Радиальные отстойники для очистки сточных вод. Отстойники для сточных вод

Отстойники

Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и дешевым методом выделения из сточных вод грубодиспергированных примесей с плотностью, отличной от плотности воды. Под действием силы тяжести частицы загрязнений оседают на дно сооружения или всплывают на его поверхность.

Относительная простота отстойных сооружений обусловливает их широкое применение на различных стадиях очистки сточной воды и обработки образующихся осадков. В зависимости от своего назначения и расположения в технологических схемах очистки сточных вод отстойные сооружения подразделяются на следующие: отстойники - первичные, вторичные и третичные (контактные резервуары); илоуплотнители; осадкоуплотнители.

Классификация отстойных сооружений по основным технологическим и конструктивным признакам приведена на рис. 10.15.

Первичные отстойники располагаются в технологической схеме очистки сточных вод непосредственно за песколовками и предназначаются для 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 (см. рис. 10.18).

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, что в зависимости от исходной начальной концентрации взвешенных веществ в сточной воде, составляющей 200-500 мг/л, обусловливает выбор наиболее рациональной технологии первичного осветления и требуемой продолжительности отстаивания. Технологическая роль других отстойных сооружений рассматривается ниже в соответствующих разделах курса.

Закономерности процесса первичного осветления сточных вод. Разнообразные условия формирования городских сточных вод как смеси хозяйственно-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.

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 (седиментации), что изменяет форму, размеры, плотность и скорость осаждения частиц полидисперсного состава.

Различают агломерацию частиц в условиях перикинетической (или диффузионной) коагуляции и ортокинетической (или гравитационной) флокуляции.

Рис. 10.15 Классификация отстойных сооружений

Перикинетическая коагуляция имеет место 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 грубодиспергированные частицы с размером 1 – 1000 мкм, для которых определяющей является гравитационная или ор-токинетическая флокуляция, обусловленная столкновением частиц различного диаметра вследствие разности скоростей их осаждения.

Показатели степени в выражении (10.19), отражающие количественное влияние каждого из параметров на кинетику гравитационного осветления сточной воды, могут быть определены лишь экспериментально для соответствующих условий седиментации взвеси, что затрудняет использование этой формулы.

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

Обобщение результатов исследований, выполненных за последние 20 лет кафедрой водоотведения на Люблинской станции комплексной очистки воды (Москва), показало, что отсутствует удовлетворительная корреляция между содержанием оседающих веществ и концентрацией взвешенных веществ в поступающей сточной воде (рис. 10.16). Максимальное содержание оседающих веществ (кривая la) и минимальное содержание оседающих веществ (кривая 16) в сточной воде существенно отличаются друг от друга, особенно при малых начальных концентрациях взвешенных веществ. Кривые 2 и 3 (по рекомендациям ныне действующего и предшествующего СНиПа) удовлетворительно соответствуют средним значениям. Объективно существующему широкому диапазону изменения содержания оседающих веществ соответствует широкая гамма кривых кинетики осветления сточных вод, отражающая многообразие встречающихся седиментационных свойств взвешенных веществ (рис. 10.17).

Рис. 10.16. Зависимость содержания оседающих веществ от начальной концентрации взвешенных веществ:
1а и 16 – максимальные и минимальные значения соответственно; 2 – по СНиП 2.04.03-85; 3 – по СНиП П-32-74

Рис. 10.17 Зависимость эффекта осветления сточных вод от продолжительности отстаивания (в цилиндрах hzet =1,0 м)

Для правильного проектирования отстойников целесообразно экспериментальное определение кривых кинетики осветления реальных сточных вод данной станции аэрации или их близкого аналога. Методика экспериментального определения кинетики осветления сточных вод в покое разработана В. И. Калицуном.

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.

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.

Таким образом, в действующих первичных отстойниках условия флокуляции и осаждения взвешенных веществ в потоке движущейся сточной воды существенно отличаются от условий отстаивания в покое. Как следствие, достигаемый в производственных условиях эффект снижения концентрации взвешенных веществ не превышает 50-60%, что бывает существенно ниже содержания оседающих веществ в исходной сточной воде, достигающего 60-80°.

Рис. 10.18. Зависимость эффекта снижения концентрации взвешенных веществ (кривая 1) и БПК5 (кривая 2) от продолжительности осветления более медленно вследствие неблагоприятного

На рис. 10.18 приведены эксплуатационные данные работы первичных отстойников, которые показывают эффективность осветления сточной воды по изъятию взвешенных веществ и снижению БПК в диапазоне продолжительностей отстаивания 1,5-4 ч. Процесс первичного осветления в действующих отстойниках идет менее эффективно и совокупного воздействия фактических гидродинамических условий на ход флокуляции и седиментации взвеси.

В действующих отстойниках гидродинамическая характеристика потока осветляемой воды определяется типом и конструкцией отстойного сооружения, скоростями и направлением впуска сточной воды в зону отстаивания (рис. 10.20), нагрузкой сточных вод на поверхность отстойника и нагрузкой собираемой осветленной воды на единицу длины водослива (рис. 10.21).

