Очисні споруди стічних вод. Ілові майданчики очисних споруд Ілові майданчики очисних споруд

Білові майданчики очисних споруд необхідні для зневоднення осаду стічних вод.

Основа цих майданчиків можливо, як із природним підставою (з дренажем і дренажу), і навіть з поверхневим відведенням вод. Білові майданчики є спланованими ділянками землі (карти), які оточуються з усіх боків земляними валиками.

Осад із відстійників або метантенків, вологість якого становить від 90 до 99,5%, з певною періодичністю наливається на ділянки та висушується до 75-80%. Незначна частина осаду проникає в ґрунт, але більший її відсоток випаровується. Для мулових майданчиків із природною основою не створюється дренаж, якщо вони встановлюються на ґрунті з гарною фільтраційною здатністю. А для щільного, слабопроникного ґрунту створюється трубчастий дренаж, укладений у канави зі щебенем та гравієм.

Очисні споруди невеликих розмірів мають ширину карт 10 м, але в великих вона збільшується до 35-40 м. Карти розділені між собою огороджувальними валиками, з висотою 0,3 м понад робочого рівня. Осад розподіляється картами за допомогою труб. Білові майданчики вчасно звільняються від осаду. На великих очисних спорудах осад видаляється за допомогою бульдозерів та скреперів. Для очисних споруд із пропускною здатністю понад 10 000 м3/добу влаштовуються мулові майданчики з відстоюванням та поверхневим відведенням мулової води. У міру накопичення верхній шар мулової води перекачується у первинні відстійники. Подальше зневоднення осаду відбувається за рахунок випаровування вологи з поверхні.

Площа мулових майданчиків залежить від обсягу осаду, типу ґрунту, на якому вони будуть організовані, кліматичних умов та консистенції осаду. Природне сушіння може бути прискорене за рахунок ворошення осаду. Під час цього процесу видаляється рослинний шар і руйнується поверхнева кірка, що прискорює підсушування осаду в теплу суху пору року та сприяє глибшому проморожуванню в зимове. Майданчики природного циклу залежать від кліматичних умов, що має значення при створенні проекту та подальшої експлуатації таких майданчиків.

ДК «Полека» займається проектуванням, встановленням та подальшим обслуговуванням очисних споруд, у тому числі й обслуговуванням мулових майданчиків. Ми пропонуємо своїм клієнтам послуги «під ключ» та надаємо гарантії якості обладнання з терміном служби до 50 років. Використання сучасних та перевірених часом технологій дозволяє створювати надійні та прості в експлуатації очисні споруди.

→ Очищення стічних вод

Білові майданчики та мулові ставки

Білові майданчики є одними з перших споруд обробки осаду стічних вод. Білові майданчики призначені для природного зневоднення опадів, що утворюються на станціях біологічної очистки стічної води. Однак навіть у епоху інтенсивного впровадження споруд механічного зневоднення осаду, мулові майданчики є найпоширенішим у Росії методом зневоднення осаду. Нині на мулових майданчиках обробляється 90% всього осаду, що утворюється у Росії. Привабливість цих споруд пояснюється простотою інженерного забезпечення та легкістю експлуатації порівняно з фільтр-пресами, вакуум-фільтрами, сушильними установками.

Мулові майданчики більшою мірою, ніж інші споруди та системи очищення стічних вод та обробки осаду, залежать від кліматичних, природних факторів.

Рис. 16.1. Пісковий майданчик:
1 – піскопровід діаметром 200 мм від пісковловлювачів; 2 – лоток, що розводить, перетином 200×200 мм (i = 0,01); 3 – трубопровід діаметром 200 мм для відведення дренажної води

Залежно від ступеня використання природних процесів майданчика можна розділити на дві основні категорії: природного зневоднення та сушіння та інтенсивного зневоднення та сушіння.

До першої категорії відносяться майданчики, в яких використовуються природні процеси випаровування та декантації без істотної зміни порівняно з тими самими процесами, що відбуваються у природному середовищі. Як правило, це майданчики на природній основі з поверхневим відведенням води та майданчики-ущільнювачі.

До другої категорії відносяться майданчики, у яких певні фактори природного циклу видозмінені та інтенсифіковані. Як правило, це майданчики зі штучним дренажем, підігрівом, створенням вакууму в дренажній системі, штучним водонепроникним покриттям. Застосування тієї чи іншої виду майданчиків залежить від умов: специфіки клімату, наявності додаткових джерел енергії, вільних площ.

Майданчики природного зневоднення та сушіння. На майданчиках природного циклу осад зневоднюється в процесі ущільнення і подальшого відведення мулової води, а також сушіння.

Білові майданчики складаються з карт, оточених з усіх боків валиками (рис. 16.2). Розміри карт та число випусків визначають, виходячи з вологості осаду, дальності його розливу та способу збирання після підсихання.

Рис. 16.2. Ілові майданчики на природній основі з дренажем:
1 – кювет огороджувальної канави; 2 – дорога; 3 – зливний лоток; 4 – щит під зливним лотком; 5-розвідний лоток; 6 - дренажний колодязь; 7 – збірна дренажна труба; 8 – дренажний шар; 9 – дренажні труби; 10 – з'їзд на карту; 11 – дренажна канава; 12 - шибери; К1-К5 - колодязі

Білові майданчики на природній підставі проектуються на добре фільтруючих ґрунтах при заляганні ґрунтових вод на глибині не менше 1,5 м від поверхні карток і тільки тоді, коли допускається фільтрація мулової води в ґрунт. Якщо глибина залягання грунтових вод менше 1,5 м, необхідно зниження їх рівня.

Дальність розливу осаду з вологістю близько 97% може становити 75-100 м. При цьому доцільно будувати майданчики розміром 100×100 м. Дальність розливу осаду з вологістю 93-95% може становити 20-25 м, у цьому випадку ширина карток буде обмежена 40 -50 м при двосторонньому напуску. Вузькі майданчики краще при плануванні на території, що має добре виражений ухил.

Підсушений осад згрібається бульдозерами чи скреперами та відвозиться автомашинами. Вологість підсушеного осаду 75%.

