Очистка стоков в тонкослойном отстойнике
Тонкослойные отстойники, на примере установок Argel L, применяют для средней и глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Процесс осаждения примесей происходит в малом по толщине слое воды внутри тонкослойного модуля с наклонными элементами. Такая конструкция позволяет быстрее осаждать взвесь, а собранные примеси самотеком сползают по уклону в зону хлопьеобразования и уплотнения осадка.
Чем меньше толщина слоя сточной воды, тем ниже удельная нагрузка на площадь отстаивания. В этом случае сокращается эффект, когда движущиеся частицы увлекают за собой поток жидкости, и гидродинамические характеристики потока жидкости стабилизируются.
Для стабильного потока жидкости необходимо, чтобы энергия движения частиц воды была выражена сильнее, чем влияние силы тяжести. Вихревые явления (турбулентность) увеличивают нежелательную транспортирующую способность потока.
Для тонкослойного отстаивания необходимо добиться ламинарного тока сточной воды. Число Рейнольдса для отстойника прямоугольной формы должно быть Re
Конструкция тонкослойного отстойника — круглое или прямоугольное сооружение, разделенное внутри на отдельные слои (ярусы) при помощи наклонных параллельных пластин. Отстаивание воды происходит в каждой секции тонкослойного модуля, а наклонные пластины служат для удаления собранного осадка.
По способу установки наклонных пластин выделяют несколько типов конструкций тонкослойных отстойников. Возможные варианты: объединение пластин каркасом в модули; либо крепление пластин на общей раме, установленной в объеме отстойника. Последний вариант монтажа позволяет более надежно состыковать пластины на одном ярусе.
Угол наклона пластин тонкослойного модуля во многом влияет на эффективность очистки стоков в отстойнике. Оптимальная величина в пределах 45—60°. При меньшем угле наклона ярусы зашламляются, и возникает необходимость их часто промывать. При большом угле наклона пластин осадок слишком быстро сползает, что может вызвать нежелательные эффекты.
На границе осадка и движущегося потока воды могут образоваться возмущающие токи воды, и частицы сползающего шлама могут вторично загрязнять осветленную воду.
Материал для тонкослойных модулей отстаивания — мягкие или полужесткие полимерные пленки, объединенные в сотовую конструкцию. Тонкослойные отстойники в виде полок изготавливаются из жестких листовых материалов.
Размеры тонкослойного модуля принимаются от 1х1 м до 1,5х1,5 м. Такие размеры оптимальны с точки зрения удобства монтажа и эксплуатации. Высоту каждого ячеистого элемента в поперечнике принимают от 3 до 5 см.
Тонкослойные отстойники — классификация
Классификация тонкослойных отстойников происходит по следующим категориям:
- с трубчатой или полочной конструкцией наклонных модулей;
- с периодическим или непрерывным режимом работы;
- по направлению потоков очищаемой воды и отделяемого осадка — прямоточное, противоточное и перекрестное движение.
Трубчатые или полочные модули
В отстойнике с полочными модулями секции полок имеют прямоугольное сечение, а материалом для их изготовления служат плоские или гофрированные листы из стали, алюминия или разнообразных видов полимеров — стеклопластика, полиэтилена, полипропилена. Для полочных элементов скорость потока на практике принимается 5-10 мм/с.
В трубчатом отстойнике ярусы тонкослойного модуля разделены вертикально на отдельные каналы в виде труб. В такой конструкции легче добиться ламинарного тока воды.
Трубчатые тонкослойные отстойники характеризуются повышенной жесткостью элементов и постоянными размерами по длине. Эти отстойники нормально эксплуатируются при высоких скоростях потока, но имеют и минусы: быстрое заиливание осадками, трудность очистки, повышенный расход материалов.
Скорость тока воды в трубчатых элементах отстойника — до 20 мм/с. Угол наклона трубок может быть как совсем малым — до 5°,— так и довольно большим — до 60°. Если угол наклона трубок невелик, это отстойник периодического действия. В таком отстойнике период отстаивания чередуется с периодом очистки трубок от осадка. Эти отстойники целесообразно использовать для очистки слабозагрязненных вод, с суточным расходом потока от 100 м³/сут до 10 000 м³/сут. Трубчатый периодический отстойник характеризуется эффективностью очистки 80-85%.
Схемы движения воды в отстойнике
- Перекрестный ток воды. Осаждаемый шлам двигается поперек движению основного потока очищаемой воды.
- Противоток. Осажденный осадок стекает в направлении, противоположном движению очищаемой сточной воды.
- Прямоток. Очищаемая вода и выделенные из нее осадки двигаются в одинаковом направлении.
С точки зрения глубины очистки наиболее предпочтительным является противоточное движение потока. В этом случае агломерация взвешенных веществ идет более активно, и условия осаждения улучшаются.
Отстойники на основе противотока используют для очистки вод, содержащих легко оседающие примеси. Внутри наклонных секций вода течет снизу вверх, поэтому взвеси выпадают в осадок по укороченной траектории.
Непрерывно сползающий осадок движется против тока воды и осаждается в иловый приямок в виде крупных образований (агломератов). В дальнейшем осаждённый шлам удаляется через иловую трубу.
Легкие всплывающие примеси скапливаются в межсекционных пазухах и убираются погружным лотком. Чтобы плавающие по поверхности воды примеси легче собирались и не увлекали за собой воду, их подгоняют струями воздуха из перфорированных трубок, установленных по периферии конструкции.
Главный недостаток конструкции отстойника с противотоком воды — работа узла распределения потоков воды между ярусами.
Чтобы распределение воды между противоточными ярусами было равномерным, очищенная вода должна равномерно удаляться с поверхности водосборными лотками или погружными дырчатыми трубами. Отдельные дырчатые трубки сливаются в общий трубопровод или лоток, смежный с водоприемной камерой. Заданный уровень воды в отстойнике поддерживается регулируемым по высоте водосливом.
Как показал опыт, достичь по-настоящему равномерного распределения воды удается лишь в отстойниках с перекрестной схемой движения. Такой отстойник обычно прямоугольной формы. Пластины в нем расположены таким образом, что выделяющийся в процессе очистки осадок скапливается по оси конструкции отстойника.Вода на очистку подается через распределительный трубопровод, на конце которого есть стояки и раструбы, ориентированные к торцевой стенке.
Недостаток тонкослойных отстойников с перекрестным током — необходимость изготавливать параллельные пластины из листов толстого металла, что повышает общую стоимость очистного сооружения. Толстые металлические листы берутся для предотвращения прогибов элементов конструкции.
Прямоточная схема в тонкослойных отстойниках позволяет немного сократить расходы строительных материалов, поскольку использует энергию движения самого потока.
Прямоточные тонкослойные отстойники используются, например, для доочистки стоков после биологической очистки активным илом.
Опыт эксплуатации подобных очистных сооружений показывает, что максимальный эффект тонкослойного отстаивания происходит при концентрации взвешенных веществ до 125 мг/л. Отделение активного ила с учетом его малой плотности — довольно сложно протекающий процесс. Необходимо также обеспечить равномерный приток воды в межпластинчатое пространство и отвод осветленной воды из отстойника.
