Отстойниками называются искусственные резервуары или природные водоёмы, в которых из производственных и бытовых стоков под действием силы тяжести или с применением реагентов отделяются, всплывают или осаждаются содержащиеся в них взвешенные примеси. Отстойник для канализации может использоваться в виде фильтра для предварительной и окончательной очистки сточных вод в системе водоотведения.
Первичная стадия заключается в отделении механических загрязнений или взвешенных частиц и начале биологической очистки стоков. В отстойниках-биокоагуляторах происходит смешение активного ила с исходной водой, отделяются коллоидные и мелкодисперсные примеси. Вторичные отстойники очистных сооружений, устройства окончательной очистки, называют природоохранными, так как после них осветлённые воды сбрасываются в природные водоёмы.
Сфера использования
Радиальный отстойник водоканала
Применяются в системах водоснабжения и водоотведения в промышленности и личных хозяйствах, для очистки канализационных стоков, сбросовых отработавших вод в процессе гидромеханизации на карьерах и шахтах, на горно-обогатительных фабриках, для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Предназначение:
- охрана поверхностных водоёмов и земель от загрязнений,
- уменьшение износа оборудования,
- улавливание компонентов,
- гидромеханизация земляных и горных работ.
При строительстве сооружений и автодорог создают пруды-отстойники для накапливания и осветления поверхностных стоков. Производственные стоки содержат жировые вещества, которые негативно сказываются на работе очистных систем:
- вызывают засоры,
- способствуют коррозии металла, приводящей к разрушению трубопровода.
Для предотвращения последствий в канализационные каналы встраивают отстойники-жироуловители, которые выполняются в виде короба с покрышкой. Его функциональное предназначение задерживать и удалять масло и жир.
В весеннюю распутицу и дождливый период в канализационные стоки смываются загрязнения самого разного характера. Уменьшить загрязнённость позволяют ливневые колодцы и камеры, которые изготавливаются из бетона. Они собирают ливневые потоки с определённой территории, поэтому в расчёте обязательно присутствует объём, способный вместить сброс воды с данного участка. Для улавливания загрязнений в стоках с автодорог используют габионы.
Для удаления некоторых взвешенных соединений монтируют флокуляторы со встроенной камерой. В устройствах, с помощью ламинарных течений или турбулентных потоков, частицы сталкиваются между собой и взаимодействуют с реагентами, что способствует быстрому хлопьеобразованию и удалению образовавшегося осадка.
Предназначение шарового отстойника в удалении воды и солей из нефти перед использованием природного ископаемого в производстве бензина. Гидрофобные отстойники применяются при добыче нефти, чтобы отделить пластовые воды для их дальнейшего использования, каскадные – для отделения моющих растворов от нефти при отмывке судов.
На прокатных станах применяются отстойники для улавливания окалины. В керамических мастерских в стоках содержится большое количество глины, которая приводит к засорам канализации, если её вовремя не удалить с помощью отстойников.
После аэрации при биохимической очистке стоков вода поступает в отстойник илоотделитель, откуда активный ил возвращается в аэротенки для дальнейшей непрерывной очистки воды.
Сточные воды необходимо отделять от жидких бытовых отходов – ЖБО или фекалий, выкачиваемых из выгребных ям. Для этого применяются отстойники ЖБО. Для их размещения используются полигоны или поля фильтрации.
Домовладельцы делают отстойники для своих приусадебных участков своими руками.
Принцип работы
Классический вид осаждающего устройства – вертикальный отстойник, имеющий цилиндрическую форму. По центральной трубе загрязнённая вода поступает вниз, попадая на отражающий щит. После этого поток меняет направление, а диспергированная взвесь выпадает в осадок. Осветлённая вода поднимается вверх до кромки перелива, после которой переливается в периферийный лоток для сбора чистой воды. Шлам удаляется посредством илопровода из отстойной части.
Перегородка, создающая кромку перелива, препятствует попаданию загрязнений, отброшенных от отражающего щита.
Классификация и устройство отстойников воды
Преимущество отстаивания перед другими способами разделения суспензий в дешевизне процесса. Последующее за ним фильтрование ускоряется, если фильтруемый материал предварительно сгущается. По этой причине отстаивание применяется при первичной фазе очистки для удаления взвешенных твёрдых частиц.
Виды отстойников в зависимости от режима работы:
- контактные (периодического действия),
- с непрерывной подачей исходной взвеси с небольшой скоростью,
- полунепрерывного режима.
Сгустители периодического действия с виду представляют бассейны небольшой глубины. После заполнения резервуара отводится время на оседание взвешенных твёрдых и коллоидных частиц на дно сооружения. Осветлённую воду сливают через краны, располагающиеся выше осадочного уровня. Шлам в виде тягучей жидкой массы вычерпывают вручную или сливают в отверстие трубы в нижней части устройства.
Отстойники для очистки сточных вод по направлению движения исходной смеси подразделяются на два вида:
- горизонтальные,
- вертикальные.
Горизонтальный отстойник
Конструкция горизонтального отстойника представляет собой резервуар с несколькими коридорами. Условное деление по высоте выделяет рабочую зону и иловую часть. В первой идёт процесс осаждения, во второй собирается осевший шлам. По нормам между зонами предусматривается расстояние 25 см. Осадок собирается в приямке в месте поступления стоков, откуда он выкачивается насосами или сгребается.
Вертикальный отстойник
Применяется при небольших объёмах исходной жидкости. Вертикальный отстойник выполняется в виде цилиндра с коническим основанием. Оснащается несколькими сливными кранами, размещёнными на разных уровнях высоты. Через специальный люк снизу удаляется осадок.