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные продольными перегородками на несколько отделений, в которых поток осветляемой воды, распределяемый по ширине сооружения с помощью лотка с впускными отверстиями, движется горизонтально в направлении водослива сборного канала, расположенного с противоположного торца отстойника (рис. 10.22).

Рис. 10.19. Зависимость эффекта первичного осветления от градиента скорости при предварительном перемешивании сточной воды:
1,2 – воздушное и механическое перемешивание

Величина Kse, может определяться непосредственным методом, путем замера скоростей движения воды в отстойнике с помощью термоанемометра (прибора для определения малых скоростей движения воды), или рассчитываться на основе фактической продолжительности пребывания воды Цакт в отстойнике, определенной методом трассирования.

Рис. 10.20. Зависимость эффекта осветления воды в отстойнике от скорости входа в него потока осветляемой воды

Рис. 10.21. Зависимость эффекта осветления воды от гидравлической нагрузки на погонный метр сборного водослива

Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе в сооружение иловые приямки, откуда под гидростатическим напором выгружается в самотечный трубопровод с последующим его отводом на перекачивающую насосную станцию. Всплывающие нефтемасляные и жировые вещества собираются в конце сооружения в жиросборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку.

Достоинствами горизонтальных отстойников являются их относительно высокий коэффициент использования объема и достигаемый эффект осветления воды по взвешенным веществам - 50-60%; возможность их компактного расположения и блокирования с аэротенками.

Использование в типовых проектах сооружений унифицированной ширины 6 и 9 м стеновых панелей позволяет проектировать горизонтальные отстойники с шириной, равной ширине аэротенков, и объединять эти сооружения в секции.

Рис. 10.22. Горизонтальный отстойник:
1 – подводящий лоток; 2 – впускные отверстия; 3 – скребковая тележка; 4 – жиросборный лоток; 5 – водосборный водослив; 6 – трубопровод выпуска осадка и опорожнения; 7 – отстойная зона; 8 – осадочный бункер

Недостатком горизонтальных отстойников является неудовлетворительная надежность работы используемых в них механизмов для сгребания осадка тележечного или цепного типа, особенно в зимний период. Кроме того, горизонтальные отстойники как прямоугольные сооружения при прочих равных условиях имеют более высокий (на 30-40%) расход железобетона на единицу строительного объема, чем радиальные отстойники. Цилиндрическая форма последних позволяет использовать предварительно напряженную высокопрочную арматуру, в результате чего уменьшаются требуемая толщина стеновых панелей и удельный расход железобетона.

В практике проектирования горизонтальные первичные отстойники широко используются в очистных сооружениях пропускной способностью 15-100 тыс. м3/сут.
Вертикальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары с коническим днищем, в которых поток осветляемой воды движется в вертикальном направлении. В зависимости от типа впускного устройства вертикальные отстойники подразделяются на следующие: с центральным впуском воды; с нисходяще-восходящим движением воды; с периферийным впуском воды.

В вертикальных отстойниках с центральным впуском сточная вода подводится лотком к центральной раструбной трубе, опускаясь по которой вниз, осветляемая вода отражается от конусного отражательного щита и поступает в зону осветления (рис. 10.23). В восходящем потоке осветляемой воды происходит флокуляция частиц взвеси, и образующиеся агломерации взвеси, гидравлическая крупность которых ц0 превосходит скорость восходящего вертикального потока vBepT, выпадают в осадок. Более мелкая взвесь, для которой и0

Осветленная вода собирается периферийным сборным лотком, высота гребня водослива которого определяет уровень воды в отстойнике. Всплывающие вещества жирового состава собираются в центре отстойника кольцевым лотком, из которого отводятся трубопроводом в самотечную иловую сеть.
Выпадающий осадок накапливается в иловой конусной части отстойника, из которой удаляется под гидростатическим напором 1,5-2,0 м через иловую трубу в самотечную иловую сеть. Объем иловой части рассчитывается на двухсуточный объем образующегося осадка. Влажность выгружаемого осадка составляет 95%.

Достоинствами вертикальных первичных отстойников являются простота их конструкции и удобство в эксплуатации; недостатками - большая глубина сооружений, что ограничивает их максимальный диаметр -9 м, а также невысокая эффективность осветления воды (обычно не превышающая 40%> по снятию взвешенных веществ).

Исследования СМ. Шифрина показали, что в вертикальных первичных отстойниках с центральным впуском образуются обширные вихревые зоны в центральной части сооружения и в районе водосборных лотков, что существенно снижает их коэффициент объемного использования и достигаемый эффект осветления.

Рис. 10.23. Первичный вертикальный отстойник из сборного железобетона:
1 – иловая труба для выпуска осадка; 2 – жиропровод для выпуска всплывающих веществ; 3 – центральная впускная труба с отражателем; 4 – сборный лоток осветленной воды; 5 – отводящий лоток; 6 – подводящий лоток

Более совершенными с технологической точки зрения являются вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком осветляемой воды (рис. 10.24). В отстойнике этого типа зона осветления разделена полупогружной перегородкой на две равные по площади зеркала воды части.

