Отстойник

Структура очистки сточных вод

Отстойник , пруд-отстойник или пруд-отстойник — это земляная или бетонная конструкция, использующая седиментацию для удаления осаждаемых веществ и мутности из сточных вод . Бассейны используются для контроля загрязнения воды в различных отраслях промышленности, таких как сельское хозяйство , ^[1]аквакультура , ^[2] и горнодобывающая промышленность . ^[3]^[4] Мутность — это оптическое свойство воды, вызванное рассеянием света веществом, взвешенным в этой воде. Хотя мутность часто напрямую зависит от веса или объемных измерений осаждаемых веществ, корреляция осложняется изменениями в размере, форме, показателе преломления и удельном весе взвешенных веществ. ^[5] Отстойники могут быть неэффективны для снижения мутности, вызванной мелкими частицами с удельным весом, достаточно низким, чтобы взвешиваться броуновским движением . ^[6]

Приложения

Отстойники используются в качестве механизма разделения для устранения отбракованных продуктов (т.е. стратегий управления твердыми отходами) определенного размера и количества в различных областях, таких как аквакультура, горнодобывающая промышленность, молочная промышленность, переработка пищевых продуктов, производство алкоголя и виноделие. Для поддержания удовлетворительной производительности требуется регулярное осушение и очистка отстойников. ^[7]

Аквакультура

Все материалы, не удаленные из системы во время сбора урожая, классифицируются как отходы, включая несъеденный корм, экскременты, химикаты и терапевтические средства, мертвую и умирающую рыбу, сбежавшую рыбу и патогены. Отстойники на поле представляют собой простые пруды, вырытые ниже по течению от фермы для оптимального эффективного удаления взвешенных твердых частиц, получения осветленных стоков и накопления и сгущения ила до минимального объема. Если происходит нарушение любой из этих функций, это может оказать большое влияние на производительность пруда, что может привести к снижению эффективности процесса. ^[8]

Добыча полезных ископаемых

Сточные воды, производимые горнодобывающей промышленностью, способствуют повышению кислотности, взвешенных веществ и растворенных ионов тяжелых металлов в водной среде, вызывая экологические проблемы для биологической жизни и обесцвечивание принимающих вод. Применение отстойников в горнодобывающем районе Кер-д'Ален на севере Айдахо, США, известном во всем мире производством свинца, цинка и серебра, для очистки сточных вод значительно улучшило качество сброса воды с горнодобывающих предприятий. ^[9]

Молочные отходы

Разделение может происходить путем снижения скорости потока для ограничения перемещения твердых частиц вместе с быстро текущей жидкостью. Примерно 35–60% твердых частиц удаляется из разбавленной жидкой суспензии, при этом время задержки составляет 10 минут, а обычное время задержки составляет от 30 до 60 минут. Из-за неадекватного учета критических критериев проектирования большинство построенных отстойников были слишком большими и имели низкую эффективность. ^[10]

Отстойники, используемые в молочном производстве, снижают нагрузку питательных веществ на полосу растительного фильтра от стока партии, тем самым уменьшая требуемый объем лагуны для нового объекта. Более того, отстойники полезны для удаления нежелательных твердых материалов, таких как сено, солома и перья, из потока отходов перед их попаданием в лагуну, помогают уменьшить запах и избежать образования корки на поверхности лагуны. Для удержания плавающих твердых частиц может использоваться перегородка. Существует два типа отстойников, основанных на методе удаления твердых частиц. В одном типе твердые частицы удаляются механически (после того, как свободная вода слита), как правило, с помощью фронтального или бортового погрузчика. В другом типе используется гидравлическое (насосное) удаление твердых частиц. Обычно откачка начинается, когда бассейн наполовину заполнен твердыми частицами, а остальное - вода. Для смешивания жидкости и твердых частиц необходимо энергичное перемешивание, предпочтительно с помощью мешалок пропеллерного типа или насосов с перемешивающими насадками. ^[11]

Преимущества и ограничения по сравнению с конкурентными процессами

Отстойники предназначены для удержания воды достаточно долго, чтобы взвешенные твердые частицы могли осесть, чтобы получить воду высокой чистоты на выходе и обеспечить возможность регулировки pH. ^[12] Другие процессы, которые могут быть использованы: загустители, осветлители, гидроциклоны и мембранная фильтрация являются широко используемыми методами в этой области. ^[13] По сравнению с этими процессами отстойники имеют более простую и дешевую конструкцию, с меньшим количеством движущихся частей, требуя меньшего обслуживания, несмотря на то, что требуют очистки и вакуумирования зон покоя по крайней мере один раз в две недели.

