В централизованных системах канализации и водоснабжения, а также на различных гидросооружениях очистка воды производится методом отстаивания. В данной статье будет рассказано, о том, что такое отстойник для воды, а также о разновидностях отстойников и их применении.
Отстойники – это специальные открытые емкости или резервуары, в которых происходит очищение воды от механических примесей путем ее отстаивания.
Они подразделяются на несколько типов:
- горизонтальные;
- вертикальные;
- динамические;
- статические;
- пластинчатые.
В процессе очистки нечистот в зависимости от их плотности происходит либо всплытие частиц с дисперсионной фазой, либо их оседание на дно отстойника, образуя осадок, некоторые частицы при этом укрупняются.
Такой метод очистки воды получил довольно широкое распространение. Он используется в централизованных сетях водоснабжения и канализации, на гидроэлектростанциях, в сооружениях для ирригации, в системах гидроузлов, при очистке коммунальных стоков и после проведения биоочистки сточных вод.
Для того чтобы знать, как сделать отстойник, следует ознакомиться с классификациями отстойников по различным признакам, например, по направлению движения потока воды при очистке отстойные сооружения делятся на вертикальные, горизонтальные и радиальные.
Горизонтальные отстойники
Наибольшей популярностью среди всех отстойников пользуются горизонтальные, использующиеся на станциях по очистке воды, производительность которых составляет от 15 до 50 тысяч кубометров в сутки. Отстойник горизонтальный в среднем производит удаление 60% примесей, находящихся во взвешенном состоянии.
Конструкция данного вида отстойников состоит из прямоугольной емкости из железобетона длиной до 48 метров и в 3-5 раз меньшей толщины, разделенной на несколько камер. Максимальная глубина емкости составляет 4 метра, а водный слой обычно имеет толщину 2-2,5 метра.
Для проникновения в горизонтальный отстойник воды предусмотрены отверстия в торце сооружения, проходя через которые, вода растекается по всей его площади. Для вывода воды после очищения в обратной стороне отстойника оборудуется слив.
Осадок на дне резервуара собирается в специальные приямки, а для удаления не попавшего в них осадка применяется скребковое устройство, работающее за счет цепной и ременной передачи. Скребки не только собирают осадок при движении по дну, но и, двигаясь по поверхности воды, удаляют всплывшие примеси в специальный желоб.
Данная разновидность отстойников имеет несколько недостатков, таких как:
- Довольно высокая стоимость установки;
- Низкий срок службы скребкового механизма;
- Существуют участки, где осадок не удаляется.
Вертикальные отстойники
Другим довольно популярным видом отстойников является вертикальный отстойник, представляющий из себя цилиндрическую емкость, днище которой выполняется в виде конуса.
Наиболее часто такие сооружения используются на станциях по очистке воды для ее первичного отстаивания или удаления взвешенных примесей после коагуляции. В среднем они очищают до 40% примесей.
В данном типе фильтров отстойников вода распределяется по всей площади нижней части сооружения, попадая в нее сверху по специальной трубе.
В коническом днище происходит сбор осадка, а осветленная вода поднимается при помощи восходящих потоков в верхнюю часть резервуара, где расположен круговой слив, через который она попадает в лоток для сбора. При этом различные примеси, не выпавшие в осадок, оседают на установленной перед сливом специальной перегородке.
Осадок удаляется из нижней конической части в специальный бункер, скребковый механизм при этом не требуется.
Данный тип отстойников проще в установке и дальнейшем обслуживании, чем горизонтальные, а существенная величина слива воды в верхней части является еще одним их преимуществом. К минусам данного вида сооружений для отстаивания воды относятся трудности при извлечении осадка.
Радиальные отстойники
Разновидностью вертикального отстойника является и следующий рассматриваемый отстойник – радиальный. Основные его отличия состоят в значительно меньшей высоте (10-15 см) и большем диаметре, составляющем от 16 до 60 метров, а в редких случаях – даже до 100 метров.
Основным назначением таких сооружений является очистка сильно замутненных вод, а также очищение воды в системах промышленной канализации.