Сточная вода поступает в центральную часть по лотку или трубопроводу и через зубчатый водослив отражательным козырьком распределяется по площади зоны осветления, где происходит нисходящее движение потока осветляемой воды, обеспечивающее лучшее совпадение направлений векторов движения потока воды и выпадения агломерирующейся взвеси, чем в типовых вертикальных отстойниках с центральной распределительной трубой.

Рис. 10.24. Первичный вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком:
1 – приемная камера; 2 – подающий трубопровод; 3, 4 – трубопровод и воронка соответственно для удаления плавающих веществ; 5 – зубчатый распределительный водослив; 6 – отражательный козырек; 7 – распределительный лоток; 8 ~ периферийный сборный лоток осветленной воды; 9 – отводящий трубопровод; № – кольцевая зона восходящего движения; 11 – кольцевая перегородка; 12 – трубопровод для выпуска осадка

Основная масса взвешенных веществ успевает выпасть в осадок до поступления потока осветляемой воды в кольцевую зону восходящего движения, где происходит доосветление воды, которая собирается периферийным сборным лотком. Коэффициент использования объема в этих отстойниках^ повышается до 0,65, и эффективность осветления воды по снижению концентрации взвешенных веществ достигает 60-65%.

Осадок под действием гидростатического давления выгружается через центральный илопровод. Всплывающие вещества удаляются из центральной части через приемную воронку и самотечный трубопровод.

НИИВодгео разработал вертикальные отстойники с периферийным впуском воды и сбором осветленной воды в центральной зоне, технологические показатели которых (коэффициент объемного использования и эффективность осветления) аналогичны таким показателям отстойников с нисходяще-восходящим движением воды.

Разновидностью вертикальных отстойников являются квадратные в плане (12×12 и 14×14 м) четырех бункерные отстойники с центральным впуском воды и сбором осветленной воды периферийным лотком.

Простота конструкции вертикальных отстойников обусловила их широкое применение на очистных сооружениях средней пропускной способностью 2,0-15,0 тыс. м3/сут.

Радиальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары, в которых сточная вода подается в центр отстойника и движется радиально от центра к периферии (рис. 10.25). Скорость движения осветляемой воды изменяется от максимальных значений в центре до минимальных на периферии радиального отстойника.

Рис. 10.25. Первичные радиальные отстойники:
1 – илоскреб; 2 – распределительная камера; 3 – подводящий трубопровод; 4 – трубопровод выгрузки осадка; 5 – жиросборник; б – насосная станция перекачки осадка; 7- трубопровод отвода осветленной воды; 8 – жиропровод

Взвешенные вещества, выпадающие в осадок из движущегося потока осветляемой воды, перемещаются в иловый приямок скребками, размещенными на вращающейся ферме. На этой же ферме расположено подвесное устройство, сгребающее всплывающие на поверхность вещества к жиросборнику, из которого они отводятся на перекачку. Частота вращения фермы с илоскребами составляет 2-3 ч-1 , привод фермы периферийный с тележкой на пневмоходу. Осадок удаляется с помощью плунжерных и центробежных насосов, что обеспечивает снижение его влажности до 93,0 -93,5%. Радиальные первичные отстойники обеспечивают задержание 50-55% взвешенных веществ.

Разработанные типовые проекты радиальных отстойников диаметром 18-50 м позволяют использовать их на очистных сооружениях практически любой пропускной способности, начиная с 20 тыс.м3 в сут.

Круглая в плане форма радиальных отстойников позволяет уменьшать необходимую толщину стеновых панелей за счет применения высокопрочной предварительно напряженной арматуры, что сокращает их удельную материалоемкость. Вращающаяся ферма обеспечивает простоту эксплуатации радиальных отстойников.

Указанные достоинства радиальных отстойников обусловили их широкое распространение на очистных сооружениях. Вместе с тем для радиальных отстойников с центральным впуском характерны повышенные градиенты скорости в центральной части, приводящие к уменьшению их коэффициента объемного использования и эффективности осветления.

Обобщенный метод технологического расчета первичных отстойников заключается в выборе типа и необходимого числа типовых сооружений, обеспечивающих требуемый эффект осветления.

Рис. 10.26 Зависимость п от начальной концентрации взвешенных веществ (при Э=50%)

Интенсификация первичного осветления сточных вод. В получивших распространение первичных отстойниках задерживается обычно 40-50% взвешенных веществ, содержащихся в сточных водах. Вместе с тем при начальной концентрации взвешенных веществ не менее 300-400 мг/л, характерной для режимов экономного водопотребления, необходимый эффект первичного осветления может достигать 70-75%. В противном случае неизбежен повышенный прирост избыточного активного ила, имеющего больший фактический объем и меньшую влагоотдачу при последующем обезвоживании. В условиях формирования многокомпонентных городских сточных вод очень часто также образуется тонкодисперсная взвесь, в которой содержание оседающих веществ не превышает 30-50% (см. рис. 10.17). В указанных выше случаях для обеспечения требуемой эффективности первичного осветления необходимо интенсифицировать процесс осаждения взвешенных веществ.

