Главная/Каталог/Ламельные отстойники

Ламельные отстойники

Ламельный отстойник — ступень механического разделения, на которой взвешенные вещества, плотность которых выше плотности воды, осаждаются на наклонных пластинах и сползают по ним в бункер. Пакет пластин даёт площадь осаждения, кратно превышающую площадь пола под аппаратом, поэтому та же задача решается на существенно меньшем месте, чем в горизонтальном отстойнике.

  1. Решётки и усреднение
  2. Дозирование реагентов
  3. Ламельные отстойники
  4. Биологическая очистка
  5. Обезвоживание осадка
  6. Доочистка стоков

Принцип

Как это работает

Аппарат представляет собой корпус с коническим бункером внизу и пакетом наклонных пластин в средней части. Сток подводится под пакет, поднимается по каналам между пластинами снизу вверх, осветлённая вода собирается переливными лотками в верхней части, а осевшее вещество движется по пластинам вниз, навстречу потоку, и накапливается в бункере. Подвижных частей внутри корпуса нет: разделение идёт под действием силы тяжести.

Полнота осаждения определяется не временем пребывания, а соотношением двух величин: скорости осаждения частицы — её называют гидравлической крупностью — и гидравлической нагрузки, то есть расхода, делённого на площадь осаждения. Частица удаляется, если успевает дойти до поверхности пластины раньше, чем поток вынесет её из канала. Сама скорость осаждения описывается законом Стокса: она пропорциональна квадрату размера частицы и разности плотностей частицы и воды и обратно пропорциональна вязкости воды.

Пакет пластин увеличивает не длину пути воды, а число поверхностей осаждения. Между соседними пластинами частице остаётся пройти не всю глубину аппарата, а расстояние в единицы сантиметров, и время, за которое она достигает поверхности, сокращается во столько же раз. Суммарная проекционная площадь пакета — сумма горизонтальных проекций всех пластин — в несколько раз превышает площадь пола под аппаратом; конкретное отношение зависит от числа пластин, их размера и угла наклона.

Режим течения в каналах должен оставаться ламинарным: любое перемешивание возвращает осевшую частицу в поток. Отсюда требование равномерного распределения расхода между всеми каналами пакета: если часть каналов перегружена, а часть недогружена, фактическая работающая площадь оказывается меньше расчётной.

Угол наклона пластин выбирается так, чтобы осадок сползал непрерывно, а не накапливался: обычно он составляет 55–60° к горизонту. Осадок скатывается в бункер, где уплотняется, и удаляется откачкой — периодической либо по уровню. Тонкую и коллоидную взвесь перед отстойником укрупняют реагентами: коагулянт снимает заряд коллоидных частиц, флокулянт связывает микрохлопья в структуры, скорость осаждения которых достаточна для расчётного режима.

Принцип

Неочевидное

Наклонные пластины работают не тем, что удлиняют путь воды, а тем, что сокращают высоту, которую частице нужно пройти до поверхности осаждения. В горизонтальном отстойнике это метры, в пакете пластин — сантиметры между соседними поверхностями. Отсюда следствие, противоречащее обычному ожиданию: увеличение объёма аппарата само по себе не даёт ничего, а увеличение площади осаждения даёт прямо пропорциональный эффект. Поэтому ламельный отстойник при той же производительности занимает в разы меньше места, чем горизонтальный, и поэтому же подбирать его по времени пребывания бессмысленно.

Осадок обязан непрерывно сползать с пластин вниз, и потому угол наклона и свойства осадка связаны между собой. Липкий, волокнистый или плохо уплотняющийся осадок задерживается между пластинами, часть каналов выключается из работы, и аппарат теряет площадь осаждения, оставаясь при этом формально исправным: расход проходит, движущихся частей нет, отказывать нечему. Обнаруживается это только по росту содержания взвешенных веществ на выходе, поэтому проба после отстойника — не формальность отчётности, а единственный прямой признак состояния пакета.

Один и тот же аппарат зимой удаляет меньше, чем летом, и причина не в оборудовании. Скорость осаждения обратно пропорциональна вязкости воды, а вязкость при 5 °C примерно в 1,7 раза выше, чем при 25 °C. Во столько же раз падает скорость осаждения тех же частиц, и часть взвеси, уходившей в осадок в тёплое время, проходит аппарат насквозь. Подбор по летним пробам на неотапливаемой площадке приводит к превышению нормативов ровно в холодный сезон.

Практика

Что это даёт на практике

Основной практический выигрыш — занимаемая площадь. Ламельный отстойник размещается там, где горизонтальный не помещается вовсе: при реконструкции действующих очистных сооружений, в существующем здании, на стеснённой площадке. Это чаще всего и определяет выбор, поскольку сам принцип разделения у обеих конструкций одинаков.

В схеме очистки стоков ступень стоит после реагентной обработки и перед доочисткой или биологической очисткой. Она снимает основную массу взвешенных веществ и связанную с ними часть ХПК; растворённые показатели остаются исходными, и если норматив нарушен по ним, одним отстаиванием задача не решается.

