Основы водоснабжения и канализации

Раздел: Производство

Решетки подразделяют на неподвижные, подвижные и решетки, совмещенные с дробилками (комминуторы). В отечественной практике применяют в основном неподвижные решетки. В последние годы все большее распространение получают решетки, совмещенные с дробилками (комминуторы).

Решетки, выполненные из металлических стержней, устанавливают в уширенных частях каналов (камерах) под углом 60—70° к горизонту. В большинстве случаев применяют стержни прямоугольного сечения, но возможно применение и других сечений: круглого, прямоугольного со скругленными углами и т. д. Ширину Прозоров между стержнями b принимают равной 16—19 мм ( 98).

Трудность эксплуатации решеток заключается в необходимости их непрерывной очистки. Установка решеток под углом к горизонту упрощает эту работу. При количестве задерживаемых отбросов более 0,1 м3/сут рекомендуется механизировать очистку решеток ( 99). Очистка решеток производится граблями, представляющими собой рейку с зубьями. Зубья входят в прозоры между стержнями и при движении граблей перемещают уловленные загрязнения в верхнюю часть решетки, где съемник сбрасывет их или в емкости, или на транспортер.

В СССР наибольшее распространение получили три типа конструкции решеток с механизированной очисткой: 1) решетки московского типа, в которых очистка осуществляется граблями, движущимися перед решеткой по направлению движения воды ( 99,а); 2) решетки ленинградского типа, в которых очистка производится граблями, движущимися за решеткой по направлению движения воды ( 99,6); 3) вертикальные решетки, в которых очистка осуществляется граблями, движущимися также за решеткой по направлению движения воды ( 99,в).

В технологическом отношении более совершенными являют

ся решетки двух последних типов. Расположение граблей за решеткой по направлению движения воды исключает продав- ливание загрязнений через прозоры решеток в момент их снятия.

В конструктивном отношении более надежными являются вертикальные решетки, так как у них движущиеся части исполнительных механизмов расположены над водой.

Размеры решеток определяют из условия обеспечения в прозорах между стержнями скорости vp=0,8-М м/с при максимальном расходе сточных вод.

Если применяются решетки с механизированной очисткой, то кроме рабочих устанавливают резервные решетки: при одной рабочей решетке — одну резервную с ручной или механизированной очисткой; при двух и большем числе рабочих решеток — одну резервную с механизированной очисткой. Таким образом обеспечивается бесперебойная очистка воды в случае ремонта одной из решеток.

Наблюдениями установлено, что количество улавливаемых решетками загрязнений равно 5—6 л в год от одного жителя города.

Уловленные загрязнения подвергают дроблению на специальных дробилках и возвращают в поток воды перед решетками или после них. Для дробления применяют молотковые дробилки. Основной рабочий орган их — пластичные молотки, шарнирно подвешенные к валу. При вращении вала они располагаются радиально. Дробление происходит при взаимодействии молотков и гребенки, укрепленной на корпусе.

Возможен и иной способ обработки загрязнений. Их можно направлять на сбраживание в метантенки или сжигать после обезвоживания.

Решетки и дробилки размещают в специальном здании (часто оно носит название «грабельной»).

За решетками (по направлению движения воды) поперек каналов располагают транспортер для подачи загрязнений к дробилке. Здания решеток оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией с пятикратным обменом воздуха.

Извлечение из воды и последующее дробление уловленных решетками загрязнений существенно осложняет общую схему очистки воды и ухудшает санитарные условия очистных станций. Эти недостатки устраняются при применении решеток, совмещенных с дробилками, — решеток-дробилок (комминуто- ров). В зарубежной практике, а в последние годы и в СССР получили распространение решетки-дробилки с решеткой, имеющей форму цилиндрического барабана. На  100 показана решетка-дробилка марки РД-600. Цифра 600 — диаметр барабана решетки в мм. Прозоры решетки расположены горизонтально, но не замкнуты по периметру (в противном случае нарушилась бы целостность барабана). Режущие элементы решетки-дробилки состоят из трепального гребня, закрепленного стационарно на стенке канала, и режущих пластин и резцов, закрепленных на вращающемся барабане-решетке. Очищаемая вода проходит через прозоры в вертикальных стенках барабана, очищается и затем отводится через открытое днище и дюкер в лоток. Загрязнения перемещаются самой вращающейся решеткой к трепальному гребню и дробятся при взаимодействии его с режущими пластинами и резцами. Режущие пластины и резцы расположены на различных образующих по периметру барабана-решетки и вступают во взаимодействие с трепальным гребнем поочередно, поэтому требующаяся мощность электродвигателя сравнительно мала.