Обширные исследования, проведенные за последние годы в нашей стране и за рубежом, позволили разработать и испытать различные методы интенсификации процессов отстаивания сточных вод и уплотнения образующихся осадков (рис. 10.27). Однако из известных методов интенсификации первичного отстаивания наибольшее распространение для очистки городских сточных вод получили методы, связанные с использованием биофлокулирующих свойств избыточного активного ила и биопленки, имеющих в своем составе внеклеточные биополимеры, обусловливающие пространственное структурирование и биофлокуляцию клеточных образований.

Концентрация основных категорий биополимеров - полисахаридов, протеинов, РНК и ДНК достигает максимума в фазе эндогенной респирации микроорганизмов. Образующиеся экзогенные биополимеры обеспечивают формирование и прикрепление биопленки, объединение свободноплавающих микроорганизмов в клоны и хлопки, которые при уменьшении градиента скорости способны агрегироваться в крупные быс-трооседающие хлопья активного ила размером в несколько миллиметров.

Функциональные группы, содержащиеся в биополимерах, могут в среде, близкой к нейтральной, проявлять свойства ионов или быть неионо-генными, обеспечивая образование мостиковых связей как между собой, так и с другими частицами минерального или органического происхождения, т.е. выполняют роль флокулянтов.

Таким образом, избыточный активный ил и биопленка представляют собой естественные биофлокулирующие добавки, образующиеся в процессе биологической очистки сточных вод. Использование их биофлокулирующих свойств целесообразно в качестве одного из самых экономичных методов физико-химического воздействия на формирование агломераций мелкодисперсной взвеси в процессе ее седиментации (осаждения).

Рис. 10.27. Методы интенсификации работы отстойников и илоуплотнителей

Биофлокуляция была успешно реализована во встроенных в вертикальные отстойники камерах флокуляции, использующих как избыточный активный ил, так и биопленку. Эффективность первичного осветления воды после ее 20-минутной обработки в камере биофлокуляции повышалась до 65-75% по взвешенным веществам и 4045% по снижению БПК. Однако механический перенос полученных в вертикальных отстойниках результатов на запроектированные и построенные отдельно стоящие преаэраторы сточных вод с активным илом, а также встроенные конструкции в радиальные и горизонтальные отстойники не позволил получить в них аналогичные результаты.

Обширные исследования, проведенные кафедрой водоотведения МГСУ в области изучения закономерностей процессов седиментации и гидродинамических условий ее реализации, позволили разработать и оптимизировать технологию первичного осветления сточных вод с использованием избыточного ила как биофлокулянта, которая обеспечивает повышение содержания оседающих веществ в любой сточной воде до 85-90%» и снижение БПК в осветленной воде на 40-50%). Возможная конструктивная схема реализации этой технологии в радиальном первичном отстойнике приведена на рис. 10.28.

Размещенная в центральной части радиального отстойника зона биофлокуляции позволяет обеспечить при 20-минутном пребывании сточной воды эффективный контакт между частицами мелкодисперсной взвеси и активного ила.

Рис. 10.28. Схема радиального отстойника с камерой биофлокуляции (а) и распределения градиентов скорости до (кривая 1) и после реконструкции
(кривая 2) (6):
1 – подвод сточной воды и активного ила; 2 – распределительная камера; 3 – зона биофлокуляции; 4 – дырчатые аэраторы; 5 – полупогружная перегородка; б – затопленные перегородки; 7 – низкоградиентная мешалка; 8 – защитный зонт; 9 – сборный водослив; 10 – тонкослойные блоки перекрестной схемы

Имеющийся гидродинамический потенциал входящего потока (кривая а на рис. 10.28) дополняется устройством аэратора в виде дырчатых труб, что в совокупности обеспечивает в зоне биофлокуляции необходимый градиент скорости перемешивания 50-60 с1 (кривая 1).

Из зоны биофлокуляции сточная вода проходит под перегородкой зоны воздухоотделения, где отделяются прилипшие пузырьки воздуха, способные в дальнейшем ухудшить условия седиментации.

В зоне осветления отстойника процесс седиментации стимулируется низкоградиентным перемешиванием, которое при G = 1-2 с“1 обеспечивает оптимальные условия для осаждения взвешенных веществ и уплотнения образующегося осадка. Расположенные на периферии отстойника тонкослойные блоки перекрестной схемы осаждения осветляют воду на завершающей стадии, перед ее поступлением в сборный лоток.

Многолетняя эксплуатация первичного отстойника, модифицированного по данной технологической схеме, показала его высокую эффективность как по задержанию взвешенных веществ - 60-80% (рис. 10.29), так и по снижению БПК в осветленной воде на 40-70% по сравнению с исходной. Однако тонкослойные блоки весьма материалоёмки.

Рис. 10.29. Зависимость эффекта осветления от начальной концентрации взвешенных веществ

При оптимальных добавках активного ила 160-200 мг/ л, соответствующих приросту избыточного активного ила, эффективность осветления по взвешенным веществам составляла 75-80%, при этом влажность смеси осадка и избыточного ила, выгружаемого из отстойника, составляла 96,0-96,5% (рис. 10.30). Снижение БПК в осветляемой воде практически не опускалось ниже 40% за весь период наблюдения, оставаясь в основном в пределах 50-70% (рис. 10.31). Существенный разброс опытных данных объясняется производственными условиями эксплуатации сооружений, колебаниями состава и концентрации поступающих загрязнений.