На мулових майданчиках влаштовуються дороги з пандусами для з'їзду на карти автотранспорту та засобів механізації.

При щільних і водонепроникних ґрунтах влаштовуються мулові майданчики на природній основі з трубчастим дренажем, що укладається в дренажні канави. Штучна дренуюча основа мулових майданчиків має становити не менше 10% їхньої площі.

Слід приймати: робочу глибину карток – 0,7-1 м; висоту огороджувальних валиків - на 0,3 м вище за робочий рівень осаду на карті; ухил труб, що розводять, або лотків - не менше 0,01; число карток - не менше чотирьох.

Найбільшого поширення набули мулові майданчики на природній підставі каскадного типу з відстоюванням та поверхневим видаленням мулової води. Після заповнення карт мулового майданчика осадом і зливу муловою водою, що відокремилася, подальше зневоднення осаду здійснюється шляхом випаровування з поверхні вологи, що залишилася.

Удосконаленим варіантом майданчиків каскадного типу є ущільнювачі. Білові майданчики-ущільнювачі є прямокутними залізобетонними резервуарами (картами) з отворами, розташованими в поздовжній стінці на різних глибинах і перекритими шиберами. Для випуску мулової води, що виділяється при відстоюванні осаду, по висоті поздовжніх стін карт-резервуарів влаштовують отвори, що перекриваються шиберами. Мулову воду спрямовують для очищення в голову споруд за аналогією з муловими майданчиками з відстоюванням та поверхневим видаленням води. Відстань між випусками мулової води встановлюється трохи більше 18 м. Для механізованого збирання висушеного осаду влаштовують пандуси з нахилом до 12%.

Одним із можливих методів, що прискорюють природне сушіння осаду на мулових майданчиках, є процес ворошення. При цьому видаляється рослинний покрив і руйнується поверхнева кірка, що сприяє прискореному підсушуванню осаду в теплий сухий час і глибшому проморожуванню в зимовий період.

Характерною особливістю майданчиків природного циклу є їхня повна залежність від кліматичних факторів. При проектуванні та експлуатації таких майданчиків особливо необхідно враховувати ці фактори для отримання бажаного результату – зневодненого осаду певної вологості.

Білові майданчики інтенсивного зневоднення та сушіння можна поділити на традиційні та вдосконалені. До першої категорії відносяться мулові майданчики з вертикальним та горизонтальним дренажем, до другої – майданчики зі створенням вакууму в дренажній системі, штучним водонепроникним покриттям із продуванням повітрям, нагріванням.

Білові майданчики каскадного типу з природною основою та поверхневим відведенням води через колодязі-ченці, встановлені у торцях карт, є муловими майданчиками перехідного типу. Стінки колодязів-ченців з боку карт є дренажними стінками з подвійної арматурної сітки з гравійним завантаженням крупністю 15-20 мм.

Ілові майданчики зі штучним дренажем проектуються з метою отримання чистого фільтрату та підвищення швидкості зневоднення.

Фільтрування через горизонтальну дренажну систему може здійснюватись фільтруючими панелями зі спеціальними отворами або дренажними трубами.

Фільтруючий майданчик з горизонтальним дренажем (рис. 16.3) є дрібним прямокутним резервуаром з водонепроникними стінками і хибним днищем зі спеціальних панелей. Ці панелі мають клиноподібні отвори розміром 1-4 мм. Кордон помилкового днища роблять водонепроникним, а стики між панелями і стінами закладають.

Рис. 16.3. Схема фільтруючого мулового майданчика:
1 – зона ущільнення; 2 - перегородка з клиноподібними прорізами; 3 – камера контролю рівня фільтрату; 4 – випускний клапан, що регулює швидкість фільтрації

На одній із стін майданчика передбачений випускний клапан, пов'язаний з простіром під хибним днищем. Контрольована швидкість дренажу забезпечується введенням шару води до системи до певного рівня над хибним днищем. Потім повільно вводиться осад та за відповідних умов підтримується на шарі води. Після подачі необхідної кількості осаду спочатку введена вода та мулова вода з осаду просочуються через хибне дно. Швидкість фільтрації підтримується постійною завдяки постійному натиску перед випускною засувкою. Для успішного процесу зневоднення необхідно, щоб осад та вихідний водний шар не змішувалися. Техніка зневоднення осаду на таких майданчиках передбачає контрольоване утворення шару кеку на поверхні розділу осаду та фільтруючого середовища, перш ніж скільки-небудь значна кількість дрібних частинок потрапить на цю поверхню або в отвори хибного днища і опиниться у фільтраті. Продуктивність фільтруючого майданчика сухою речовиною зазвичай становить від 2,4 до 4,8 кг/м2 за одне завантаження.

Дренажна система традиційних фільтруючих мулових майданчиків з дренажними трубами зазвичай включає: - Верхній шар піску заввишки 15-25 см, з ефективним діаметром 0,3-1,2 мм та коефіцієнтом неоднорідності менше 5; - шар гравію заввишки 20-45 см, з розміром зерен 0,3-2,3 см; – дренажні труби, які часто виготовляються з кераміки, мінімальним діаметром 10 см, з відкритими торцями, розташовані на відстані 2-6 см один від одного.

Останнім часом стали використовувати пластмасові труби, тому що керамічні швидко руйнуються при механізованому прибиранні осаду.

Осад на фільтруючі карти подається або в одній або декількох точках шаром 250-450 мм і залишається на картах до висихання. За сприятливих погодних умов добре зброджений осад висихає протягом 2 тижнів, досягаючи вологості 60-70%.

Для реконструкції існуючих майданчиків може бути використана дренажна система, що містить вертикальні елементи, що фільтрують, і труби для відведення мулової води. Така дренажна система виконується у вигляді розподілених по поверхні майданчика секційних труб та загальної, що мають посадкові місця з сітчастими днищами, в які встановлюються вертикальні елементи, що фільтрують.

Загальна труба з'єднується із трубою для відведення мулової води.