Подача воды происходит по трубам в центральную часть отстойника, в верхней части расположен круговой водослив для ее удаления. Извлечение выпавшего осадка со дна производится скребками.
Радиальный отстойник обычно применяется при суточной производительности очистных сооружений, превышающей 20 тысяч куб. метров, удаляя около 50% примесей.
Динамические и статические отстойники
Еще одним критерием, по которому можно провести классификацию отстойников, является способ наполнения емкости водой. В статических отстойниках процесс отстаивания начинается после полного заполнения, а в динамических закачка, отстаивание и откачка осуществляются параллельно.
Наиболее частым применением статических отстойников, представляющих из себя емкости из стали или железобетона, является удаление нефтяных примесей и нефтепродуктов. Кроме того, они могут использоваться как резервуары для хранения стоков перед их отправкой на дальнейшую очистку.
Дренаж осадка осуществляется при помощи перфорированных труб.
Описанные выше горизонтальные и вертикальные виды отстойных сооружений относятся к динамическим, в которых движение воды происходит постоянно.
Для уменьшения срока отстаивания воды разработаны также устройства для динамических отстойников, в которых потоки воды движутся под разными углами. При этом, в соответствии с законами седиментации, при уменьшении толщины слоя воды ускоряется процесс выпадения осадка в нем, а при неоднократном повторении данной процедуры эффективность отстаивания заметно возрастает.
По данной технологии были созданы тонкослойные отстойники – трубчатые и пластинчатые, рассмотренные ниже.
Трубчатые и пластинчатые отстойники
Трубчатые отстойники представляют собой трубу, изготовленную чаще всего из пластика, небольшого диаметра (от 2,5 до 5 см), длина которой составляет приблизительно 1 метр в зависимости от скорости движения потому и уровня загрязненности воды. Труба располагается либо под небольшим углом менее 10 градусов, либо под значительным, превышающим 60°.
В случае малого уклона отстойник работает в периодическом режиме, когда поочередно происходят прохождение воды через трубу для очистки и удаление осадка путем промывания трубы. При больших углах осадок сползает под собственным весом, поэтому промывание трубы не требуется.
Эффективность удаления примесей трубчатыми отстойниками довольно высока и достигает 85%. Эта величина зависит не от диаметра трубы, а, в первую очередь, от ее длины.
Для повышения производительности при изготовлении трубы вместо пластика используют специальные блоки, состоящие из большого количества трубок, длина которых составляет около 3 метров, ширина – 75 см, а высота – 50 см.
Главное отличие пластинчатых отстойников от трубчатых состоит в том, что вместо труб в них используются параллельные пластины, между которыми и движется очищаемая вода.
Преимуществами тонкослойных отстойников являются:
- низкие затраты на установку;
- высокая скорость очистки;
- небольшой объем.
К их недостаткам можно отнести необходимость предварительной очистки воды от частиц крупного размера и плавающих на поверхности примесей, а также риск их повреждения не удаленными заранее примесями нефтепродуктов.
Биологическая обработка
Значение отстойных сооружений в биологической очистке сточных вод также весьма велико, поскольку при данном виде очистке отстаивание требуется производить два раза.
До поступления в устройства биологической очистки стоки попадают в первичные отстойники, где происходит удаление из нее излишков механических и взвешенных примесей, при этом концентрация должна оставаться в районе 100-120 мг/л, поскольку слишком качественная очистка воды приводит к недостаточной нагрузке на биореактор и голоданию активного ила, а недостаточно качественная – к повышению содержания в стоках питательных веществ и, как следствие, к повторному загрязнению в результате избытка активного ила.
Для наиболее эффективной очистки сточных вод, после биоочистки происходит их вторичное отстаивание. Для этого чаще всего прибегают к использованию раидальных отстойников, в которых установлены устройства, удаляющие излишки биомассы, выпавшие в виде осадка.
Иногда также в качестве вторичных отстойников используют двухъярусные отстойники, где в одном устройстве находятся две емкости, в одной из которых собирается осадок, а в другой – происходит его брожение.
