Классификация отстойных сооружений

Первичные отстойники располагаются в технологической схеме очистки сточных вод непосредственно за песколовками и предназначаются для 28 выделения взвешенных веществ из сточной воды, что при достигаемом эффекте осветления 40-60% приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20-40% от исходного значения. Во избежание повышенного прироста избыточного активного ила в аэротенках и биопленки в биофильтрах остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-150 мг/л. В зависимости от исходной начальной концентрации взвешенных веществ в сточной воде, составляющей 200-500 мг/л, это и обусловливает выбор наиболее рациональной технологии первичного осветления и требуемой продолжительности отстаивания

Закономерности процесса первичного осветления сточных вод. Разно- образные условия формирования городских сточных вод, как смеси хозяйст- венно-бытовых и различных видов производственных стоков обусловливают широкий диапазон изменения дисперсности содержащихся в них взвешенных веществ, их адгезионных свойств и, как следствие, способности их к осаждению. Скорость одиночного осаждения и, м/с, частиц шарообразной формы в условиях ламинарного режима их обтекания жидкостью (Rе < 2) описывается известной формулой Стокса:

u = d 2 (ρ ч - ρ в)g / 18η,

d - диаметр частицы, м;

ρ ч - плотность частицы, кг/м3;

ρ в - плотность воды, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2,

η - динамическая вяз- кость воды, Па-с.

Одиночное осаждение частиц возможно лишь в монодисперсной, агрегативно-устойчивой системе, когда частицы имеют одинаковые размеры и при осаждении не меняют своей формы и размеров. Однако взвешенные вещества, содержащиеся в городских сточных водах, имеющие преимущественно органическое происхождение, представляют собой полидисперсную агрегативно-неустойчивую систему с большим диапазоном изменения размеров частиц, обладающих хорошими адгезионными свойствами, что обусловливает их агломерацию при взаимных столкновениях в процессе осаждения, что изменяет форму, размеры, плотность и скорость осаждения частиц полидисперсного состава. Различают агломерацию частиц в условиях перикинетическои (или диффузионной) коагуляции и ортокинетической (или гравитационной) флокуляции. Кинетика процесса перикинетической коагуляции описывается формулой Смолуховского:

nt = n0(1+4π Dмолrn0t),

n0 - начальная численная концентрация частиц;

nt - конечная концентрация частиц через период времени t;

r - расстояние между центрами агрегирующихся частиц;

Dмол - коэффициент молекулярной диффузии, характеризующий интенсивность броуновского движения и частоту столкновения частиц между собой.

Перикинетическая коагуляция наблюдается при снижении потенциала частиц в коллоидных системах, в которых размеры агрегирующихся частиц не превышают 0, 1 мкм. Однако в сточных водах основную массовую концентрацию взвешенных веществ составляют грубо диспергированные частицы с размером 1 - 1000 мкм, для которых определяющей является гравитационная или ортокинетическая флокуляция, обусловленная столкновением частиц различного диаметра вследствие разности скоростей их осаждения. Частота столкновения частиц полидисперсной взвеси определяется разностью их диаметров d, скоростей осаждения и расстояниями между центрами соседних частиц, что приближенно оценивается формулой:

tст = [α (r1+r2)]/(u1-u2), c

tст - промежуток времени для столкновения двух соседних частиц со скоростями u1 и u2;

r1+r2 - расстояние между центрами соседних частиц; α - коэффициент, учитывающий возможное смещение соседних частиц друг от друга в пространстве.

В практике проектирования и эксплуатации первичных отстойников широкое распространение получило использование зависимостей эффекта осветления сточной воды от продолжительности ее отстаивания. Эффект осветления

Эt = (Сlg – Сt)100 / Сlg. %

Сt - остаточная концентрация взвешенных веществ после отстаивания в течение t часов;

Сlg - начальная концентрация взвешенных веществ;

Для описания кинетики эффективности осветления сточных вод широко используют эмпирическое уравнение вида

Эt = (tset /120)α /t Э120, %

α - эмпирический коэффициент, зависящий от концентрации взвешенных веществ, их способности к агломерации и высоты слоя вод, в котором происходит осаждение;

Э120 - относительное содержание оседающих веществ в сточной воде к общей массе взвешенных веществ;

Э120 = (Сlg - С120) 100/ Сlg

здесь С120- остаточное содержание взвешенных веществ после 120 мин от- стаивания в покое

Кинетику эффективности осветления сточных вод определяют путем технологического моделирования отстаивания воды в покое в лабораторных цилиндрах высотой 0, 5 и 1, 0 м.

Для городских сточных вод п = 0, 2-0, 4. Показатели а в формуле (10.21) и п в формуле (10.22) определяются экспериментально по результатам технологического моделирования. При отсутствии экспериментальных данных можно воспользоваться рекомендуемыми СНиПом расчетными параметрами, приведенными в табл. 10.7.

Гидродинамическая характеристика потока осветляемой воды определяется типом и конструкцией отстойного сооружения, скоростями и направлением впуска сточной воды в зону отстаивания нагрузкой сточных вод на поверхность отстойника и нагрузкой собираемой осветленной воды на единицу длины водослива.

Эффективность осветления воды в отстойнике в зависимости от скорости входа в него потока осветляемой воды

Основным условием расчета первичных отстойников является обеспечение задержания в них агломераций взвеси, гидравлическая крупность которых не меньше расчетной условной гидравлической крупности. При расчете отстойников следует учитывать особенности гидродинамического режима движения в них воды, которые зависят от типа применяемого сооружения и определяются в основном условиями входа осветляемой воды в зону осветления, а также условиями сбора осветленной воды и выгрузки образующегося осадка.