Як фільтруючі елементи дренажних систем можуть бути використані фільтростеклопластикові труби. Такі труби, що фільтрують, застосовуються для облаштування свердловин. Конструкція горизонтальної дренажної системи складається з фільтростеклопластикової труби. Вертикальний елемент, що фільтрує, виготовляють з аналогічної труби, але більшого діаметру, покритої фільтруючим матеріалом. Він приєднується до трубопроводів горизонтального дренажу за допомогою сталевих трійників та фланцевих з'єднань.

Візуальні спостереження за роботою дренажної системи при різних типах завантаження показали, що на межі осад - дренажне завантаження утворюється шар з високим опором фільтрації.

Відзначено, що у початковий період питомі швидкості фільтрування через систему вертикального дренажу вищі, ніж через горизонтальний, потім вони вирівнюються. На завершальній стадії підсушування працює лише горизонтальний дренаж. При повторному наливі осаду вже підсохлий шар швидкість фільтрації значно знижується.

Вивчення складу та властивостей опадів міських стічних вод, що проводилося І.С.Туровським, показало, що навантаження на мулові майданчики значною мірою залежить від типу та водовіддачі осаду. Аналіз даних експлуатації ряду очисних станцій показав, що є певний зв'язок між значеннями питомого опору осаду та роботою мулових майданчиків. Так, на станції аерації м. Калінінграда (Московської обл.) при вологості збродженої суміші 94,8% та її питомому опорі 25800-1010 см/г навантаження на 1 м2 мулових майданчиків становило 0,35 м3 на рік. Дренаж швидко кольматувався і майданчики працювали лише на випаровування рідини.

Кольматація основи відбувається тим швидше, чим гірше фільтруються опади, що пов'язано з великим вмістом дрібнодисперсних і колоїдних частинок. Шар одноразового напуску осаду на мулові майданчики може бути тим більшим, чим менше значення питомого опору осаду. При великих значеннях питомого опору осаду основна волога видаляється шляхом випаровування.

Удосконалені майданчики інтенсивного зневоднення та сушіння осаду. Для інтенсифікації процесу сушіння осаду пропонується продування його повітрям безпосередньо на майданчику.

Іловий майданчик містить водонепроникне днище, бічні стінки, дренувальне завантаження, перфоровані труби, розміщені на днищі, повітропровід та трубопроводи промивної та відфільтрованої води. Продування повітрям ведуть до необхідного ступеня зневоднення.

Використання ефекту капілярного всмоктування прискорює процес зневоднення осаду на мулових майданчиках. Іловий майданчик із використанням цього ефекту (рис. 16.4) працює наступним чином. При заповненні карт 1 осадом завдяки силам капілярного всмоктування вода з осаду вбирається через краї листів 4, розміщених в коридорі 3, випаровуючись в навколишнє середовище.

Стінки сусідніх карток встановлені з утворенням коридорів, в яких також розміщені листи з капілярно-пористого матеріалу. Білові майданчики обладнані повітродувними машинами, з'єднаними з коридорами повітропроводами.

За кордоном мулові майданчики часто захищають від атмосферних опадів скляним покриттям. Таке покриття може суттєво покращити роботу майданчиків, особливо в умовах холодного та вологого клімату. Досвід показав, що в деяких випадках пристрій покриття дозволяє на 33% зменшити площу, необхідну для сушіння опадів.

Ступінь зменшення необхідної площі та підвищення навантаження на мулові майданчики в результаті використання прозорих або напівпрозорих покриттів залежить від місцевих умов, таких як кількість опадів, температура, сонячна радіація.

Рис. 16.4. Іловий майданчик з використанням ефекту капілярного всмоктування:
1 – мулові карти; 2 – огороджувальні стіни; 3 – коридор; 4 – листи з капілярно-пористого матеріалу; 5 – повітродувка; 6 – повітропровід

У нашій країні закриті майданчики, засклені на кшталт оранжерей, рекомендується застосовувати у курортних районах задля економії площ і зниження інтенсивності запахів. Навантаження по збродженому осаду з метантенків приймається 10 м3/(м2год).

Асфальтовані мулові майданчики з центральним дренажем та підігрівом застосовуються в Дунедіні (США, штат Флорида). Ці майданчики цікаві, внаслідок використання ними системи підігріву. Теплова енергія, що отримується при спалюванні біогазу очисних споруд, використовується для нагрівання води, яка циркулює в трубах, розташованих у заасфальтованій частині майданчиків. Білові майданчики підігріваються, але не зачинені. Для кондиціювання опадів застосовуються поліелектроліти. Час підсушування осаду в середньому становить 5 діб та збільшується до 12 діб у період дощів. Річний навантаження на мулові майданчики по сухій речовині коливається від 87,9 до 209,9 кг/(м2.год).

Кондиціювання осаду перед зневодненням опадів на мулових майданчиках суттєво скорочує тривалість процесу зневоднення та покращує показники підсушеного осаду. p align="justify"> Метод кондиціонування осаду органічними флокулянтами перед подачею його на мулові майданчики в даний час широко застосовується у ФРН. Вологість сфлокульованого та необробленого флокулянтами зброженого опадів однієї зі станцій після зневоднення його на мулових майданчиках відповідно становили: через 2 доби 76 та 87%, через 5 діб 73 та 86%, через 10 діб 72 та 83%, через 15 , через 20-25 діб приблизно 70-77%). При нормальних атмосферних умовах (ФРН) кондиціонований осад підсушується на мулових майданчиках через 3-4 тижні до вологості приблизно 75% і його можна прибирати легко механізмами. Завдяки коагуляції колоїдів та дрібних частинок зменшується явище замулювання дренажу. Зневоднений осад має "проникну гідрофобну структуру" і навіть за дощу не вбирає воду, вологість його не збільшується.