Песколовки. По характеру движения воды различают песколовки горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением воды. Последние в зависимости от способа создания вращательного движения воды разделяют на тангенциальные и аэрируемые.

Горизонтальные песколовки представляют собой удлиненные резервуары с прямоугольным или трапецеидальным поперечным сечением, в которых вода движется с небольшой скоростью.

Выпадение песка в осадок  "\

происходит под действием си- -**Un лы тяжести ( 101). Для накопления осадка в песколовках выделяются часть сооружения высотой h2 и бункер, располагаемый в начале сооружения, так как в этом месте выпадает наибольшее 'количество песка. Осадок из песколовок удаляется периодически — не реже 1 раза за двое суток; как правило, осадок удаляют 1 раз в смену.

Оптимальная скорость движения воды в песколовках v = = 0,3 м/с. При этом турбулентность потока практически не затрудняет осаждение песка, но в то же время исключается выпадение в осадок органических загрязнений. При минимальном расходе в песколовках допускается снижение 'скорости, но лишь до 0,15 м/с. В ряде случаев для поддержания в песколовках скорости v=,0,3 м/с независимо от изменения расхода на отводных каналах из песколовок устраивают специальные регуляторы скорости (водосливы, измерительные лотки и Др.).

Обычно проектируют песколовки с двумя или большим числом отделений. Если осадок из песколовок удаляется механизмами, то кроме рабочих отделений предусматривают одно резервное.

Если количество улавливаемого песколовкой осадка превышает 0,5 м3/сут, то удаление его механизируют. Для сгребания осадка в бункера применяют скребки на бесконечных цепях или механизмы тележечного типа. Из бункеров осадок откачивают гидроэлеваторами или эрлифтами (последние получили применение только за рубежом). Иногда цепные механизмы служат и для извлечения осадка из сооружений.

горизонтальная песколовка, оборудованная цепным механизмом и гидроэлеватором. Скребки выполнены из половинок труб диаметром 150 мм, разрезанных вдоль оси.

механизм тележечного типа без скребков. При перемещении тележки вдоль сооружения выпавший в песколовках 1 осадок откачивается из Песковых лотков 2 насосами 3 и направляется в гидроциклон 4. Песчаная пульпа поступает из нижнего патрубка гидроциклона в бункер 5 для обезвоживания, а вода, содержащая отмытые органические примеси, возвращается в песколовку. Обезвоженный песок используется для планировки местности.

Стремление упростить выгрузку осадка из сооружений привело к созданию и широкому применению на очистных станциях в нашей стране горизонтальной песколовки с круговым движением воды (тульская песколовка). Осадок, выпадающий в проточной части песколовки, проваливается через щель в бункер и концентрируется в одном месте, откуда затем откачивается гидроэлеватором. В этой пеколовке не требуется установка механизмов для горизонтального перемещения осадка ( 104).

Вертикальные песколовки работают значительно хуже горизонтальных, а объем их в 2—3 раз больше (при равных условиях работы), поэтому их применяют редко.

Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане. Вода в них подводится по касательной к цилиндрической части сооружения. Кроме вращательного движения жидкости в плане в них наблюдается еще и вращательное движение жидкости в

плоскости живого сечения потока. Последнее поддерживает во взвешенном состоянии органические загрязнения и исключает выпадение их в осадок. Благодаря этому осадок из тангенциальных песколовок менее загрязнен органическими примесями.

Размер тангенциальных песколовок определяется по времени пребывания воды в них, которое принимается равным 30 с. Тангенциальные песколовки применяют при малых расходах воды — 30—50 тыс. м3/сут.

Аэрируемые песколовки представляют собой удлиненные резервуары с трапецеидальным или полигональным попер.ечным сечением (ipnc. 105). Вдоль одной из продольных стенок устанавливается аэратор. Глубина его установки принимается равной 2/з всей глубины потока. Поступательная скорость движения воды в песколовках v=,0,03—0,15 м/с. Скорость вращательного движения, создаваемого аэрацией, поддерживается на уровне 0,3 м/с (по периметру сечения). Расход воздуха для создания такой скорости не превышает 0,1 м3 на 1 м3 очищаемой воды.