Рис. 10.30. Влияние дозы добавки активного ила на эффект осветления (Э) и влажность выгружаемого осадка (W)

Рис. 10.31. Корреляция между эффективностью осветления по взвешенным веществам и снижением БПК5

Наряду с использованием биофлокулирующих свойств избыточного активного ила интенсификация работы первичных отстойников возможна также за счет применения непрерывной откачки выпадающего осадка с его последующим уплотнением в отдельном осадкоуплотнителе. Преимущества данной технологии заключаются в поддержании практически нулевого (не более высоты скребков) слоя осадка на днище отстойника и повышения тем самым эффекта осветления воды. Кроме того, быстрое удаление выпадающего осадка, особенно при условии тщательной «зачистки» всего днища скребками, позволяет избегать так называемого залеживания осадка с его последующим анаэробным распадом и попаданием в осветляемую воду труд-ноосадимых продуктов разложения.
Аналогичное отрицательное воздействие на процесс первичного осветления оказывает широко применяемая в технологических схемах станций аэрации рециркуляция в первичные отстойники сливной воды после уплотнителей сброженного осадка из метантенков. Продукты анаэробного распада, отмытые из сброженного осадка для улучшения его влагоотдачи, обладают крайне низкой способностью как к осаждению, так и к всплы-ванию, что приводит к образованию неоседающих затопленных линз тонкодисперсной взвеси и ее повышенному выносу из первичных отстойников.

Рис. 10.32. Схема приемного бункера:
1 – бункер; 2 – пандус; 3 – борт; 4 – скребок; 5 – удаляемый шлам; 6 – труба для выпуска шлама из бункера

Кроме выделения оседающих веществ, в первичных отстойниках задерживаются также всплывающие вещества, представляющие собой в основном различные виды нефтепродуктов. Так по результатам производственных испытаний, проведенных на КСА, эффективность снижения концентрации нефтепродуктов в сточной воде после первичного отстаивания составляет около 50%. Однако всплывающие вещества вместе с осадком направляются на сбраживание в метантен-ки, где нефтепродукты практически не распадаются, а лишь эмульгируются, создавая дополнительные трудности при последующей обработке осадка и рецикле сливной воды. Поэтому с технологической точки зрения заслуживает внимания опыт рециркуляции задержанных в первичных отстойниках плавающих веществ в поток сточных вод перед мелкопрозорчатыми решетками, которые имеют практически постоянно подслой отбросов на своих стержнях, который эффективно задерживает плавающие вещества. В последующем, вместе с отбросами, задержанные на них плавающие вещества отправляются на захоронение и выводятся тем самым из технологического цикла.

В последние годы достигнут также прогресс в совершенствовании конструкций устройств для удаления плавающих веществ с поверхности радиальных отстойников, наиболее распространенных на станциях аэрации. Качающиеся приемные бункеры, затапливаемые при прохождении над ними фермы скребка и собирающие таким образом плавающие вещества, вместе со значительным количеством воды обеспечивали влажность удаляемой смеси порядка 97%. На КСА была разработана и успешно испытана в производственных условиях конструкция приемного бункера, борта которого постоянно находятся выше уровня воды в первичном отстойнике (рис 10.32). Плавающие вещества, подгребаемые к бункеру скребком, попадают в него через наклонный пандус, на котором происходит обезвоживание удаляемой массы. Для обеспечения самотечной выгрузки задержанных загрязнений они могут дозировано разбавляться водой. Конечная влажность выгружаемой с поверхности массы загрязнения не превышает 92%.

Система очистки сточных вод состоит из множества элементов. Один из них – отстойник - принимает участие в предварительной очистке сточных вод канализации.

В отдельных случаях, когда из воды достаточно удалить механические нерастворимые включения, отстойник могут использовать как отдельную систему очистки стоков.

Сбрасывать канализационные стоки, не прошедшие очистку, категорически не рекомендуется. К примеру, это крайне негативно отражается на здоровье людей. Именно поэтому монтаж очистных сооружений нужно производить как на предприятиях, так и на частных территориях.

Лучше всего заниматься проектированием очистных сооружений на этапе планирования или постройки здания, но установка систем очистки будет возможна и тогда, когда строение уже готово. Наиболее простым вариантом автономной установки считается отстойник. Он используется для приемки и первичной обработки стоков.

Какую роль играют отстойники в системе очистки сточных вод?

Комплексная очистка вод на участке – многоуровневая работа, которая проводится последовательно.

Начальный этап очистки – это отстаивание или механическая очистка.
Далее воды проходят биоочистку.
Затем к стокам применяются физико-химические способы обработки.
УФ-дезинфекция сточных вод

Главная задача отстойника – избавление от нерастворенных примесей. Такая очистка производится методом отстаивания. Насколько велико будет количество примесей, которые останутся на дне отстойника – зависит от следующих факторов:

Размер включения (наиболее крупные частицы осядут в первую очередь);
Уровень загрязнения сточных вод ;
Удельный вес частиц и другие их свойства;
Время, в течение которого сточные воды находятся в отстойнике.