Форма и размер отстойников выбираются в зависимости от концентрации суспензии и размеров. С увеличением концентрации и величины частиц уменьшается диаметр сгустителя. Увеличение температуры снижает вязкость жидкости, что увеличивает скорость очищения.
Полунепрерывного действия
Находят применение в системе очистке значительных объёмов сточных вод. Исполнение в виде бетонных резервуаров большого размера или системы последовательно соединённых отстойников.
Принцип действия заключается в непрерывной подаче исходной жидкости и сливе осветлённой воды. Выпавший шлам удаляется периодически. Для увеличения площади осаждения применяют конструкции с наклонными перегородками. Они многократно меняют направление потока снизу вверх и обратно. При этом время пребывания исходной жидкости в резервуаре увеличивается, и достигается более качественная очистка воды.
Непрерывного действия
Применяются в промышленном производстве. Отстойники непрерывного действия по конструктивному исполнению подразделяются на одно-, двух- и многоярусные. Применение двухъярусных и многоярусных устройств вызывается степенью загрязнения стоков.
С гребковыми мешалками
Радиальный отстойник – один их частных случаев вертикальных аппаратов. Движение исходной воды происходит под действием центробежной силы от центра к периферии. Устройства с гребковыми мешалками имеют форму цилиндра. Исходная взвесь подаётся в резервуар непрерывно. Мешалки имеют наклонные лопасти. При их вращении с одной стороны осадок частично взбалтывается, а с другой обезвоживается.
Шлам, содержащий большое количество воды, направляется в другой отстойник, где происходит отмывание осадка и его отстаивание. При использовании системы отстойников осадок обезвоживается до 98%.
Применяется принцип противотока, при котором движение осадка идёт в направлении последовательно соединённых резервуаров, а поток осветлённой жидкости в обратном направлении, для восполнения потерь в предыдущих устройствах.
Преимущества гребковых аппаратов:
- непрерывность работы,
- высокая производительность с удалением осадка до 3000 тн за день работы,
- изменение плотности шлама посредством регулирования производительности,
- эффективное обезвоживание удаляемого осадка,
- полностью автоматизированный процесс.
Основной недостаток в громоздкости устройства. Диаметр варьируется в пределах 1,8-30 м. В промышленных установках диаметр осадочного резервуара может составлять 100 м. Для компактности, в целях экономии места производственных помещений, используют многоярусные отстойники. Они представляют собой сооружение, состоящее из нескольких поставленных друг на друга модулей.
В свою очередь, многоярусные устройства подразделяются на два вида: закрытые и сбалансированные.
В осаждающих устройствах первого типа мешалки устанавливаются на одном валу с одним приводом. Для устранения протечек используются уплотняющие сальники. Процесс выгрузки осадка, как и слива осветлённой жидкости, осуществляется отдельно для каждого отстойника.
Последовательное удаление шлама применяется в отстойниках сбалансированного типа. В стакан каждого последующего яруса сливается осадок из предыдущего. По мере продвижения вниз шлам сгущается и удаляется из нижнего яруса. В этом случае не требуются уплотнительные сальники в предшествующих ярусах, так как в них давление осадка на дно значительно ниже, чем в нижнем отстойнике.
С коническими полками
Распределение суспензии происходит с помощью конических полок, направленных вниз. Исходная вода попадает на их поверхность через отверстия, расположенные через одну полку. Осветлённая вода восходящим потоком устремляется на выход в верхнюю часть конструкции. Гравитационная сила увлекает частицы на дно, они не успевают в силу инерции изменить своё направление. Преимущество:
- нет движущихся частей,
- простая эксплуатация.
Для разделения эмульсий
Горизонтальные устройства, предназначенные для разделения эмульсий, оборудованы отбойными перегородками с отверстиями, предотвращающими возмущение от поступающей эмульсии. Поперечное сечение обеспечивает спокойное ламинарное (перемещение водной массы слоями) течение жидкости. Скорость потока составляет несколько мм/сек. Эмульсия разделяется на составляющие части: лёгкую и тяжелую. Более лёгкая жидкость сливается через отверстие в верхней части, тяжёлая через слив в нижней части устройства.
Тонкослойный отстойник
Применяется для очистки воды с помощью пластин, которые делят объём аппарата на ярусы. В каждом ярусе вода освобождается от шлама, который сползает вниз благодаря наклону пластин. Угол их наклона влияет на эффективность удаления осадка и должен составлять 55-60 град.
Эксплуатация и обслуживание
Эффективность работы очистных сооружений зависит от грамотной эксплуатации, предполагающей контроль объёма стоков и их состава. Ограниченные мощности канализационных систем очистки более всего подвержены сбоям в работе.
Негативные факторы, влияющие на систему очистки стоков:
- перегрузка,
- залповые сбросы,
- подъём грунтовых вод,
- несоблюдение графика ремонтов,
- нарушение правил эксплуатации.
Для нормального режима работы первичных отстойников следует соблюдать правила:
запрещается превышать допустимую по проекту нагрузку,
равномерно распределять стоки в системе отстойников,
удалять осадок до 2 раз в день.
Эксплуатационный персонал должен вести визуальное наблюдение за уровнем шлама, измерять его вес и объём в иловых колодцах, 2 раза в месяц проводить измерение влагосодержания осадка. Норматив составляет 93-95%. Одновременно следить за чистотой задвижек, штуцеров, распределительных устройств. После удаления осадка освобождать иловые резервуары от крупных предметов и песка.