Аэрируемые песколовки рассчитывают по тем же формулам, что и горизонтальные, но расчетная глубина их принимается равной половине гидравлической глубины воды в них.

Особенность аэрируемых песколовок заключается в том, что скорость движения воды в них поддерживается практически постоянной независимо от изменения расхода. Это объясняется значительным превышением вращательной скорости над посту-

пательной (с увеличением расхода и поступательной скорости в 2 раза суммарная скорость возрастает всего с Oi=,y52-|-302== =30,4 см/с до t>2=yi02+302=31,6 см/с). Постоянство скорости движения воды и наличие вращательного движения практически исключают выпадение в осадок органических примесей. Осадок из аэрируемых песколовок почти свободен от органических загрязнений. Аэрируемые песколовки могут применяться при любой производительности очистных станций.

На  105 показана аэрируемая песколовка, в которой для удаления осадка в бункер применена гидромеханическая система. Из бункера осадок удаляется, как и в других типах песколовок, гидроэлеватором. Простота устройства гидромеханических систем и высокая надежность работы открывают возможность широкого применения их не только в аэрируемых, но и в горизонтальных песколовках.

Количество залавливаемого в песколовках осадка от одного жителя города в сутки примерно равно 0,02 л. Общее количество уловленного осадка, м3/сут, определяется по формуле

Обработка осадка из песколовок обычно заключается в его обезвоживании, которое производится на Песковых площадках. Они представляют собой спланированные карты земли, огражденные валиками, с дренирующим основанием. Обезвоживание осадка на Песковых площадках не удовлетворяет возросшим техническим и санитарным требованиям. Использование такого осадка затруднительно. Он содержит до 40% органических примесей (по сухому веществу) и способен загнивать. Перспективной является обработка осадка на специальных аппаратах, где он освобождается от органических примесей и обезвоживается. Получаемый после этого сравнительно чистый песок может использоваться для подсыпок и планировки территории, а в ряде случаев — как строительный материал. К числу таких аппаратов относятся бункера, гидроциклоны, гидравлические и механические пескопромыватели, аппараты типа «джигрит», работа которых основана на разделении частиц по размеру и плотности в псевдоожиженном слое, и др. На  103 показана работа комплекса таких аппаратов.

Отстойники. В зависимости от назначения отстойники разделяют на первичные и вторичные. Первичные отстойники размещают перед сооружениями биохимической очистки (биологическими фильтрами, аэротенками), вторичные — после них.

По режиму работы различают отстойники периодического действия, или контактные, и отстойники непрерывного действия, или проточные. В первые вода поступает периодически, а осветление ее происходит в состоянии покоя. Во вторые вода поступает непрерывно, и осветление ее происходит при медленном движейии. Отстойники периодического действия применяют при малых расходах очищаемой воды.

По направлению движения воды отстойники разделяют на горизонтальные и вертикальные. Разновидностью горизонтальных отстойников являются радиальные отстойники. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходе сточных вод более 15 000 м3/сут, радиальные — при расходе более 20 000 м3/сут, вертикальные — при расходе до 30 000 м3/сут. При высоком уровне грунтовых вод и прочих равных условиях следует отдавать предпочтение горизонтальным отстойникам.

Горизонтальные отстойники, применяемые для очистки сточных вод, аналогичны горизонтальным отстойникам, применяемым для очистки природных вод. Однако они имеют и ряд особенностей, обусловленных составом и свойствами сточных вод (большим содержанием нерастворенных примесей, наличием взвесей с плотностью меньше единицы и др.).

В начале горизонтального отстойника ( 106) имеется распределительное устройство в виде лотка 2 и расположенной за ним полупогруженной доски 3, предназначенное для равномерного распределения воды по высоте и ширине сооружения. Лоток 4 и расположенная перед ним полупогруженная доска 3 в конце отстойника составляют сборное устройство, предназначенное для равномерного сбора воды по высоте и ширине отстойника. Полупогруженная доска в конце отстойника, кроме того, ограждает всплывшие загрязнения и исключает поступление их в сборный лоток с осветленной водой. Днищу отстойников придают уклон г'^0,01 в направлении, обратном направлению движения воды. В начале сооружения устраивают бункер для сбора осадка. Для накопления осадка отводится также часть высоты сооружения h2, которая зависит от количества улавливаемого осадка.

Для удаления осадка отстойники оборудуют скребковыми механизмами цепного (аналогичными применяемыми в песколовках) или тележечного типа. Ими осадок сгребают к бункеру. Одновременно скребки служат для сбора всплывших загрязнений в лоток 5. Из бункера осадок удаляется самотеком по специальной трубе 7 под гидростатическим напором около 1,5 м.

