1-корпус нефтеловушки, 2 — гидрожлеватор, 3 — слой нефти, 4 — нефтесборная труба, 5 — перегородка, 6- скребковый транспортер

В последнем случае, емкости для отстаивания могут быть размером меньше. При этом наполнение их сточными водами и откачка производятся одновременно. Достоинством данного способа является то, что достаточно лишь одного резервуара.

Но для динамического отстойника требуется оборудование, которое осуществляет контроль над уровнем стоков и нефти. Автоматические элементы управляют уровнем путем перекрывания входного и выходного потока в резервуаре. Также в составе подобных устройств существуют средства и устройства для удаления продуктов нефти, которые расположены вверху емкости и песка и твердых частей отходов, находящихся на дне.

Для того, чтобы лучше и быстрее отделить масла от других отходов, происходит добавка активного вещества, которое эффективно работает с поверхностным уровнем загрязнения.

Осадок песка выводится через дренажные трубы, которые изготовлены методом перфорации. А нефтепродукты удаляются специальной трубой, которая размещена в одном положении, а уровень воды путем слива подгоняют под нее. Этой работой управляют автоматические датчики уровня.

Пруды для отстаивания сточных вод

Создание отстойников в виде отдельных прудов является самым простым способом очистки стоков. Тяжелые фракции отходов осаждаются на дно, а легкие всплывают на поверхность.

Однако, данный способ обладает большими недостатками:

• большая площадь;
• загрязнение почвы и воздуха;
• высокая цена на утилизацию;
• влияние погодных и атмосферных условий на степень очистки.

Поэтому пруды в последнее время используются редко или на больших предприятиях. Их использование наносит непоправимый ущерб окружающей среде.

Варианты устройства динамических отстойников

Динамические отстойники различаются по виду загрязняющих веществ:

• песок,
• мазут,
• нефть,
• бензин,
• масло.

По направлению движения потока воды они могут быть горизонтальными или вертикальными.

Горизонтальный отстойник функционирует следующим образом. Осадок тяжелых отходов перемещают в отдельное место и удаляют с помощью насосов или гидроэлеваторов. А плавающие на поверхности легкие продукты удаляются поперечными лотками.

Отстойники вертикального типа имеют конусообразное дно, с которого происходит удаление осадка. При этом поток воды идет снизу вверх.

по форме круглый. Поток воды может двигаться от центра или от краев. Размер такого устройства может достигать 100 метров в поперечнике.

Если вода начинает движение от центра сооружения к краям, то для эффективной очистки необходима сравнительно большая скорость. Если поток воды направлен от краев к центру, то степень очищения сточных вод возрастает.

Тонкослойные отстойники

Большая глубина отстойника не позволяет маслам и другим веществам нефтеперегонки быстро всплывать на поверхность. Поэтому для большей эффективности используются тонкослойные отстойники, в которых слой сточных вод минимален.

Они разделяются на два типа:

• трубчатые отстойники;
• устройства пластинчатого типа.

Основная часть трубчатого отстойника – это труба диаметром от 2,5 до 5 сантиметров и длиной в один метр. Ее размер зависит от типа загрязнения и характеристики водного потока. Подобные устройства бывают с большим и малым наклоном рабочих частей.

Отстойники с небольшим наклоном применяются для очистки стоков от твердых примесей при малой их концентрации. Степень очищения достигает 80%. Однако, трубчатый отстойник требуется периодически очищать от накопившегося осадка. Поэтому необходимо второе устройство. Один отстойник находится в состоянии очистки, а другой в это время работает, и наоборот.

Устройства с большим уклоном не нуждаются в очистке, в них осадок удаляется естественным способом из-за большого наклона трубы. Если время очистки необходимо увеличить, то используются устройства с трубой до трех метров, которая изготовлена из пластика.

Устройства пластинчатого типа содержат в своем составе пластины, которые установлены параллельно. Между ними проходит поток сточных вод.

По типу конструкции существуют пластинчатые отстойники следующих видов:

• прямоточные устройства, в которых осадок и очищенная вода движутся в параллельном направлении;
• противоточные устройства, где осадок и вода движутся навстречу друг другу;
• устройства с перпендикулярным направлением пластин.

Наибольшей эффективностью обладают противоточные отстойники.

Тонкослойные отстойники содержат основные элементы, которые изготовлены из пластика. Этот материал намного легче металла и обладает устойчивостью к коррозии и агрессивным химическим средам. Данные устройства имеют один существенный недостаток – для их эффективной работы необходимы сточные воды, которые предварительно очищены от песка и больших фракций нефти.

Если стоки содержат в себе много сгустков нефти и масел, то трубчатые и пластинчатые отстойники выйдут из строя.

Поэтому существуют двухъярусные отстойники, которые совмещают в работе несколько функций, в них одновременно:

• отстаивается сточная вода,
• происходит процесс брожения органических веществ,
• выпавший осадок уплотняется.

