Отстойник — сооружение для очистки сточных вод¶
Отстойник — это гидротехническое сооружение (реже — ёмкость или резервуар), в котором происходит разделение жидкой смеси на фракции под действием силы тяжести: твёрдые взвешенные частицы оседают на дно, а легкие компоненты (нефть, жир, газы) всплывают на поверхность. Отстойники применяются в системах очистки бытовых и промышленных сточных вод, в нефтепереработке, металлургии, пищевой промышленности и в системах вентиляции.
¶Принцип работы
Основной механизм отстаивания основан на законе Стокса: при движении частицы в жидкой среде под действием гравитации её скорость осаждения зависит от разности плотностей частицы и жидкости, размера частицы и вязкости среды. Крупные и плотные частицы (песок, шлам) оседают быстрее, мелкие коллоидные взвеси могут оставаться в стабильной суспензии длительное время и требуют дополнительной химической или биологической обработки.
В зоне осаждения создаются условия ламинарного течения: скорость потока снижается настолько, что частицы успевают опуститься на дно. Осевший ил (осадок) периодически удаляется через приямок (шламовый карман), а очищенная вода перетекает через переливной лоток в следующую ступень очистки.
¶Виды отстойников
По назначению и конструкции различают несколько типов:
- Первичные вертикальные — цилиндрические или прямоугольные резервуары для механической очистки стоков от взвешенных веществ. Удаляют до 60–70 % взвесей и 25–40 % БПК (биологически потребляемого кислорода).
- Горизонтальные (поперечного течения) — поток движется горизонтально, частицы оседают по параболической траектории. Более эффективны при больших площадях зеркала.
- Радиальные — вода подаётся через центральный колодец, распределительный механизм вращается, очищенная вода отводится по периферии. Широко применяются на крупных очистных сооружениях.
- Донные — предназначены для отделения песка и грубых включений. Устанавливаются как первая ступень очистки.
- Нефтеотстойники — отделяют нефть и нефтепродукты от воды; применяются на автозаправочных станциях, стоянках, в промышленных целях.
- Пескоотделители — удаляют песок и минеральные включения размером свыше 0,2 мм.
- Илосгустители — специализированные отстойники для уплотнения активного ила в системах биологической очистки.
¶Конструктивные элементы
Типичный вертикальный отстойник состоит из следующих частей:
| Элемент | Назначение |
|---|---|
| Входной колодец | Приём и распределение стоков |
| Зона осаждения | Снижение скорости потока, оседание частиц |
| Приямок (шламовый карман) | Сбор и накопление осадка |
| Переливной лоток | Отвод очищенной воды |
| Механизм сбора осадка | Скребки или гидроциклон для удаления ила |
| Водосливные устройства | Равномерный перелив по периметру |
Корпус изготавливается из железобетона (капитальные сооружения) или стали и полимеров (мобильные и промышленные модули). Объём и площадь зеркала рассчитываются исходя из расчётного расхода стоков и требуемой степени очистки.
¶Применение
¶Коммунальное водоснабжение и канализация
На городских очистных сооружениях отстойники составляют основу механической ступени очистки. В России стандартная схема включает решётки, пескоотделители, первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники и обезвоживание осадка.
¶Промышленность
На нефтеперерабатывающих предприятиях отстойники используются для очистки производственных вод от нефтепродуктов. В металлургии — для осаждения шламов и шлаков. В пищевой промышленности — для отделения жиров и органических включений.
¶Частное строительство
Для загородных домов и коттеджных посёлков изготавливаются компактные станции локальной очистки (СКОЛ), основой которых является отстойник-септик. Принцип работы аналогичен промышленным сооружениям, но масштаб и скорость потока значительно меньше.
¶Вентиляция и газоочистка
В системах промышленной вентиляции отстойниками называют ловушки для отделения капель масла, пыли и конденсата из воздушных потоков. В газоочистке — камеры, в которых газ замедляется и тяжёлые частицы выпадают из потока.
¶Расчёт и эксплуатация
Проектирование отстойников регламентируется строительными нормами и правилами (СНиП, СП). Основные расчётные параметры:
- Поверхностная нагрузка — расход воды на единицу площади зеркала, м³/(м²·ч). Для первичных вертикальных отстойников обычно 1,5–2,5 м³/(м²·ч).
- Время пребывания — период, в течение которого вода находится в резервуаре. Для первичных отстойников — 1,5–2 часа.
- Глубина зоны осаждения — не менее 2,5–3 м для предотвращения вторичного выноса частиц.
При эксплуатации необходимо контролировать уровень осадка в приямке, состояние переливных устройств, равномерность распределения потока. Неравномерная подача стоков, короткие замыкания потока и заиление приямка снижают эффективность очистки.
¶Эффективность
Первичное отстаивание удаляет 50–70 % взвешенных веществ, 20–40 % БПК, до 90 % нефтепродуктов (в нефтеотстойниках). Для достижения более высоких показателей отстойники включают в состав многоступенчатых систем очистки с предварительной коагуляцией и последующей биологической обработкой.
Источники:
- «Очистные сооружения коммунальных водопроводов и канализации», под ред. Ю. М. Ласкорского
- СП 32.13330.2012 «Канализация. Наружные сети и сооружения»
- «Водоснабжение и водоотведение», учебник под ред. В. А. Прибиженцева
- ГОСТ 25370-96 «Сооружения очистные механические для очистки сточных вод»