Однако отстойники могут привнести новые виды загрязнения воды, особенно если вода поступает из скважины. Бассейн может улавливать переносимые ветром загрязняющие вещества, и если вода задерживается в течение длительного периода, в бассейне разрастаются водоросли, что приводит к большим проблемам с фильтрацией. Отстойники также могут быть неэффективны в снижении мутности, вызванной мелкими частицами с удельным весом, достаточно низким, чтобы они могли быть взвешены броуновским движением. Обычно он может удалять только частицы от песка (диаметром 2 мм) до ила (диаметром 0,002 мм).

Конструктивные соображения

Сточные воды попадают в бассейн, и очень мелкие частицы в воде отделяются с помощью гравитации . Вода должна находиться в бассейне достаточно долго, чтобы удалить частицы нужного размера. Более мелкие частицы требуют более длительного времени для удаления и, следовательно, более крупных бассейнов. В некоторых бассейнах может быть добавлен флокулянт , чтобы помочь более мелким частицам слипнуться и образовать более крупные частицы. Закон Стокса может быть использован для расчета размера отстойника, необходимого для удаления частиц нужного размера. Закон Стокса дает скорость осаждения, определяющую эффективную глубину отстойника; таким образом, удаление твердых частиц зависит от эффективной площади поверхности отстойника, в то время как глубинный компонент объема отстойника остается важным для хранения осажденных твердых частиц. ^[14]

Перевод требуемой площади поверхности времени отстаивания в геометрию отстойника требует учета короткого замыкания и турбулентности, вызванных ветром, размывом дна или конструкцией впуска и перелива. Геометрия отстойника важна, поскольку эффективное время отстаивания в бассейне будет временем, которое объем воды проводит в нетурбулентных условиях до достижения перелива отстойника. Медианное время всегда меньше среднего времени, рассчитанного путем деления доступного объема на ожидаемый поток. Медианное время прохождения через короткий, широкий отстойник может быть значительно меньше, чем через длинный, узкий отстойник. Отстойники с переливными сооружениями вблизи точек входа могут удерживать большой объем стоячей воды, в то время как вновь поступившая вода быстро достигает точки перелива, прежде чем может произойти отстаивание. Эффективная площадь поверхности для отстаивания редко простирается перпендикулярно более чем на одну десятую расстояния линии потока от входа в бассейн до перелива, если не установлены перегородки. ^[15] Эффективная площадь поверхности и геометрия могут изменяться по мере того, как накапливающийся осадок заполняет часть первоначально построенного объема. Короткие каналы могут быстро формироваться через более тяжелые скопления осадков около входа в отстойник. Поток через мелкие части отстойника может вызвать турбулентность, повторно поднимающую осадок со дна бассейна. Два фута были рекомендованы как минимальная глубина отстойника, чтобы избежать размыва дна. ^[15]

Смотрите также

Источники

Голдман, Стивен Дж., Джексон, Кэтрин и Бурштынский, Тарас А. Справочник по контролю эрозии и наносов McGraw-Hill (1986) ISBN 0-07-023655-0