Дослідження застосування вітчизняних флокулянтів для інтенсифікації роботи мулових майданчиків проводилися на збродженій суміші опадів та аеробно-стабілізованому активному мулі на лабораторних моделях та в дослідно-промислових умовах на муловому майданчику розміром 600 м2, обладнаному системами вертикального та горизонтального дренажівіз склопластикових фільтрів. Найкращі результати були отримані при використанні флокулянту марок КНФ та К-100. При цьому вологість осаду 78-81% досягнута приблизно вдвічі швидше, ніж при підсушуванні осаду, необробленого флокулянтами. Питома продуктивність майданчика при зневодненні осаду обробленого флокулянтами становила 4,5-6 м3/(м2-рік). Дренажне завантаження складалося з шару піску 50-150 мм з розмірами фракцій 1-3 мм та 3 шарів щебеню з розмірами фракцій зверху вниз 5-3 мм, 10-5 мм, 15-10 мм. Дослідження показали, що навантаження на мулові майданчики при підсушуванні стабілізованого активного мулу та збродженого осаду для умов середньої смугиРосії відповідно 4,5 та 5 м3/(м2-рік).

Для інтенсифікації роботи мулових майданчиків крім обробки флокулянтами можна проводити попереднє промивання опадів, що важко фільтруються, очищеною стічною рідиною, коагуляцію опадів хімічними реагентами, а також заморожування і подальше відтавання опадів. Всі ці види обробки знижують питомий опір фільтрації осаду. Попереднє промивання осаду дозволяє збільшити навантаження на мулові майданчики на 70%, а використання хімічних реагентів або присадних матеріалів при підсушуванні опадів сприяє збільшенню навантаження на мулові майданчики в 2-3 рази. Питомий опір аеробно стабілізованих опадів значно нижчий, ніж у зброджених. У мулових майданчиках на штучній основі з дренажем і поверхневим відведенням води при середньорічній температурі повітря 3-6°С та середньорічній кількості атмосферних опадів до 500 мм після аеробних стабілізаторів за даними ФГУП НДІ ВОДГЕО навантаження становить 3-5 м3/(м2год) осаду 96,5-97%. І тут площа дренажу становить 8-10% від площі майданчика. Розмір карти приймають із розрахунку заповнення її на робочу глибину 1-2 м протягом трохи більше 3 діб. Додаткового підвищення продуктивності мулового майданчика можна досягти, піддавши аеробно стабілізований осад стічних вод обробці нітратом амонію, в кількості 100-150 мг/л. В аеробно стабілізований осад (на виході з аеробного стабілізатора) вводять амонію нітрат і подають на муловий майданчик. У заповненому муловому майданчику відбувається біологічний процес де-нітрифікації нітратної сполуки, тобто. нітрату амонію, введеного в осад. Процес мимовільно здійснюється денітрифікуючими бактеріями, що входять до складу бактеріальної флори осаду, і супроводжується інтенсивним газовиділенням азоту, що забезпечує флотування та згущення частинок осаду. Об'єм осаду зменшується в 5-6 разів, концентрація становить приблизно 50 г/л. Під ущільненим шаром осаду знаходиться мулова вода, що містить 6-10 мг/л завислих речовин. Після завершення процесу ущільнення осаду (4-7 год) відкривають дренаж та випускають мулову воду. Згущений осад опускається дно і швидко підсушується, т.к. має хорошу структуру за рахунок наявності великої кількості пір, що утворюються бульбашками газу. Один цикл роботи майданчика від моменту завантаження до вивантаження сухого осаду не перевищує 1 місяця. Навантаження досягає 8-10 м3/м2 на рік за глибини майданчика 1,0-1,5 м.

Принципи розрахунку мулових майданчиків. Метод розрахунку мулових майданчиків розробили в двадцяті роки Імгоффом і майже без змін проіснував донині. В основу розрахунку покладено навантаження Kf> м3/(м2год), що встановлює допустимий обсяг опадів, що розміщуються на одиниці поверхні мулового майданчика на рік.

Повна площа мулових майданчиків має бути збільшена на 20-40% для влаштування огороджувальних валиків та під'їзних доріг.

У період негативних температур осад намора, що подається, жується. Для зимового наморожування відводиться 80% площі мулових майданчиків, а 20% призначені розміщувати осаду під час танення раніше намороженого.

Проведені останнім часом дослідження роботи мулових майданчиків показали, що зневоднення необхідно розглядати як складний, що складається з декількох елементарних процесів.

Швидкість видалення вологи в результаті сушіння, за даними досліджень, залежить від швидкості вітру та дефіциту вологості у повітрі над майданчиками.
Стадія фільтрації обумовлена ​​властивостями осаду та особливостями дренажної системи, а швидкість декантації здатністю осаду до ущільнення.

Інтенсифікація роботи мулових майданчиків. Збільшення продуктивності майданчиків можливе за рахунок проведення наступних заходів: - Ущільнення осаду, що подається на майданчики; – забезпечення механічного ворошення та видалення висушеного осаду з майданчика; - Кондиціювання осаду перед подачею його на майданчик; - продування осаду повітрям безпосередньо на майданчику; – пристрої над майданчиком напівпрозорого покриття чи загального покриття тепличного типу з відповідними системами вентиляції; - Використання вакуумних систем для прискорення фільтрації; - Влаштування систем підігріву осаду безпосередньо на мулових майданчиках.

Процес ворошення значно прискорює природне сушіння осаду на мулових майданчиках. Швидкість вітру над поверхнею осаду, зарослого рослинністю, майже дорівнює нулю, дефіцит пружності водяної пари характеризується зниженням від верхнього ярусу листя до нижнього ярусу практично нуля, отже, швидкість випаровування води з осаду, густо зарослого рослинністю, дорівнює. Утворення на поверхні осаду кірки з пересушеного осаду зменшує швидкість сушіння вчетверо.

При ворошенні видаляється рослинний покрив і руйнується поверхнева кірка, що сприяє прискореному підсиханню осаду в теплий сухий час і глибшому проморожуванню в зимовий період.

Властивості оброблюваного осаду, особливо здатність до ущільнення та питомий опір фільтрації, впливають на вибір конструкції мулового майданчика: при 4000 -1010 см/г – з відстоюванням та поверхневим видаленням води.