Конструктивно данные устройства представляют собой цилиндр с конусообразным дном. Сверху размещены желоба, в которых осаждаются твердые и тяжелые фракции, а внизу расположена камера для ила. В этой камере отходы разлагаются бактериями. Отработанный ил затем выводится из камеры через специальную трубу.

Решение вопроса о том, какое выбрать устройство и как сделать отстойник, зависит, прежде всего, от характера и степени загрязнения сточных вод. В частных домах состав сточных вод намного лучше и проще. Поэтому отстойники используются только для осаждения крупных фракций отходов. Данные устройства выполняют важную роль в очищении воды и предотвращают загрязнение местности вредными для человека веществами.

Первичный отстойник – сооружение блока механической очистки, предназначенное для гравитационного отстаивания мелкодисперсных загрязнений, в основном органических, и как следствие снижение БПК и ХПК. Форма в плане – круглая или прямоугольная. Количество отстойников определяется расчетом и должно быть не менее двух.

Первичные отстойники могут быть:

1. Горизонтальные;
2. Вертикальные;
3. Радиальные.

Отличаются эти отстойники движением потока очищаемой воды.

Первичный горизонтальный отстойник – это резервуар прямоугольной формы, состоящий из нескольких коридоров. По вертикали сооружение можно разделить на рабочую часть (где происходит осаждение) и иловую (где собирается осадок). Между этими условными зонами должно быть расстояние минимум 0,4 м. В начале горизонтального отстойника устраивается приямок, куда сгребается (скребками) или смывается осадок. Из приямка он удаляется гидроэлеваторами или насосами. Минусом такого типа сооружения является большая площадь. Плюс – высокая эффективность.

Вертикальный первичный отстойник – это сооружение цилиндрической формы с коническим днищем. Очищаемая вода подается сверху в трубу, которая расположена в центре сооружения. Под трубой располагается отражательный щит. Ударяясь об него, вода изменяет направление и движется снизу вверх. Для лучшего распределения потока центральную трубу делают с уширением на нижнем конце. Осветленная вода собирается сборными лотками, которые расположены на кромке резервуара. Осадок же накапливается в конусной (иловой) части отстойника и удаляется от туда под действием давления (гидростатического) через иловую трубу. Минусы конструкции – большая глубина и невозможность применения при производительности очистной станции до 10 000 м3/сут.

Радиальный первичный отстойник – частный случай вертикального отстойника. Разница в том, что в этом типе сооружения вода движется от центра к периферии, а не снизу вверх. Поэтому и конструкция другая. Радиальный отстойник, как и вертикальный, круглый в плане. Но подающая сточную воду труба расположена снизу. Подача стока также осуществляется в центр, здесь наблюдаются самые большие скорости, которые уменьшаются по мере приближения к сборным лоткам (периферии). Осадок, скапливающийся на дне, перемещается скребками в иловый приямок (в центре), откуда он удаляется центробежным или плунжерным насосом. Минус конструкции – низкая эффективность. Плюс – не высокая стоимость. Разновидности этого типа отстойников – отстойник с периферийным впуском и с вращающимися водораспределительными и водосборными устройствами.

Все виды отстойников оснащены устройствами для сбора плавающих веществ.

Исходя из режима работы первичных отстойников их делят на:

1. Периодического действия (контактные)
2. Непрерывного действия (проточные)

При выборе типа отстойника учитывают экономический фактор, состав стоков, геологические и гидрогеологические условия, условия местности, расчетные расходы и т.д.

В случае, если эффективности очистки не достаточно, то можно добавить еще одну ступень очистки или интенсифицировать конструкцию сооружения. В этой сфере много внимания уделяется системе впуска сточной воды в сооружения, так как на очистку оказывает большое влияние распределение потока. В горизонтальных отстойниках, например, для этого используют перфорированные щиты, расположенные в начале резервуара (на 1/3 длины от ввода); в вертикальных – отражательный щит. Возможно применение аэрации в радиальных отстойниках, для оттирания механических частиц от органики.

Первичные отстойники обычно используются для удаления взвешенных веществ и осветления сточных вод перед стадией биологической очистки. Вторичные отстойники используются в 2-х целях: для осветления сточных вод после биологической очистки и для уплотнения активного ила и его рецикла на биологическую очистку (в аэротенк, в анаэробный реактор) с целью повышения концентрации ила и окислительной (сбраживающей) способности биореактора. Отстойники подразделяют также на вертикальные, горизонтальные и радиальные. Вертикальные отстойники используются при расходе сточных вод не более 10 тыс. м3/сут. Горизонтальные отстойники применяют для средних и крупных станций водоочистки (с расходом сточной воды 10–100 тыс.м3/сут.). Радиальные – при расходах сточных вод свыше 100 тыс. м3/сут. Радиальные отстойники могут иметь диаметр до 100 м, обычно 24–50 м. В 2-х ярусных отстойниках (эмшерах) верхний ярус используется для отстаивания, нижний – для сбраживания и уплотнения осадка