Примечания

^ Район орошения долины Саннисайд. Саннисайд, Вашингтон. «Осадочные бассейны». Доступ 02.10.2009.
^ Западный региональный центр аквакультуры, Вашингтонский университет. Сиэтл, штат Вашингтон (2001). «Проектирование отстойника». Архивировано 16 января 2009 г. в публикации Wayback Machine WRAC № 106.
^ Правительство Британской Колумбии. Министерство энергетики, горнодобывающей промышленности и нефтепродуктов. Виктория, Британская Колумбия (2002). "Осадочный пруд". Архивировано 06.04.2005 в Wayback Machine Aggregate Operators Best Management Practices Handbook for British Columbia. Архивировано 29.09.2009 в Wayback Machine Chapter 7: Best Management Practices. Апрель 2002.
^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Сиэтл, Вашингтон (2003). «EPA и добыча полезных ископаемых: Справочник для промышленности на Северо-Западе и Аляске. Приложение E: Очистка сточных вод». Январь 2003 г.
^ Фрэнсон, Мэри Энн Стандартные методы исследования воды и сточных вод 14-е издание (1975) APHA, AWWA и WPCF ISBN 0-87553-078-8 стр.131
^ Голдман, Джексон и Бурштынский, стр. 8.16
^ Западный региональный центр аквакультуры, Вашингтонский университет. Сиэтл, Вашингтон (2001). «Проектирование отстойника». Публикация WRAC № 106.
^ Криппс, С.Дж., Бергхайм А., Управление твердыми частицами и их удаление для интенсивных наземных систем аквакультурного производства, Aquacu;ture Engineering 22 (2000), стр. 33-68, Elsevier
^ Уильямс, Р. Э. и Минк, Л. Л., Отстойники как очистные сооружения сточных вод в горнодобывающей промышленности, Бюро горного дела и геологии Айдахо, Москва, 164, 1975
^ Министерство сельского хозяйства США. (2000): Пруды — планирование, проектирование и строительство; Справочник по сельскому хозяйству номер 590.
^ Fulhage, CD, Pfost DL & Feistner JW, Отстойники и террасы для навоза крупного рогатого скота, University of Missouri Extension, EQ386, новый выпуск в марте 2002 г., дата обращения 12 октября 2013 г., http://extension.missouri.edu/p/EQ386
^ «Отстойники и водно-болотные угодья» – Алабамская аквакультура Передовая практика управления (BMP)
^ RK Sinnott 2003, Coulson & Richardson's Chemical Engineering, том 6, 3-е изд., Butterworth-Heinemann, Оксфорд
^ Голдман, Джексон и Бурштынский, стр. 8.12 и 8.13.
^ ab Goldman, Jackson & Bursztynsky стр. 8.20

[1] Район орошения долины Саннисайд. Саннисайд, Вашингтон. «Осадочные бассейны». Доступ 02.10.2009.

[2] Западный региональный центр аквакультуры, Вашингтонский университет. Сиэтл, штат Вашингтон (2001). «Проектирование отстойника». Архивировано 16 января 2009 г. в публикации Wayback Machine WRAC № 106.

[3] Правительство Британской Колумбии. Министерство энергетики, горнодобывающей промышленности и нефтепродуктов. Виктория, Британская Колумбия (2002). "Осадочный пруд". Архивировано 06.04.2005 в Wayback Machine Aggregate Operators Best Management Practices Handbook for British Columbia. Архивировано 29.09.2009 в Wayback Machine Chapter 7: Best Management Practices. Апрель 2002.

[4] Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Сиэтл, Вашингтон (2003). «EPA и добыча полезных ископаемых: Справочник для промышленности на Северо-Западе и Аляске. Приложение E: Очистка сточных вод». Январь 2003 г.

[5] Фрэнсон, Мэри Энн Стандартные методы исследования воды и сточных вод 14-е издание (1975) APHA, AWWA и WPCF ISBN 0-87553-078-8 стр.131

[6] Голдман, Джексон и Бурштынский, стр. 8.16

[two-7] Западный региональный центр аквакультуры, Вашингтонский университет. Сиэтл, Вашингтон (2001). «Проектирование отстойника». Публикация WRAC № 106.

[nine-8] Криппс, С.Дж., Бергхайм А., Управление твердыми частицами и их удаление для интенсивных наземных систем аквакультурного производства, Aquacu;ture Engineering 22 (2000), стр. 33-68, Elsevier

[ten-9] Уильямс, Р. Э. и Минк, Л. Л., Отстойники как очистные сооружения сточных вод в горнодобывающей промышленности, Бюро горного дела и геологии Айдахо, Москва, 164, 1975

[sixteen-10] Министерство сельского хозяйства США. (2000): Пруды — планирование, проектирование и строительство; Справочник по сельскому хозяйству номер 590.

[thirteen-11] Fulhage, CD, Pfost DL & Feistner JW, Отстойники и террасы для навоза крупного рогатого скота, University of Missouri Extension, EQ386, новый выпуск в марте 2002 г., дата обращения 12 октября 2013 г., http://extension.missouri.edu/p/EQ386

[fourteen-12] «Отстойники и водно-болотные угодья» – Алабамская аквакультура Передовая практика управления (BMP)

[fifteen-13] RK Sinnott 2003, Coulson & Richardson's Chemical Engineering, том 6, 3-е изд., Butterworth-Heinemann, Оксфорд

[14] Голдман, Джексон и Бурштынский, стр. 8.12 и 8.13.

[gjb-15] Goldman, Jackson & Bursztynsky стр. 8.20