Зневоднення збродженого осаду, що має питомий опір фільтрації порядку 4000 -1010 см/г, на картах з горизонтальним дренажем має низьку ефективність. Швидкості фільтрації не перевищують 0,48 кг/(м сут), що у 1,5 разу менше швидкості випаровування з дефіцитом вологості 6 мбар. Дренаж майданчика швидко кольматується та перестає пропускати фільтрат. Кількість води, що виділяється у процесі фільтрації через дренаж, незначна.
Питомий опір фільтрації аеробно-стабілізованого активного мулу в 20-100 разів менше питомого опору фільтрації збродженого осаду, тому для зневоднення аеробно-стабілізованого активного мулу раціонально використовувати майданчики з дренажем.

Вибір оптимальної технологіїЗневоднення осаду може суттєво підвищити продуктивність мулових майданчиків. Режим напуску, насамперед висота і кратність наливу, залежить від виду осаду, його концентрації, особливостей підготовки та пори року. При подачі на майданчик стабілізованого активного мулу з початковою вологістю до 98% висота наливу повинна становити 0,8-1 м. У цьому випадку значний обсяг дренажної води відводиться через систему вертикального дренажу.

Для зброджених опадів найбільше ефективним методомЗневоднення на мулових майданчиках є технологія роздільного ущільнення, сушіння та наморожування. Зі збільшенням глибини шару осаду, що ущільнюється, швидкість ущільнення зростає і знижується ймовірність розшарування осаду. Ущільнення осаду рекомендується проводити при висоті наливу не менше 2,5 м, а сушіння та наморожування – шарами не більше 0,3 м.

Білові ставки. У країнах, що розвиваються, широкого поширення набули мулові ставки (лагуни), виконувані як канав чи шляхом обвалування дамбами природних заглиблень чи ярів. Вартість пристрою мулових ставків менша, ніж мулових майданчиків, насамперед за рахунок використання природних виїмок та простоти конструкції. Необхідною умовою у всіх випадках є залягання ґрунтових вод нижче за мулові ставки. Після заповнення лагуни засипаються шаром місцевого ґрунту завтовшки до 40 см. Опади перегнивають протягом декількох років, після чого використовуються як добрива.

Застосовуються багатоступінчасті мулові ставки, в яких проводиться перепуск рідкого осаду та води в наступні карти, а в попередніх картах здійснюється підсушування та розвантаження. У Даугавпілсі (Латвія) були побудовані мулові ставки площею 12,0 га періодичної дії з фільтруванням мулової води в ґрунт.

Розроблено конструкцію мулових ставків глибиною 6 м з екрануванням днища та укосів полімерною плівкою. У таких ставках борозни (канави) пошарово заповнюються осадом, а нагорі насипається шар ґрунту товщиною 0,7 м. Через рік чи два на цьому місці висаджуються дерева лісозахисного чи лісопаркового призначення.

ВИНАХОД
Патент Російської Федерації RU2079453

Ім'я винахідника: Акчурін Б.К.
Ім'я патентовласника: Акціонерне товариство "Нижегородський Сантехпроект"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 12.01.1995

Використання: зневоднення опадів міських стічних вод на мулових майданчиках. Сутність винаходу: муловий майданчик містить водонепроникну основу 1, дренажні фільтруючі пристрої з фільтрами 2 і водовідвідними трубами 3, забезпеченими знімними заглушками, водоприймальні лотки 4, трубопровід 5 подачі рідкого осаду, водовідвідні колодязі 6 і огороджувальну матеріалу. Підошва дамби знаходиться на водонепроникній підставі майданчика, а шари укладені зі зсувом до центральної вертикальної осі та утворюють ємність у формі усіченої піраміди. Водовідвідні колодязі виконані складовими із встановлених один на одного кільцевих елементів 14, 15, 16. Як фільтруючий матеріал для дамби використаний зневоднений осад міських стічних вод. Спосіб експлуатації мулового майданчика включає заповнення її рідким осадом, фільтрування через дренажні фільтруючі пристрої та дамбу, відведення наділових вод через водовідвідні колодязі, витримку та видалення зневодненого осаду. Перед заповненням майданчики огороджують нижнім шаром дамби і знімними заглушками перекривають водовідвідні труби 3 дренажних пристроїв. У процесі заповнення в міру накопичення осаду періодично виробляють нарощування наступних шарів греблі та висоти водовідвідних колодязів. Після закінчення заповнення мулового майданчика до верху дамби витримують. При цьому водовідвідні труби 3 звільняють від заглушок і зневоднення ведуть фільтруванням через дренажні фільтруючі пристрої і дамбу. У процесі витримки відбувається також повна стабілізація та знезараження осаду міських стічних вод.

ОПИС ВИНАХОДУ

Винахід відноситься до комунального господарства, зокрема до зневоднення опадів стічних вод в природних умовах на мулових майданчиках і може бути використане на міських очисних спорудах.

Найбільш простим та поширеним способом зневоднення рідкого осаду стічних вод є його сушіння на мулових майданчиках. Останні являють собою сплановані дреновані ділянки на природній або штучній основі, оточені з усіх боків земляними валиками заввишки до 1,5 м, шириною по верху не менше 0,7 м та системою дренажу.

За порівняно простої технології та низьких витрат на експлуатацію мулові майданчики забезпечують надзвичайно низький ефект зневоднення особливо в районах з великою кількістю опадів. До таких районів належить велика частина території Росії, де мулові майданчики вимушено перетворюються на ілонакопичувачі для тривалого зберігання рідкого осаду.

Після заповнення майданчиків зневоднення мулової суміші до 80% триває практично від 3-х до 10 років, залежно від конкретних кліматичних та гідрогеологічних умов, конструктивних рішень щодо видалення наділових та дренажних вод. В даний час проблема зневоднення осаду у природних умовах вирішується за рахунок відведення під мулові майданчики додаткових територій. На очисних спорудах великих міст іловими майданчиками зайняті сотні гектарів, тому вдосконалення їхньої конструкції йде у напрямку інтенсифікації зневоднення. Ряд винаходів передбачає використання з цією метою вертикальних пристроїв, що фільтрують.

Відомий муловий майданчик який містить водонепроникну основу з огороджувальними стінками, напірний илопровід, збірний колектор дренажну систему з вертикальними елементами, що фільтрують.