Направление движение жидкости в отстойниках

Отстойники различаются в зависимости от вектора перемещения в них сточных вод. Из этого следует, что они делятся на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Отстойники играют очень важную роль в первичном этапе очистки сточных вод канализации. Свое назначение они выполняют методом механического отстаивания, в ходе которого из стоков удаляются нерастворенные включения.

Михаил Иванов

Очистка воды методом отстаивания применяется на гидросооружениях, в системах централизованного водоснабжения и канализации. Существует несколько видов отстойников: горизонтальные, вертикальные, статические, динамические и пластинчатые.

Отстойники представляют собой резервуары или открытые емкости, в которых методом отстаивания удаляются из воды механические примеси. В ходе этого процесса частицы дисперсионной фазы в зависимости от плотности вещества либо всплывают на поверхность воды, либо оседают на дно резервуара. Частицы, осевшие на дно, образуют осадок. В ряде случаев осаждение сопровождается укрупнением частиц.
Отстаивание воды является довольно распространенным способом удаления грубодисперсных механических примесей. Этот метод применяется в системах гидроузлов, централизованного водоснабжения и канализации, на ГЭС, ирригационных сооружениях, а также при очистке коммунальных сточных вод и после биологической очистки стоков.
На насосных станциях и ГЭС поступающие воды из открытых источников подвергаются отстаиванию для того, чтобы предотвратить истирание лопастей гидротурбин и частей насосов твердыми примесями размером более 0,25 мм. Целесообразно применение отстойников и в ирригационных системах, чтобы не допустить засорения илом оросительных каналов.
В системах централизованного водоснабжения отстойники применяются на водоочистных станциях для предварительного осветления воды с мутностью более 2 г/л. Отстаиванию подвергаются только те частицы примеси, размеры которых превышают 10-5 см. Частицы размером от 10-7 до 10-5 см, образуя коллоидную микрогетерогенную систему, при отстаивании не оседают из-за уравновешивания сил тяжести и энергии броуновского движения для частиц с малыми массами.
Для удаления коллоидных примесей необходимо вызвать их укрупнение путем слипания или привести к потере устойчивости в результате коагуляции. Традиционно для удаления из воды коллоидных примесей применяют коагулянты, а образовавшиеся в результате этого хлопья удаляют в отстойниках или ином оборудовании. Чтобы отстаивание было полным, скорость течения воды максимально понижают до 0,25–0,5 м/сек. Вторым фактором, влияющим на полноту осаждения, является длительность отстаивания, которая обычно составляет 1,5–2,0 ч.
Классифицируются отстойники по разным признакам, в частности, в зависимости от направления основного потока очищаемой воды. По этому признаку отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Горизонтальные отстойники
Наиболее распространенными являются горизонтальные отстойники, которые применяются на вододоочистных станциях с производительностью 15–50 тыс. м3 в сутки. Как правило, в них удаляется до 60 % взвешенных примесей.
Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар, состоящий из нескольких отделений. Его длина может достигать 48 м, а ширина обычно бывает в 3–5 раз меньше. Глубина этого сооружения не должна превышать 4 м. Толщина водного слоя, как правило, составляет 2,0–2,5 м. Вода в горизонтальный отстойник поступает через ряд отверстий в торцевой стенке, затем распределяется по всему резервуару и протекает по всей длине отстойника. Вывод очищенной воды осуществляется через водослив у противоположной стороны сооружения.
Для сбора осадка на дне отстойника располагается несколько приямков. Осадок, не попавший в приямок, счищается со дна специальным скребковым устройством. Перемещение скребков вдоль отстойника осуществляется с помощью зубчатой и цепной передачи. При движении по дну скребки собирают осадок, а при перемещении по поверхности воды – всплывшие на ее поверхность примеси, направляя их к специальному желобу. Удаление осадков из приямков может осуществляться путем слива по трубам на дне, подъема по иловым трубам под напором воды и с помощью плунжерного насоса.
Недостатками горизонтальных отстойников являются:

высокая стоимость монтажа;
низкая надежность скребкового механизма;
наличие застойных зон, где осадок не удаляется.

Вертикальные отстойники
Другим распространенным видом являются вертикальные отстойники, которые представляют собой цилиндрические резервуары с коническими днищами. Чаще всего они применяются для первичного отстаивания воды на водоочистных станциях или удаления взвеси после коагулирования.
В вертикальные отстойники вода поступает по трубе сверху в нижнюю часть агрегата и распределяется по всей плоскости поперечного сечения. Осадок собирается в нижней конической части, а очищенная вода восходящим потоком поднимается вверх и переливается через круговой водослив в сборный лоток. Перед сливом располагается специальная перегородка, удаляющая всплывшие примеси.
Осадок в процессе отстаивания собирается в нижней части аппарата и удаляется через специальный бункер. Скребковые механизмы устанавливаются только в отстойниках со значительными количествами осадка. Обычно в вертикальных отстойниках удается удалить до 40 % взвешенных примесей.
Вертикальные отстойники по конструкции и условиям эксплуатации являются более простыми, чем горизонтальные. Их важным достоинством является значительная величина кольцевого водослива в верхней части. Это позволят сильно понизить скорость течения, в результате чего уменьшается вероятность выноса осадков. К недостаткам этого вида аппаратов относится сложность удаления осадка из разгрузочного люка при отсутствии скребкового механизма.
Одной из разновидностей вертикальных аппаратов являются радиальные отстойники. Высота их гораздо меньше – 0,1–0,15 м, а диаметр обычно имеет большой размер – 16–60 м, а в некоторых случаях может достигать 100 м. Радиальные отстойники применяются для осветления очень мутных вод и очистки воды в системах промышленного водопроводного водоснабжения. Вода подается в такие устройства по трубам в центральную часть, а слив производится через круговой водослив в верхней части аппарата. Осевший на дно осадок собирают вращающимися скребками.
Радиальные отстойники применяются на очистных сооружениях с производительностью более 20 тыс. м3 в сутки и обеспечивают удаление 50 % взвешенных веществ.

