Модернизация системы водоотведения и очистка бытовых сточных вод в сельском поселении «Гжельское» на примере работы МУП Раменского район

Для накапливания выпавшего  осадка и периодической его выгрузки в начале отстойника устраивают приямки, объем которых зависит от конструкций  отстойников и способов удаления ила. Наиболее распространенный способ — выдавливание осадка под гидростатическим напором воды, равным 1,5 м. В некоторых  случаях выпавший осадок удаляют, откачивая  его плунжерными насосами. Объем  осадочной части отстойников  принимается равным двухсуточному  объему выпадающего осадка (при механизированном удалении осадка объем осадочной  части можно принимать равным 8-часовому объему выпадающего осадка). Чтобы осадок самотеком сползал  к приямкам, днищу отстойника придают  уклон не менее 0,01. Горизонтальные отстойники проектируют со скребковыми механизмами  для сгребания осадка к приямкам. Вертикальные отстойники представляют собой круглые или квадратные в плане резервуары с конусным или пирамидальным днищем. Вертикальные отстойники обычно предусматривают на станциях пропускной способностью до 50 000 м3/сут, а чаще —до 20 000 м3/сут и при низком уровне грунтовых вод. Сточная жидкость подводится к низу рабочей части отстойника по центральной трубе (рис. 3). После выхода из трубы сточная жидкость движется снизу вверх к сливным желобам, по которым поступает в отводной лоток. Во время движения сточной жидкости по отстойнику из нее выпадают взвешенные вещества, удельный вес которых больше удельного веса воды. Проф. С. М. Шифрин на основе результатов многочисленных опытов и теоретических исследований предложил новый метод расчета вертикальных отстойников. Наблюдения за распределением сточной жидкости по отстойнику показали, что жидкость, выйдя из щели между раструбом центральной трубы и отражательным щитом, движется радиально к стенкам отстойника, а затем поднимается вверх вдоль стенок с относительно большими скоростями. Взвешенные вещества выпадают на горизонтальном пути движения жидкости от центра отстойника к периферии за счет растекания струи и уменьшения скорости движения. Чем мельче те частицы, которые должны быть выделены из сточной жидкости, тем больше должен быть радиус отстойника, представляющий собой основную расчетную величину.

 

1 — выпуск осадка; 2 —  выпуск плавающих веществ; 3 —  центральная труба с отражательным  щитом; 4 — водосборный желоб; 5 и  6 — отводящий и подводящий  лотки

 

 

Рис. 1.7 Вертикальный отстойник  диаметром 9 м из сборного железобетона

 
 

Рис. 1.8  Зависимость эффекта  осветления Э в вертикальных отстойниках  от минимальной гидравлической крупности  осаждаемых частиц «о и начальной  концентрации взвешенных веществ в  сточной жидкости С (а) и график для  расчета вертикальных отстойников

 

При расчете отстойников по методу проф. С. М. Шифрина вначале по необходимому эффекту осветления при заданной концентрации взвесей в сточной  воде находят по графику (рис. 4, а) гидравлическую крупность и частиц, которые должны быть задержаны в отстойнике. Затем  по найденной гидравлической крупности  по графику (рис. 4,6) определяют радиус отстойника г в зависимости от средней скорости входа сточной жидкости в отстойник, принимаемой равной 1,2 м/с. Диаметр центральной трубы d рассчитывают по скорости 30 мм/с. Длину трубы и равную ей высоту цилиндрической части отстойника принимают не менее 2,75 м.

 

1 — приемная камера; 2 — подающий лоток; 3 и 4 — трубопровод  и приемная воронка для удаления  плавающих веществ; 5 — зубчатый  водослив; 6—отражательный козырек; 7 — распределительный лоток; 8 —  лоток для сбора осветленной  воды; 9 — отводящий трубопровод; 10 — отстойник; 11 — кольцевая  полупогружная перегородка; 12 —  иловая труба

 

 

 

 

Рис. 1.9 Вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком

1 — ведоподающая труба  (или лоток); 2 — водораспределительный  лоток переменного сечения; 3 —  етруенаправляющая стенка; 4 — кольцевой  водосборный лоток; 5 — трубопровод  для отвода осветленной воды; 6 — отражательное кольцо; 7 —  труба для выпуска осадка; 8—  сборник всплывающих веществ