У стінах майданчика виконані вікна зі ступінчастими шиберними пристроями. З протилежного боку стінок змонтовані касетно-фільтруючі вертикальні пристрої, що забезпечують додаткову фільтрацію та відведення води. Конструкція цього мулового майданчика ускладнена і недостатньо ефективна, оскільки фільтрація здійснюється на всій поверхні стін, що захищають, а лише через окремі її ділянки. Ускладнюється і обслуговування цього майданчика, оскільки внаслідок кальматації завантаження, що фільтрує, вимагає частої регенерації або заміни.

Як фільтруючі матеріали для дренажів і вертикальних фільтрів використовуються різні матеріали, у тому числі зневоднений, стабілізований осад стічних вод. Винаходом захищається зневоднення осаду стічних вод, при якому на муловий майданчик з асфальтобетонним покриттям і дренажним пристроєм у вигляді лотків, заповнених гравієм, укладають на поверхню гравію шар сухого осаду вологістю 65-70% товщиною 15-20 см. В процесі експлуатації рідкий осад на майданчик періодичними напусками, чергуючи їх з перервами, протягом яких відбувається фільтрування через шар осаду, дренажне гравійне засипання. Після періоду напусків, який триває кілька місяців, слідує період сушіння осаду, а потім здійснюється механізоване прибирання та підготовка майданчика до наступного циклу. Цей метод також недостатньо ефективний, т.к. процес зневоднення ведеться лише за рахунок фільтрування та природного сушіння, в ньому не використовується процес природного розшарування фаз рідкої мулової суміші. Спосіб не зменшує обсягу вантажно-розвантажувальних робіт, не сприяє скороченню займаних територій під мулові майданчики.

Найбільш близька до технічного рішення, що заявляється, муловий майданчик і спосіб її роботи. Майданчик містить водонепроникну основу, дренажну систему з вертикальних фільтруючих елементів та трубопровід для подачі мулу. При зневодненні опадів міських стічних вод необхідним елементом майданчика є водовідвідні колодязі для видалення наділових вод. Фільтрують елементи цього майданчика виконані з пористого бетону з наскрізними щілинними отворами.

Вони встановлені по периметру мулового майданчика і перпендикулярно до руху мулової води, з утворенням карт.

Нижня позначка щілинних отворів заглиблена під водонепроникну основу, а трубопроводи подачі осаду виконані перфорованими та встановлені на елементах, що фільтрують. При такій конструкції мулового майданчика осаду розливається поступово від краю карти до її середини, і під дією сили тяжіння відбувається гідрокласифікація осаду, з нього утворюється зворотний фільтр, який сприяє затриманню частинок, що ще не осіли в осад.

Технологія зневоднення на цьому майданчику зводиться до того, що заповнення мулом проводиться безперервно на всю робочу глибину майданчика по всій висоті шару. Вода відводиться через шар осаду і рухається водонепроникною основою до фільтруючих елементів. Після заповнення майданчика роблять витримку на зневоднення та підсушування осаду.

Потім вертикальні елементи, що фільтрують, прибирають і звільняють майданчик від підсушеного осаду з використанням засобів механізації.

Складування та зберігання зневодненого осаду виробляють на складах-полігонах при станціях очищення стічних вод. Перед новим циклом та подачею наступної порції рідкого осаду на майданчику знову встановлюють вертикальні елементи, що фільтрують. Недоліками цієї конструкції є: велика трудомісткість в обслуговуванні, недостатня місткість майданчика, обмежена висотою стін, що огороджують, і вертикальних фільтруючих елементів, великий обсяг непродуктивних підготовчих і вантажно-розвантажувальних робіт, часта повторюваність циклів роботи.

Крім того, процес зневоднення здійснюється тільки за рахунок фільтрування через вертикальні елементи, що фільтрують. Необхідна інтенсивність зневоднення досягається збільшеним числом цих елементів, які в процесі роботи засмічуються, вимагають частої регенерації та заміни, що також ускладнює експлуатацію мулового майданчика.

Метою цього винаходу є інтенсифікація процесора зневоднення, збільшення місткості майданчика та спрощення обслуговування.

Ця мета досягається конструкцією мулового майданчика, що містить водонепроникну основу, дренажні фільтруючі пристрої, водовідвідні колодязі, водоприймальні лотки і трубопровід подачі рідкого осаду, тим, що згідно винаходу, майданчик додатково забезпечена огороджувальної дамби, виконаної з горизонтальних шарів фільтру. на водонепроникній підставі майданчика, шари укладені зі зсувом до вертикальної осі і утворюють ємність у формі усіченої піраміди, а водовідвідні колодязі виконані складовими з кільцевих елементів, встановлених один на одного рівня верху дамби. Для досягнення поставленої мети найбільш доцільний варіант виконання дамби з обезводненого осаду міських стічних вод.

Вказана мета досягається також способом експлуатації пропонованого мулового майданчика, що включає заповнення її рідким осадом, фільтрування через дренажні фільтруючі пристрої і дамбу, відведення наділових вод через водовідвідні колодязі, витримку і видалення зневодненого осаду, тим, що згідно винаходу, перед заповненням майданчика виробляють її шаром дамби, в процесі заповнення періодично, у міру накопичення осаду, проводять нарощування наступних шарів дамби і висоти водоприймальних колодязів, а фільтрування через дренажні пристрої, що фільтрують, проводять після закінчення заповнення, в період витримки.

Пропонований муловий майданчик з дамбою з фільтруючого матеріалу має багаторазово збільшену місткість за рахунок збільшення висоти, без розширення займаної території. Конструкція дозволяє інтенсифікувати процес зневоднення за рахунок підвищення гідростатичного тиску рідкої фази, організувати фільтрацію не лише через донний дренаж, а й через саму дамбу. Зневоднення інтенсифікується також відведенням наділових вод з різних рівнів по висоті дамби через нарощувані елементи складових водовідвідних колодязів. Використання зневодненого осаду міських стічних вод як фільтруючого матеріалу найбільш доцільно, оскільки цим забезпечується однорідність складу зневодненого осаду, що важливо для подальшого використання його в господарських цілях. Наявність дамби забезпечує не лише зневоднення, а й зберігання багаторічних обсягів осаду стічних вод, дозволяє ліквідувати вантажно-розвантажувальні операції з перевалки підсушеного осаду на полігони для його зберігання та значно спрощує обслуговування мулового майданчика.

