розділ II
теоретичні підходи конструювання та розрахунку модифікованого вертикального
відстійника (ввп)
Найбільш значні роботи, які поклали початок теоретичним основам седиментації,
пов’язані з іменами таких вчених, як Ньютон, Стокс, Ейнштейн, Релей, Озеєн,
Гольдштейн, Ріттингер, М.А. Веліканов, А.Н. Колмогоров, М.І. Сєдов. Великий
внесок в розвиток теорії відстоювання внесли професори С.Х. Азер’єр, А.І.
Жуков, П.І. Піскунов, В.Т. Турчинович, С.М. Шифрин, С.В. Яковлєв і ін.
Практика проектування, будівництва і експлуатації показала, що із всіх відомих
типів відстійників: горизонтальних, радіальних та вертикальних, найнижчий ефект
освітлення дають вертикальні відстійники, але саме вони і застосовуються для
малих витрат стічних вод. Складність очистки цих діапазонів витрат (1-200
м3/доб.) потребує вдосконалення конструкції вертикального відстійника з метою
інтенсифікації його роботи, що можна здійснити при перебудові схеми руху рідини
в ньому.
2.1. Модифікована конструкція вертикального відстійника (ВВП) для малих витрат
стічних вод
Останнє десятиріччя для очистки малої кількості стічних вод розробляють,
переважно, так звані компактні установки, у яких передбачається максимальна
можливість об’єднання необхідних вузлів очистки в одній ємності, як правило,
виготовленій в заводських умовах. У цих установках в технологічному,
геометричному та експлуатаційному відношенні неможливо влаштувати відомі
конструкції та технології радіальних і горизонтальних відстійників.
Найбільш придатною для відстоювання малих витрат стічних вод по рекомендаціям
Снип є технологія та конструкція вертикальних відстійників з низхідно-висхідним
потоком рідини, розроблена і досліджена в 1965-1970 р.р. А. В. Єршовим в
НДКТІМГ України [22, 24].
Був запропонований метод розрахунку вертикальних відстійників і розроблена їх
вдосконалена конструкція [22, 24]. Також були проведені дослідження
вертикальних відстійників з низхідно-висхідним потоком рідини в промислових
умовах [23, 25].
Аналіз результатів досліджень ефективності роботи відстійників показав, що при
всіх режимах роботи, відстійник нової конструкції значно ефективніший, чим
відстійники з центральним впуском рідини. При витраті 90 м3/добу і початковій
концентрації завислих речовин на вході до відстійника 260 мг/л., концентрація
завислих речовин на виході із відстійника з низхідно-висхідним рухом води
становила 61 мг/л. (Еset= 75,5%), а на виході із відстійника з центральним
впуском рідини – 88 мг/л. (Еset= 64 %) [23, 25].
Конструкційно ці відстійники були круглими у плані з мінімально можливим
діаметром 4.0 м. [22, 24]. Оскільки, мінімальна їх потужність (Qmin) дорівнює
[22]: Qmin = R2 · 3,6 · p ·k · Uo , то для стічних вод з частками гідравлічною
крупністю 0,3 ч 0,7 мм/с, Qmin =8,82 ч 20,57 м3/год., або 212 ч 494 м3/доб.
Таким чином, на витрати менш як 200 м3/доб. конструкції відстійників,
практично, відсутні. Крім того, промисловий попит висвітлив, що круглий у плані
відстійник, важко конструктивно з’єднати у одному модулі з вузлом біологічної
очистки стічних вод.
Автором було розроблено та у промисловому масштабі впроваджено відстійник нової
модифікації з низхідно-висхідним потоком рідини на малі витрати (патент України
на винахід № 61225 А) [3]. Відстійник нової конструкції має прямокутну форму,
що дозволяє вбудувати його в загальну установку, яка працює по технології
“ИМТЕХ”, сумісно з вузлом біологічної очистки та освітлення [3].
Відстійники запропонованої конструкції побудовані та експлуатуються на багатьох
об’єктах України. Вони мають досить високий ефект освітлення стічних вод
(Е=78-85%) і, що найважливіше, в них усунуте попадання завислих речовин із
осадової частини у зону освітлення, що є основним недоліком всіх раніше
створених відомих конструкцій. Завдяки створеній конструкції перегородки, яка
складається з двох частин: вертикальної (розділяє низхідний і висхідний потоки
стічної рідини) і нахиленої (перекриває осадову частину та запобігає попаданню
завислих речовин у освітлену стічну воду), відстійник має досить високий
коефіцієнт об’ємного використання відстійника, що дозволяє отримувати
максимальний ефект освітлення стічних вод при мінімальних розмірах відстійника.
Це, та надзвичайна простота конструкції робить відстійник екологічно та
економічно вигідним.
Відстійник нової конструкції з низхідно-висхідним потоком рідини, який
побудований у промисловому масштабі і спочатку був розрахований по методиці,
висвітленій в ДНіП [4], має вигляд, який подано на рисунку 2.1
[3, 49, 50, 51].
Рис. 2.1. Схема вертикального відстійника з перегородкою.
Промислові спостереження та дослідження показали не сумісність результатів з
існуючими методами розрахунку [4]. А також зроблено висновок, що існуюча
методика розрахунку [4] підходить для відстійників з низхідно-висхідним потоком
рідини, круглої форми у плані, для відносно великих витрат. Дослідження
висвітлили необхідність уточнення кінетики процесу відстоювання та розробки
нової методики розрахунку вертикального відстійника прямокутного типу, без
центральної труби, для малих витрат стічних вод. У таких відстійниках, при русі
рідини в низхідному напрямку із малими швидкостями, потік втрачає транспортуючу
здатність, внаслідок чого відбувається осідання завислих речовин. При русі
рідини у висхідному напрямку, за рахунок механічного перемішування при
завихренні потоку під час проходження під перегородкою, відбувається укрупнення
і осідання частинок за