Рис. 1.10 Вертикальный отстойник с периферическим впускным устройством

Рис. 1.11 Первичные радиальные отстойники

1 — илоскреб; 2 — распределительная  чаша; 3 и 7 — подводящий и отводящий  трубопроводы; 4 — трубопровод сырого  осадка; 5 — жиросборник; 6 — насосная станция

Объем осадочной камеры вертикальных отстойников определяют так же, как  и для горизонтальных отстойников. Осадок удаляется самотеком (под  гидростатическим напором столба воды) через иловую трубу, опущенную до основания отстойника. Нижнюю часть  осадочной камеры делают конической или пирамидальной с углом  наклона стенок к горизонту 50°  для создания благоприятных условий  сползания выпавшего осадка.

Осветленная вода отводится  по сливному лотку (желобу), расположенному по периметру отстойника. На расстоянии 0,3—0,5 м от желоба устанавливают  обычно полупогружную доску, которая  задерживает всплывающие вещества. Для отстойников диаметром 6 м  и более сборные желоба устраивают не только по периферии, но и радиально, что улучшает условия распределения  воды в отстойнике и повышает эффект его работы.

Вертикальные отстойники делают из железобетона. Эффект осветления жидкости в таких отстойниках  практически не превышает 40%. Представляет интерес конструкция вертикального отстойника с нисходяще-восходящим потоком сточной воды (рис. 5). Вместо центральной трубы в этом отстойнике имеется полупогружная перегородка большого диаметра. Впуск воды производится через зубчатый водослив. Отражательный козырек изменяет направление движения воды с вертикального на горизонтальное. Затем поток поднимается вверх, вода переливается в сборный лоток и отводится трубой. Такая конструкция отстойника обеспечивает эффективность задержания взвешенных веществ 60—70%. Отношение нисходящей и восходящей площадей потока принимается равным 1:1. Высота полупогружной перегородки составляет 2/3 высоты проточной части отстойника. В вертикальном отстойнике с периферическим впускным устройством конструкции ВНИИ ВОДГЕО (рис. 6) сточная вода подается в распределительный периферийный лоток, а из него в кольцевую зону между стенкой отстойника и струенаправляющей стенкой. Внизу кольцевой зоны располагается отражательное кольцо. Осветленная вода собирается кольцевым водосборным лотком с зубчатыми водосливами. Скорость движения воды в водораспределительном лотке 0,4—0,5 мм/с. Удельная нагрузка на зубчатый водослив 6 л/(с-м). Радиальные отстойники. Разновидностью горизонтального отстойника является радиальный отстойник (рис. 7), представляющий собой круглый неглубокий резервуар, вода в котором движется от центра к периферии. Радиальные отстойники устраивают с выпуском воды снизу или сверху; и в том, и в другом случае вода поступает в отстойник по центральной трубе, а осветленная вода сливается в круговой желоб, откуда она отводится по трубам или лоткам. Выпавший на дно осадок сгребается к центру скребками, укрепленными на подвижной ферме, и поступает в приямок, из которого под давлением столба воды высотой 1,5 м удаляется по трубам или отсасывается плунжерными насосами. Радиальные отстойники применяют главным образом на крупных станциях очистки сточных вод. В частности, такие отстойники сооружены на Люберецкой и Курьяновской очистных станциях в Москве. Диаметр отстойников может быть различным (от 18 до 54 м). Эти отстойники можно рассчитывать по нагрузке, принимая равной 1,5—3,5 м3 на 1 м2 поверхности в 1 ч. Продолжительность отстаивания в зависимости от способа последующей биологической очистки колеблется от 0,5 до 1,5 ч. Влажность выгружаемого осадка равна 95% при самотечном удалении и 93 % при удалении насосами. Обычно радиальные отстойники компонуются в блоки из четырех отстойников. Проектируют и строят также радиальные отстойники с периферийной подачей сточных вод (рис. 8). Водораспределительный желоб, расположенный на периферии отстойника, имеет постоянную ширину и переменную глубину, так как в дне желоба впускные отверстия разного диаметра размещены на разном расстоянии друг от друга и тем самым обеспечивают постоянную поступательную скорость движения воды в желобе, поэтому осадок в желобе не выпадает. Поток жидкости направляется в нижнюю зону отстойника, а затем в центральную зону и вверх к водоотводящему кольцевому желобу. Такое движение потока создает благоприятные условия для выпадения взвешенных веществ. Осадок собирается коллектором и отводится за пределы отстойника по трубе. Для сбора и удаления всплывших грубодисперсных примесей предусматривают два бункера, один из которых устанавливают в центральной части отстойника, а второй — в кольцевой зоне. Осветленная вода отводится из центрального кольцевого лотка с двусторонним из-ливом или через щелевые отверстия в центробежной трубе.