Пропонована послідовність операцій при експлуатації мулового майданчика дозволяє покращити умови зневоднення осаду як на першому етапі при заповненні мулового майданчика до рівня верху дамби, коли зневоднення йде в основному за рахунок відстоювання, так і на другому етапі в період витримки, коли процес зневоднення йде за рахунок фільтрування .

	Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де показано на фіг. 1 - пропонована муловий майданчик у плані на момент влаштування 1-го шару дамби (вигляд за стрілками 1-1 на фіг. 2); на фіг. 2 вертикальний розріз майданчика зі схемою нарощування 5 шарів греблі та, відповідно, висоти водовідвідних колодязів; на фіг. 3 водовідвідний колодязь у розрізі. Пропонована мулова площадка містить водонепроникну основу 1, виконану, наприклад, з декількох шарів поліетиленової плівки або з шару м'ятої глини, дренажні фільтруючі пристрої 2 типу "зворотний фільтр" і перфорованими водовідвідними трубами 3, забезпеченими знімними на кінцях заглуш. , водоприймальні лотки 4, розташовані по периметру майданчика, трубопровід 5 подачі рідкого осаду, водовідвідні колодязі 6 для відведення наділових вод і огороджувальну дамбу 7, виконану з покладених один на одного шарів 8, 9, 10, 11, 12 фільтруючого матеріалу. Підошва дамби знаходиться безпосередньо на водонепроникній основі 1 майданчика. Шари фільтруючого матеріалу 8-12 розташовуються зі зміщенням вертикальної осі майданчика, і утворюють ємність у формі усіченої піраміди. Як фільтруючий матеріал дамби використовується підсушений осад з міських очисних споруд. У разі відсутності осаду, наприклад, при пуску в експлуатацію нових очисних споруд як фільтруючий матеріал може бути тимчасово використаний пісок або інший аналогічний фільтруючий матеріал, прийнятний для будівництва дамби. Водовідвідні колодязі 6 виконані складовими з бетонної основи 13 і встановлених один на одного кільцевих елементів 14, 15, 16. Колодязі 6 і дамба 7 мають весь час однакову висоту, що нарощується паралельно в період заповнення мулового майданчика. Підстави колодязів 6 з'єднані з відвідним трубопроводом 17. На рівні вхідного отвору 18 колодязів 6 напрямних 19 розміщений "плаваючий" гідрозатвор 20 з набивкою 21 з пінопласту. Вхідний отвір 18 по висоті регулюється набором брусків 22, що перекривають його прохідний переріз, покладених у пази 23.

Працює муловий майданчик таким чином:

Перед пуском у роботу майданчик огороджують нижнім шаром 8 греблі. При цьому водовідвідні колодязі 6 мають мінімальну висоту і складаються з бетонної основи 13 і одного нижнього кільцевого елемента 14, "плаваючий" гідрозатвор 20 знаходиться в нижньому положенні. Рідкий осад подають трубопроводом 5 безперервно. Він поступово заповнює всю площадку рівня верху нижнього шару дамби. При цьому труби 3 дренажних пристроїв, що фільтрують, перекриті заглушками і процес фільтрування через них відсутній. В обсязі мулового майданчика відбувається відстоювання з поділом рідкої та твердої фаз, з утворенням донного шару осаду, "ставка" і спливає на його поверхні кіркоподібного шару осаду. Надиловая вода з "ставка" відводиться через отвори 18 водовідвідних колодязів 6. При цьому гідрозатвор 20 знаходиться весь час в рідкій фазі і запобігає попаданню в колодязі 6 плаваючого кіркоподібного шару осаду. Оскільки висота нижнього шару дамби значно (в 2-3 рази) перевищує висоту валиків загальновідомих мулових майданчиків, що захищають, їх місткість і час заповнення збільшуються.

Тривалість заповнення майданчика може тривати сезон, рік та більше. За цей час осад ущільнюється. При заповненні майданчика до верхнього рівня нижнього шару дамби виробляють нарощування другого шару, зміщуючи його до вертикальної вертикальної осі майданчика. Одночасно проводять нарощування висоти водовідвідних колодязів 6 рівня верху другого шару дамби. Це досягається установкою наступного кільцевого елемента 15 водовідвідних колодязів. Нарощування ведуть із використанням будівельної техніки (бульдозерів, екскаваторів тощо). Цьому сприяє пірамідальна форма дамби з природним зовнішнім укосом, що забезпечує переміщення та підйом техніки дорогою типу "серпантин".

При подальшому заповненні майданчика шар осаду на її дні збільшується і ущільнюється, рідка фаза "ставка" переміщається вгору, плаваючі гідравлічні затвори 20 на водовідвідних колодязях також переміщуються вгору по напрямних 19. Надилова вода видаляється через колодязі 6 і відводиться по трубопроводу. Поверхневі та талі води, що стікають з укосів дамби під час дощів та танення снігу, відводяться у водоприймальні лотки 4. У період заповнення майданчика періодично проводять нарощування всіх наступних шарів дамби, одночасно нарощують і висоту водовідвідних колодязів до рівня верху дамби. Тривалість періоду заповнення мулового майданчика може становити 10-20 років і більше.

У зв'язку з тим, що вихідні отвори труб 3 дренажних фільтруючих пристроїв закриті заглушками протягом всього періоду заповнення майданчика, кальматація виключається засмічення дренажних фільтрів в цей період.

Зневоднення на цьому першому етапі йде в основному за рахунок процесу відстоювання з розшаруванням рідкої та твердої фаз та видалення наділових вод через водовідвідні колодязі.

Після закінчення періоду заповнення мулового майданчика до верхнього рівня останнього шару дамби та відведення наділової води з "ставка", прибирають заглушки з трубопроводів 3 дренажних фільтруючих пристроїв.

Починається наступний технологічний період витримки, у якому відбувається подальше зневоднення фільтруванням та стабілізація осаду. Після відкриття заглушок починають працювати фільтри 2 дренажних фільтруючих пристроїв.