Эффективность биологической очистки сточных вод

Обычно отстаивание и биологическая очистка сточных вод не обеспечивают удовлетворительного удаления бактериальных загрязнений: степень удаления патогенных и других макроорганизмов составляет только 90–95%. Многие патогенные микроорганизмы выживают в сточных водах до 2-х недель, а некоторые до 10 недель. Яйца гельминтов попадают в водоемы со сточной водой в количестве 500–1000 шт/м3 даже при хорошей очистке воды от бактерий. Поэтому санитарно-эпидемиологическая безопасность воды обеспечивается только при условии ее обеззараживания. При этом степень снижения бактериальных загрязнений сточных вод на станциях полной биологической очистки с обеззараживанием повышается до 99,5–99,99%.

Самое простое и дешевое устройство для вывода и очистки отходов – отстойники для сточных вод. Они предназначены для того, чтобы тяжелые и труднорастворимые вещества осаждались на дно, а оставшаяся часть воды поступала в фильтры очистки и только затем в почву.

В настоящее время вопросы экологии занимают пристальное внимание общества. Поэтому очистка стоков важна не только на промышленных предприятиях, но и в частных домах. Бурное развитие химической промышленности, создание новых бытовых моющих веществ негативно влияют на состав сточных вод, в которых помимо вредных отходов находятся агрессивные вещества, способные отравить местность.

Процесс очищения сточных вод является комплексным мероприятием и состоит из следующих этапов:

• механическая очистка стоков;
• биологическое очищение с помощью бактерий;
• физико-химические работы по очистке;
• дезинфицирование сточных вод.

На первом этапе производится механическое отделение и сортировка стоков при помощи отстойников для очистки сточных вод. Этот процесс включает в себя различные устройства и приспособления:

• решетки и сито для крупных частей отходов;
• мембраны;
• песколовки;
• первичные отстойники;
• септики.

Септик — самый эффективный отстойник

Данный способ можно назвать – отстойник для механической очистки стоков и отходов. Самым эффективным устройством является септик, который используется на крупных предприятиях и в загородных домах и дачах.

Вторым этапом является биологическая очистка сточных вод. В бактериальной среде вредные органические соединения разлагаются на простые элементы и воду. То есть то, что мы называем вредными отходами, для микроорганизмов является питательной средой. Работа бактерий может быть:

• аэробной (с присутствием кислорода),
• анаэробной (без воздуха).

Если состав биологической среды приспособлен к работе с кислородом, то необходим приток воздуха.

Физико-химическая очистка предполагает следующие способы:

• хлорирование сточных вод;
• флотация;
• озонирование стоков.

Этот метод предполагает использование химических препаратов, которые вступают в реакцию с неорганическими веществами, образуя осадок. В зависимости от состава стоков могут добавляться окислители или щелочные растворы.

Технология очистки и обезвреживания сточных вод включает в себя на последнем этапе дезинфекцию. Для этого используется ультрафиолетовое излучение, которое уничтожает вредные микроорганизмы и бактерии .

Специалисты рекомендуют не выбирать один из способов очищения стоков, а использовать их в комплексе. Только при использовании всех способов достигается уровень очищения воды до 98%, то есть вода на выходе получается практически чистой и безвредной для человека и растений. Полученную воду можно использовать в дальнейшем для полива огорода, сада или других бытовых нужд в загородном доме.

Флотация сточных вод

Флотация сточных вод — это процесс, при котором происходит расщепление твердых частей отходов. Пузырьки воздуха или жира уносят с собой частицы, которые не смачиваются. То есть удаляются вещества из воды, которые находятся во взвешенном состоянии.

Для флотации используется специальное устройство, обладающее рядом достоинств:

• высокая надежность при нормальном уровне очищения;
• простота монтажа и малый вес;
• техническое обслуживание производится два раза в год;
• оптимальная стоимость изделия.

В этом устройстве сточная вода и струя воздуха подаются в одном направлении. Твердые частицы отходов, как бы прилипают к пузырькам воздуха и масел и выводятся вместе с ними.

Флотация бывает нескольких видов:

• напорная,
• импеллерная,
• с использованием пористых веществ.

Напорная флотация является наиболее простым способом очистки сточных вод. Вода под определенным давлением насыщается воздухом. При этом другие реагенты не присутствуют, и есть возможность изменять размер и количество пузырьков воздуха.

Импеллерная флотация применяется, как правило, на крупных предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности. В данном устройстве создаются потоки воздуха и воды турбулентного типа, и происходит полное разрушение хлопьевидных осадков отходов. Для достижения лучшего эффекта в этом методе добавляют активные реагенты.