Отстойники с периферийным впуском воды и при одинаковой продолжительности отстаивания  обеспечивают в 1,2—1,3 раза больший эффект очистки, чем обычные радиальные отстойники; при одинаковом эффекте  очистки их пропускная способность  увеличивается в 1,3— 1,6 раза в зависимости  от концентрации исходной воды. МосводоканалНИИпроектом  разработаны проекты первичных  отстойников с периферийным впуском  воды диаметром 24 и 30 м.

1 — подводящий канал; 2 — трубопровод для отвода  плавающих веществ; 3 — отводящий  трубопровод; 4— затвор с подвижным  водосливом для выпуска плавающих  веществ; 5 — струенаправляющие трубки; 6 — распределительный лоток; 7—  полупогружная доска для задержания плавающих веществ; 8 — иловая труба

 

 

Рис. 1.12 Радиальный отстойник с периферийным выпуском диаметром 18 м

 

1 — подводящий трубопровод; 2 —  воздушные затворы; 3 — центральная  чаша; 4 — сборно-распределительное  устройство; 5 — периферийный привод; 6 — скребки; 7 — отводящий трубопровод  осветленной воды; 8 — илопровод; 9 — затопленный лоток; 10 — вертикально  подвешенные лопатки; —водослив; 12 — полупогружная доска; 13 —  щелевое днище; 14 — криволинейная  перегородка; 15 — камера жиросборника; 16 — направление впуска сточной  воды; 17 — направление движения  сборно-распределительного устройства

 

Рис. 1.13 Отстойник с вращающимся сборно-распределительным устройством

 

 

 

 

 

 

 

 

Оригинальна конструкция  радиального отстойника с вращающимися водораспределительным и водосборным  устройствами, предложенная проф. И. В. Скирдовым (рис. 9). Конструкция отстойника такова, что основная масса воды в нем находится в потоке и  поэтому обеспечивается быстрое  осаждение взвешенных веществ. Распределение  и сбор осветленной воды производится с помощью вращающегося желоба, разделенного продольной перегородкой. Распределительный  лоток имеет струенаправляющие  лопатки и щелевое днище, через  щели которого падают тяжелые частицы.            Стенки и днище водосборного лотка с затопленным водосливом водонепроницаемые. Вода из лотка отводится с помощью сифона в отводной желоб. В водосборном лотке у днища находится направляющий козырек. Пропускная способность отстойника такой конструкции в 1,5 раза больше, чем типового радиального отстойника при одинаковом эффекте осветления. Глубина зоны отстаивания 0,8—1,2 м, высота нейтрального слоя 0,7 м. Союзводоканалпроектом разработаны проекты отстойников с вращающимся сборно-распределительным устройством диаметром 18 и 24 м. Тонкослойные отстойники имеют водораспределительную, отстойную и водосборную зоны, а также осадочную зону. Отстойная зона разделена полками (или трубами) и отстаивание происходит в пространстве между полками высотой до 15 см. Известен ряд конструкций тонкослойных отстойников.

В тонкослойном отстойнике возможны следующие схемы движения воды и выпавшего осадка: 
1) перекрестная — когда осадок движется перпендикулярно направлению движения потока; 
2) противоточная — когда осадок удаляется в направлении, противоположном движению потока; 
3) прямоточная — когда направления движения потока и осадка совпадают.   Наиболее эффективны тонкослойные отстойники с противоточной схемой движения фаз — воды и осадка. Осадок сползает в иловый приямок, из которого периодически удаляется. Всплывшие вещества собираются в пазухе между секциями и удаляются лотком. Тонкослойные отстойники обычно применяют для осветления сточных вод, содержащих взвешенные вещества однородного состава в относительно небольших концентрациях. Иногда их используют в качестве второй ступени механической очистки.