При очистке бытовых сточных вод продолжительность осветления воды t принимают равной 1,5 ч. В составе очистной станции обычно проектируют две или более рабочих секции отстойника. Ширину секции назначают не более 9 м, а глубину — не более 3 м.

Радиальные отстойники имеют круглую форму в плане. Вода подается в центр сооружения дюкером ( 107). Осветление воды происходит при ее движении с уменьшающейся скоростью от центра к периферии (радиально). Осветленная вода собирается и отводится кольцевым периферийным лотком. В разрезе радиальный отстойник состоит как бы из двух горизонтальных отстойников, расположенных симметрично слева и справа от оси сооружения. Радиальные отстойники имеют все те же элементы, которые имеют и горизонтальные отстойники.

Осадок, накапливающийся в отстойниках, сгребается специальным вращающимся скребком в центр сооружения и удаляется по иловой трубе под гидростатическим напором или плунжерными насосами. Всплывающие загрязнения сгоняются к бункеру полупогруженной доюкой, подвешенной к той же ферме, что и скребок, и удаляются из сооружения при погружении бункера под уровень воды вращающейся фермой.

Радиальные отстойники, как и горизонтальные, рассчитывают по продолжительности осветления воды. Их можно также рассчитывать по нагрузке воды qo на единицу площади сооружения в плане. Площадь сооружения в плане определяют по формуле

В  18 приведены размеры типовых радиальных отстойников из сборного железобетона.

В последние годы в нашей стране и за рубежом начинают применять радиальные отстойники с периферийной подачей воды. Распределение воды периферийным кольцевым лотком большой длины позволяет значительно сократить скорости ввода воды в сооружение и тем самым существенно улучшить гидравлический режим работы отстойника и осветление воды.

Применение круглых в плане сооружений осложняет схему компоновки очистных -станций. Оптимальным является размещение круглых сооружений группами но четыре отстойника (см.  107). Для р а в но мер ного р ас п р еде л ен и я воды по отдельным -сооружениям применяют специальные распределительные чаши. Размещение насосных станций в центре группы отстойнико-в позволяет вести выгрузку осадка из сооружений путем откачки 'его плунжерными насосами.

Вертикальные отстойники имеют круглую ( 108) или квадратную форму в плане. Вода в них подается по открытому лотку и центральной трубе. Осветление воды происходит при ее вертикальном подъеме с малой (скоростью в кольцевом пространстве между стенками отстойника и центральной трубой. Равномерное распределение воды по живому сечению зоны осветления достигается с помощью отражательного щита. Зазор между отражательным щитом и концом центральной трубы можно изменять, устанавливая его таким, при котором отстойник работает с большей эффективностью. Осветленная вода собирается кольцевым лотком 2 и отводится лотком 9. Осадок, выпадающий в 'отстойнике, собирается в его конусной части и удаляется трубой 6 под гидравлическим напором, равным 1,5 м. Всплывающие загрязнения удаляются по внутреннему кольцевому лотку 3 и трубе 1. Для этого перекрывают отводящий лоток 9, что приводит к повышению уровня воды в отстойнике и слизу всплывающих загрязнений в лоток 3.

Вертикальные отстойники рассчитывают так же, как и горизонтальные. При этом высоту зоны осветления принимают равной высоте центральной трубы. Скорость восходящего движения воды в зоне осветления отстойника принимают равной 0,5—0,7 мм/с, а нисходящую скорость в центральной трубе — 30 мм/с.

Вертикальные отстойники можно рассчитывать по нагрузке так же, как и радиальные отстойники.

В последние годы в практике очистки воды стали применять гак называемые полочные, или тонкослойные, отстойники. Отстойная зона их разделена наклонными полками на ряд неглубоких слоев. Глубина слоев определяется из расчта, чтобы жидкость в межполочном пространстве двигалась ламинарно. Устранение турбулентности потока позволяет существенно повысить эффект очистки воды или производительность полочных отстойников по сравнению с обычными сооружениями.

Объем части отстойника, предназначенной для накопления осадка, определяется из условия выгрузки его не реже 1 раза в двое суток. Обычно осадок выгружают 1—2 раза в смену.

Отстойники всех типов выполняют из монолитного или сборного железобетона. В отдельных случаях они могут быть кирпичными.