А при использовании пористых материалов есть возможность получить пузырьки воздуха небольшого размера. Эффективность данного способа зависит от дополнительных растворов, которые в виде эмульсии удаляют из воды вредные вещества.

Осветление сточных вод является одним из этапов обезвреживания стоков. При этом способе повышается уровень прозрачности воды, путем удаления из нее взвешенных частиц отходов, которые обладают разной степенью дисперсности. Для уменьшения количества тонкорастворимых примесей используют обработку сточной воды коагулянтом.

Вышеперечисленные методы очистки сточных вод в большей степени удаляют вредные вещества. Однако, болезнетворные бактерии они удалить не могут. Поэтому на завершающем этапе проводится дезинфекция воды. И только после этого чистую воду можно выводить в грунт.

Устройства для сточных вод

Емкость для сточных вод может быть из разных материалов и различной конструкции:

• пластмассовый септик заводского производства, полностью готовый к использованию;
• септик из железобетонных колец или кирпича;
• металлический резервуар в виде цистерны или короба.

Септик из пластмассы состоит из двух частей: отстойника, который полностью герметичен, и переливного устройства с дополнительными фильтрами.

Однако, его стоимость относительно высока. Поэтому можно сделать септик своими руками из бетонных колец или кирпича.

Соединения колец и наружные стороны кирпичных стен следует дополнительно обработать цементным раствором и материалами, которые создадут необходимый уровень герметичности емкостей.

Твердые части отходов оседают на дно отстойника и со временем распадаются на простые вещества. Во время этого этапа очистки образуются газы, которые выводятся, в дальнейшем, через систему вентиляции септика. Поэтому при строительстве очистного сооружения необходимо предусмотреть место установки вентиляционной трубы.

Сейчас в продаже есть устройства, обеспечивающие полный комплекс очищения сточных вод. В их состав входят следующие элементы:

• отстойник для первичной очистки и осаждения твердых частей отходов;
• резервуар для биологической очистки стоков:
• дренажные трубы с комплектом принадлежностей для монтажа;
• насосы для сточных вод;
• трубы для аэрации (подачи воздуха) в емкости;
• геотекстиль;
• подготовленный щебень определенного размера для закрытия дренажных труб.

Для механической очистки применяется отстойник для воды.

На практике используют следующие типы:

• песколовки;
• нефтеловушки;
• резервуары-отстойники;
• напорные полые;
• пруды-отстойники;
• полочные отстойники.

Виды песколовок

Песколовка – это отстойники такого типа, где происходит очищение от частиц крупнее 250 мкм.

Первичные отстойники – это песколовки. Если не убрать песок, дальнейшая очистка сточных вод затрудняется тем, что песок будет забивать следующие очистные сооружения. Песколовка функционирует путём влияния на скорость движения твёрдых частиц в потоке воды.

Песколовки используют несколько вариантов очистки:

• горизонтальное течение прямолинейное;
• горизонтальное течение круговое;
• вертикальное течение вверх;
• винтовое течение (поступательно-вращательное)

По способу создания винтового течения бывает тангенциальное и аэрируемое сжатым воздухом.

На входе песколовки всегда находятся решётки для задержки крупных механических примесей.

Отстойник горизонтальный имеет дно с наклоном, тогда придонный поток воды замедляется, и песок, в основном там и находящийся, опускается на дно водоёма, потому что при расширении потока снижается его скорость. Оседающий песок накапливается, и убирается гидроэлеваторами.

Статические отстойники

Для отделения от воды различных загрязнений нефтепродуктами используют статические отстойники. Это длительный процесс, до двух суток . А поступление сточных вод весьма неравномерно.

Совместив несколько функций, двухъярусные отстойники, или эмшеры, позволяют одновременно отстаивать сточную воду, сбраживать и уплотнять выпавший осадок .

Поскольку их легко повторить, такая конструкции я имеет большую популярность. В основном она применяется для отстойников производительностью до 10 тыс. кубометров в сутки.

Это цилиндрическое сооружение с коническим дном. Вверху расположены осадочные желоба, а в нижней половине находится иловая камера, где работают гнилостные бактерии.

Выпавший осадок из осадочных желобов сползает по наклонным поверхностям через 15 см щель и падает в иловую камеру на дне. Устройство щели частично препятствует заражению очищенной воды продуктам гниения.

Заходит и выходит вода через водосливные и сборные лотки шириной на весь желоб. В начале желоба установлена полупогружная доска для равномерности распределения воды по сечению желоба. В конце – выходная доска для задержки на поверхности всплывших частиц.

Сброженный ил удаляется из септической камеры через трубу диаметром до 20 см. В трубе гидростатический напор 1,5-1,8 м. Осадок бродит, процесс имеет две фазы – это основное отличие от септиков.