1 — подающие распределительные  трубопроводы; 2— распределительная  щель; 3 — пластмассовые трубчатые  блоки; 4 — водосборная щель; 5 —  лотки для сбора осветленной  воды; 6 — пазухи для сбора всплывающих  веществ; 7—поворотные трубы для  отвода плавающих веществ; 8 —  емкость; 9 — приямки для сбора  и уплотнения осадков; 10 — трубопроводы  для выпуска осадка

Рис. 1.14 Тонкослойный трубчатый отстойник

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.14 Зависимость показателя степени пi от исходной концентрации механических загрязнений в городских сточных водах при различном эффекте отстаивания

По конструкции тонкослойные отстойники бывают вертикальные, горизонтальные и радиальные. Они имеют водораспределительную  и водосборную зоны и зону полочных или трубчатых элементов. Скорость движения потока в полочных элементах 5—10 мм/с, а в трубчатых— до 20 мм/с. Высота тонкослойного пространства 1—2 м. Тонкослойные блоки, выполненные  из пластмассы, стали или алюминия, имеют наклон 45—60°.    В тонкослойном трубчатом отстойнике противоточно-го типа (рис. 10) сточная вода по распределительным трубопроводам подается в клинообразные щели. Затем вода осветляется в трубчатых блоках и собирается водосборными щелями. Выпавший осадок сползает в иловые приямки, откуда удаляется под действием гидростатического напора. Плавающие вещества удаляются с помощью поворотных труб.

1.2.4 мембранные элементы:

В настоящее время наиболее перспективными методами в водоподготовке и водоочистке являются мембранные технологии очистки воды. Основными  фильтрующими компонентами данных систем являются мембранные элементы. Они  предназначены для отделения  молекул воды от растворенных в ней  примесей. Данные системы являются безреагентными.                            Процессы мембранного разделения зависят от свойств мембран, потоков в них и движущих сил. Для этих процессов также важен характер потоков к мембране со стороны разделяемых сред и отвода продуктов разделения с противоположной стороны. Принципиальное отличие мембранного метода от традиционных приемов фильтрования - разделение продуктов в потоке, т.е. разделение без осаждения на фильтроматериале осадка, постепенно закупоривающего рабочую пористую поверхность фильтра.                    Основные требования, предъявляемые к полупроницаемым мембранам, используемым в процессах мембранного разделения, следующие:

высокая разделяющая способность (селективность);

высокая удельная производительность (проницаемость);

химическая стойкость к действию среды разделяемой системы;

неизменность характеристик при  эксплуатации;

достаточная механическая прочность, отвечающая условиям монтажа, транспортировки  и хранения мембран;

низкая стоимость.

Для разделения или очистки некоторых  нетермостойких продуктов применение мембранного метода является решающим, так как этот метод работает при  температуре окружающей среды.                                                                 В то же время мембранный метод имеет недостаток - накопление разделяемых продуктов вблизи рабочей поверхности разделения. Это явление называют концентрационной поляризацией, которая уменьшает проникновение разделяемых компонентов в пограничный слой, проницаемость и селективность, а также сокращает сроки службы мембран. Для борьбы с этим явление проводят турбулизацию слоя жидкости, прилегающего к поверхности мембраны, чтобы ускорить перенос растворенного вещества. Для мембран используют разные материалы, а различие в технологии изготовления мембран позволяет получить отличные по структуре и конструкции мембраны, применяемые в процессах разделения различных видов. Процессы, возникающие при разделении смесей, определяются свойствами мембран. Необходимо учитывать молекулярные взаимодействия между мембранами и разделяемыми потоками, физико-химическую природу которых определяет скорость переноса. Эти взаимодействия с материалом мембран отличают мембранный метод от микроскопических процессов обычного фильтрования. Мембранные методы отличаются типами используемых мембран, движущими силами, поддерживающими процессы разделения, а также областями их применения.

Существуют мембранные методы шести  типов:

микрофильтрация - процесс мембранного  разделения коллоидных растворов и  взвесей под действием давления;

ультрафильтрация - процесс мембранного  разделения жидких смесей под действием  давления, основанный на различии молекулярных масс или молекулярных размеров компонентов  разделяемой смеси;

обратный осмос - процесс мембранного  разделения жидких растворов путем проникновения через полупроницаемую мембрану растворителя под действием приложенного раствору давления, превышающего его осмотическое давление;

 диализ - процесс мембранного разделения за счет различия скоростей диффузии веществ через мембрану, проходящий при наличии градиента концентрации;

электродиализ - процесс прохождения  ионов растворенного вещества через  мембрану под действием электрического поля в виде градиента электрического потенциала;