Биологическая обработка
Особенно важную роль играют отстойники при очистке стоков методами биологической обработки. Специфика этого вида очистки требует, чтобы отстаивание применялось дважды.
Первичные отстойники размещаются перед поступлением сточной воды в биореактор для удаления излишнего количества взвешенных веществ и механических примесей, преимущественно песка. В агрегаты биоочистки должны поступать сточные воды с оптимальной концентрацией 100–120 мг/л, так как при более высокой степени осветления происходит недогрузка биореактора, что вызывает «голодание» активного ила.
В то же время недостаточное осветление сточных вод после первичного отстаивания может привести к повышенному содержанию питательных веществ в стоках, в результате чего произойдет значительный прирост активного ила, что вызовет вторичное загрязнение.
Чтобы обеспечить наиболее полное удаление остатков биомассы, после биологической очистки сточные воды вторично отстаиваются на отстойниках. Обычно для этих целей используют радиальные отстойники, снабженные илососами – устройствами для удаления осадка. Стоки здесь находятся, как правило, в течение 1,5–2 ч. Собранные осадки биомассы удаляются из отстойников и отправляются на дальнейшую переработку.
В ряде случаев при вторичном отстаивании используют двухъярусные отстойники, в которых процессы сбора осадков и их сбраживания происходят в отдельных резервуарах, совмещенных в одном аппарате.

Статические и динамические отстойники
Еще один метод классификации отстойников основан на способе закачки в них воды. В отстойниках периодического действия отстаивание происходит после заполнения. Они относятся к виду статических отстойников. Если же закачка стоков в отстойник и отвод из него осветленных вод происходят постоянно, то такой отстойник относится к аппаратам непрерывного действия – так называемым динамическим отстойникам.
Статические отстойники обычно применяются для очистки сточных вод от примесей нефти и нефтепродуктов. Они представляют собой стальные или железобетонные резервуары, которые работают не только в режиме отстаивания, но и как емкости-накопители или резервуары буферного типа, которые необходимы для равномерной подачи сточных вод на дальнейшую очистку. Через трубопроводы впуска эти сооружения заполняются стоками, которые здесь отстаиваются. Затем всплывшие примеси удаляют и производят слив осветленной воды. Для удаления осадка на дне отстойника размещается дренаж из перфорированных труб.
В отличие от статических отстойников, в динамических происходит непрерывное течение воды. К этой группе относятся вышеупомянутые горизонтальные и вертикальные отстойники.
Кроме того, разработаны аппараты, в которых течение воды осуществляется под различными углами наклона. Такие устройства необходимы для того, чтобы сократить время отстаивания, которое, исходя из законов седиментации, возрастает с увеличением высоты слоя воды. Причем основная доля осадка выпадает в начальный период. При уменьшении слоя воды время отстаивания сокращается, а при многократном повторении процедуры возрастает эффективность очистки.
Это привело к созданию тонкослойных отстойников, которые по своему конструктивному исполнению разделяются на трубчатые и пластинчатые.

Трубчатые и пластинчатые отстойники
Рабочим элементом трубчатого отстойника является труба диаметром 2,5–5 см длиной около 1 м. Длина трубы зависит от степени загрязнения воды и скорости потока. Эти трубы имеют либо небольшой уклон – до 10°, либо более значительный угол наклона – более 60°. Отстойники с малым углом наклона обычно работают в периодическом режиме. Сначала производится осветление воды путем пропускания ее через трубки, а затем – промывка отстойника.
Такие отстойники применяются для очистки воды с небольшим количеством механических примесей. Эффективность их удаления иногда достигает 85 %.
При использовании трубчатых отстойников с большими углами наклона трубок происходит не только стекание осветленной воды, но и сползание осевшего осадка, что позволяет не промывать трубки.
Работа трубчатых отстойников не зависит от диаметра трубок, но в значительной степени зависит от их длины. Трубки для такой очистки обычно изготавливают из пластика, а для агрегатов большой производительности используют специальные блоки. Эти блоки состоят из множества трубок длиной около 3 м, шириной 0,75 м и высотой 0,5 м. Использование таких блоков позволяет составлять отстойники любой производительности.
Аналогичный способ отстаивания реализуется и в пластинчатых отстойниках. Они состоят из ряда параллельных пластин, между которыми течет вода. Движение осветленной воды и образовавшегося осадка в этих устройствах может происходить в одном направлении (такие аппараты называют прямоточными) или в противоположных направлениях (противоточные отстойники).
Недостатками всех видов тонкослойных отстойников является необходимость предварительного удаления из воды примесей с большими размерами частиц, а также частиц, плавающих на поверхности. При использовании тонкослойных отстойников для очистки сточных вод от загрязнений нефтью и нефтепродуктами из стоков предварительно необходимо удалять сгустки примесей, которые могут быстро привести оборудование в негодность.
К достоинствам следует отнести являются увеличение скорости очистки, экономичность вследствие небольшого объема аппарата и невысокие затраты на строительство.