Фільтрація йде також через всю бічну поверхню дамби з відведенням води в дренажну систему майданчика та водоприймальні лотки 4. На цьому етапі зневоднення йде в природних умовах і триває кілька років. При цьому триває процес більш глибокої стабілізації та знезараження осаду. Після витримки муловий майданчик готовий до вивантаження осаду, який виробляють з використанням засобів механізації. Зневоднений стабілізований осад може бути використаний у господарських цілях, наприклад, як добрива для сільгоспугідь, для засипання низинних місць, при планувальних роботах. Найбільш доцільно використання зневодненого, стабілізованого осаду як фільтруючий матеріал для огорож дамби на сусідніх мулових майданчиках. На очисних спорудах міських стічних вод доцільно мати не менше двох ідентичних мулових майданчиків пропонованої конструкції, що працюють у різних режимах: заповнення, витримки та вивантаження. При цьому мулові майданчики повністю забезпечують фільтруючим матеріалом для будівництва дамби.

Пропонована конструкція мулового майданчика та спосіб її експлуатації забезпечують наступні переваги порівняно з прототипом.

Багаторазово скорочуються займані майданчики з допомогою збільшення місткості площадки. Висота завантаженого майданчика може становити 10-20 м і більше.

Скорочуються експлуатаційні витрати, зокрема витрати на підготовку та відновлення водонепроникної основи та дренажних пристроїв, т.к. багаторазово збільшується термін їхньої служби, ліквідуються вантажно-розвантажувальні операції з перевалки осаду з мулових майданчиків на полігони-сховища.

Протягом усього періоду заповнення мулового майданчика рідким осадом забезпечуються оптимальні умови для поділу твердої та рідкої фаз та запровадження процесу відстоювання.

Внаслідок розвитку мулового майданчика у висоту створюються умови для напірного режиму фільтрації рідкої фази через дамбу, що захищає, що підвищує ефективність природного зневоднення.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Ілова площадка, що містить водонепроникну основу, дренажні фільтруючі пристрої, водовідвідні колодязі, водоприймальні лотки і трубопровід подачі рідкого осаду, відрізняється тим, що вона додатково забезпечена огороджувальною дамбою, виконаною з горизонтальних шарів фільтруючого матеріалу, причому шари укладені зі зсувом до вертикальної осі і утворюють ємність у формі усіченої піраміди, а водовідвідні колодязі виконані складовими з кільцевих елементів, встановлених один на одного рівня верху дамби.

2. Майданчик за п. 1, який відрізняється тим, що захисна дамба виконана з обезводненого осаду міських стічних вод.

3. Спосіб експлуатації мулового майданчика за п.1, що включає заповнення її рідким осадом, фільтрування через дренажні фільтруючі пристрої і дамбу, відведення наділових вод через водовідвідні колодязі, витримку та видалення зневодненого осаду, який відрізняється тим, що перед заповненням майданчика виробляють її огорожу. дамби, в процесі заповнення в міру накопичення осаду періодично проводять нарощування наступних шарів дамби і висоти водовідвідних колодязів, а фільтрування через дренажні фільтруючі пристрої проводять після закінчення заповнення в період витримки.

Білові майданчики, що служать для зневоднення опадів, є спланованими земельними ділянками, розділеними на карти земляними валиками (рис. II 1.36).

Осад вологістю 90-97%, найчастіше 97% (зброджений осад з метантенків), періодично розливають на окремі карти розміром (10...40) X (60...120) м і підсушують. Висота шару осаду, що напускається на карту один раз, становить 0,2-0,25 м. Підсушений осад має вологість 75-80%.

Білові майданчики влаштовують зазвичай на природній підставі при глибині залягання ґрунтових вод не менше 1,5 м поверх карт. При нестачі території, а також заляганні ґрунтових вод на глибині менше 1,5 м на майданчиках влаштовують трубчастий дренаж. Труби укладають у канави, заповнені щебенем або гравієм з крупністю частинок 2-6 см. Відстань між дренажними канавами приймають рівним 6 -8 м. Мінімальна глибина канави 0,6 м, ухил 0,003.

Підсушений осад використовують як добрива. Для збору осаду застосовують скрепер чи бульдозер. Зібраний осад вантажать у автомобілі за допомогою екскаватора. В зимовий часзамерзлий осад розколюють на брили і вивозять на поля.

Рис. ІІІ.36. Ілові майданчики

Розміри мулових майданчиків призначають залежно від кількості осаду, що напускається, характеристики його (сирий або зброджений) і кліматичних умов. Норма навантаження осаду на 1 м 2 площі залежить від виду осаду, кліматичних умов, наявності або відсутності дренажу і становить середньому 0,8-2 м 3 на рік. Дійсна площа приймається на 20-40% більше корисної, тому що частина площі необхідна для влаштування доріг, валиків та канав.

У зимовий період осад наморожується, причому під наморожування приділяється 80% площі, а 20% призначається для використання в період весняного танення намороженого осаду. Висота шару наморожування має бути на 0,1 м менше висоти валиків, що огороджують.

Для очисних станцій продуктивністю більше 10 000 м 3 /сут влаштовують мулові майданчики з відстоюванням і поверхневим видаленням мулової води у вигляді каскаду ставків, де відбувається ущільнення осаду і видалення мулової води з поверхні. Каскадні мулові ставки мають 4-7 ступенів. У кожному ступені влаштовується 4-8 карт. Корисна площа однієї картки становить 0,25-1 га. Ширину карти приймають у межах 30-80 м-коду, довжину 80-160 м-коду. Висота огороджувальних валиків до 2,5 м-коду.

Білову воду, що виділилася, збирають і перекачують на очисні споруди. Кількість мулової води становить 30-50% обсягу зневодненого осаду.

Можливо також влаштування мулових майданчиків-ущільнювачів - резервуарів з водонепроникними днищем і стінками робочою глибиною до 2 м. мулову воду, що відокремилася, видаляють через отвори, що перекриваються шиберами, які влаштовуються в стінках на різній висоті.