Горизонтальный отстойник обычно представляет собой бассейн прямоугольной формы в плане. Вода, подлежащая осветлению, подводится к одной из его торцовых стенок, проходит вдоль отстойника до противоположной торцовой стенки и там отводится. В отстойнике следует различать его рабочую часть, где происходит осаждение взвеси, - зону осаждения и нижнюю часть, где собирается выпавший осадок, - зону накопления и уплотнения осадка.

Высоту зоны осаждения отстойника Н принимают в зависимости от высотной схемы очистных сооружений в пределах от 2,5 до 3,5 м.

За основную исходную формулу для расчета горизонтальных отстойников может быть принята также формула площади отстойника в плане F .

Во всех приведенных формулах под Q понимается расчетный расход, приходящийся на один отстойник.

При значительном содержании взвешенных веществ в осветляемой воде целесообразна механизация удаления осадка из отстойника. Для механизированного удаления осадка могут применяться скребковые транспортеры, сгребающие осадок в приямок, из которого он удаляется насосом или выпускается под гидростатическим давлением. Удаление осадка (без выключения работы отстойника) может осуществляться также системой дырчатых труб, уложенных по его дну.

Период накопления осадка между чистками Т должен приниматься в соответствии с продолжительностью паводка, но не меньше одних суток (в последнем случае следует предусматривать устройство для механизированного удаления осадка).

Рисунок 9 – Схема горизонтального отстойника

1- распределительная камера; 2 – иловые колодцы; 3 – электропривод; 4 – скребковые транспортеры; 5 – отводящие трубопроводы.

В соответствии с характером выпадения взвеси наибольшая емкость нижней части отстойника обеспечивается в начале отстойника. Для этого дну его придается продольный уклон (обратный ходу воды) не менее 0,02.

Горизонтальные отстойники обычно оказываются экономически оправданными при общей производительности станции более 30 тыс. м 3 /сутки.

Как правило, устраивают не менее двух параллельно работающих отстойников.

Конструкция отстойника должна обеспечивать возможно более равномерное распределение скоростей потока по его сечению и возможно более полное использование его объема. Для этого отстойники значительной ширины разделяют продольными перегородками на несколько параллельных коридоров (ширина которых должна быть не более 9 м). Кроме того, в начале и конце отстойника предусматриваются устройства для обеспечения рассредоточенной подачи воды в отстойник и рассредоточенного отвода воды из него. Для этого используются поперечные водосливы в виде распределительных и сборных желобов, дырчатые распределительные перегородки и дырчатые желоба.

2. Вертикальные отстойники.

Рисунок 10 – Схема вертикального отстойника с водоворотной камерой образования хлопьев

В вертикальных отстойниках осветляемая вода движется вертикально – снизу вверх. Отстойник представляет собой круглый (иногда квадратный) в плане бассейн с центральной цилиндрической трубой и конической (или пирамидальной) нижней частью. Центральная труба это встроенная в отстойник камера хлопьеобразования водоворотного типа. Вода подается в нее по трубе, проходит камеру сверху вниз и через гаситель поступает в нижнюю часть зоны осаждения отстойника. Далее вода движется вверх и отводится через сборный желоб и отводную трубу. Осадок скапливается в нижней конической части отстойника, откуда он периодически удаляется по трубе.

Осаждение взвеси происходит во время восходящего движения воды в отстойнике. Характер движения частиц взвеси зависит от скорости движения воды и скорости выпадения частиц и (в неподвижной воде). В вертикальных отстойниках обе скорости направлены вертикально, но в противоположные стороны. Задерживаться отстойником будут частицы, имеющие скорость

При осаждении коагулированной взвеси (что всегда имеет место в вертикальных отстойниках) осаждающиеся частицы благодаря агломерации укрупняются, и скорость их выпадения возрастает. Средняя расчетная скорость движения воды в отстойнике, лежащая обычно в пределах 0,5-0,6 мм/с.

Высота зоны осаждения вертикальных отстойников Н , так же как у горизонтальных отстойников, определяется в соответствии с высотной схемой сооружений. Обычно ее принимают в пределах 4-5 м. При этом рекомендуется принимать отношение D/H не более 1,5.

Чтобы обеспечить равномерность распределения скоростей движения воды по сечению отстойника (при диаметре его более 4 м), целесообразно для отвода воды кроме кольцевого периферийного желоба устраивать радиальные желоба.

Удаление осадка из вертикальных отстойников производится без выключения их из работы. Коническая (или пирамидальная) форма нижней части отстойника должна обеспечивать сползание осадка к отводной трубе. Для этого рекомендуется принимать угол -50 ... 60°.

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.

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.