На минеральной взвеси ступень работает без реагентов вовсе — это тот случай, когда эксплуатация обходится дешевле всего: из расходных статей остаются электроэнергия откачки осадка и обращение с самим осадком. На коллоидной и гидроксидной взвеси реагентное хозяйство обязательно, и его содержание становится основной эксплуатационной статьёй.

Достижимое снижение оценивается по сопоставимым пробам на входе и выходе, а не по виду осветлённой воды. На тяжёлой минеральной взвеси при расчётной гидравлической нагрузке оно обычно составляет 70–90 % по взвешенным веществам, на хлопьях после подобранного реагентного режима бывает выше; на тонкой взвеси без коагуляции результат может оказаться близким к нулю при полностью исправном аппарате.

Аппарат собирается из корпуса, пакета пластин, узла сбора осветлённой воды и бункера осадка и поставляется под конкретный расход и присоединение. Мы его не производим: наша часть работы — анализ стока и опыт отстаивания, определение гидравлической крупности и требуемой площади осаждения, подбор типоразмера и обвязки, поставка, пуск и последующий сервис.

Границы

Когда нужна

  • В стоке преобладает минеральная взвесь: механическая обработка металла и камня, мойка инертных материалов, производство бетона, карьерные и промывочные воды.
  • На предприятии уже работает реагентная обработка — нейтрализация или осаждение металлов, — и образующийся гидроксидный осадок требуется отделить от воды.
  • Место ограничено: горизонтальный отстойник требуемой площади на площадке не размещается, а сооружения реконструируются в существующих габаритах.
  • Требуется снять взвешенные вещества до нормативов сброса в централизованную систему водоотведения либо до требований следующей ступени.
  • Ступень нужна как предочистка перед фильтрацией, сорбцией или мембранным разделением, для которых взвесь является основной причиной преждевременного отказа.
  • Ливневые и поверхностные стоки промышленных площадок, где основная нагрузка — песок и минеральная взвесь.

Когда не поможет

  • Если основная нагрузка — жиры, масла и нефтепродукты. Они легче воды и не осаждаются; на них рассчитана напорная флотация, где частица поднимается закреплённым на ней пузырьком воздуха.
  • Если нарушение нормативов относится к растворённым веществам — солям, аммонийному азоту, растворённой органике. Осаждение на них не действует; требуются биологическая очистка, сорбция или мембранные методы.
  • Если взвесь тонкая и устойчивая, а реагентное хозяйство на объекте организовать нельзя. Без коагуляции скорость осаждения такой взвеси близка к нулю, и увеличение аппарата её не изменит.
  • Если осадок липкий или волокнистый: шерсть, растительное и синтетическое волокно, обводнённая жиросодержащая органика. Такой осадок не сползает, а закрепляется между пластинами, и пакет приходится извлекать и промывать вручную.
  • Если расход крайне неравномерен, а усреднитель не предусмотрен. При кратковременном превышении расчётной гидравлической нагрузки поток выносит из каналов уже осевшее вещество, и содержание взвешенных веществ на выходе в этот момент может оказаться выше, чем на входе.

Практика

Типовые случаи

Вход
Сток гальванического участка после узла нейтрализации: взвешенные вещества около 400 мг/л в виде хлопьев гидроксидов металлов, реакция среды скорректирована до 8,5–9, расход 8 м³/ч в две смены.
Задача
Отделить хлопья гидроксидов от воды и обеспечить соблюдение нормативов сброса по взвешенным веществам и металлам.
Схема
Усреднитель → нейтрализация → камера флокуляции → ламельный отстойник → напорный фильтр → выпуск; осадок из бункера на обезвоживание.
Результат
Металлы выводятся вместе с осадком, поскольку в нерастворимой форме они относятся к взвеси. Фильтр после отстойника нужен потому, что часть мелких хлопьев имеет скорость осаждения ниже расчётной и проходит пакет. Осадок гидроксидный, воду отдаёт плохо и требует обезвоживания на оборудовании, а не накопления в ёмкости.
Вход
Оборотная вода участка распиловки камня: минеральная взвесь до 3000 мг/л, частицы преимущественно крупные, расход 15 м³/ч, температура цеховая и постоянная.
Задача
Осветлить воду до состояния, пригодного для повторной подачи на распиловку, и не заводить на участке реагентное хозяйство.
Схема
Приямок с песколовкой → насос → ламельный отстойник → накопитель оборотной воды; осадок на обезвоживание.
Результат
Взвесь минеральная и тяжёлая, поэтому схема работает без коагулянта. Определяющей величиной оказывается не концентрация на входе, а масса образующегося осадка: при 3000 мг/л и 15 м³/ч из воды выводится порядка 45 кг сухого вещества в час, и объём бункера с режимом откачки планируются под эту массу.
Вход
Поверхностный сток с площадки хранения сыпучих материалов: песок и минеральная взвесь, залповое поступление после дождя, расчётный расход 20 м³/ч, содержание нефтепродуктов невелико, но нормируется.
Задача
Довести сток до нормативов сброса по взвешенным веществам и не превысить норматив по нефтепродуктам.
Схема
Песколовка → регулирующая ёмкость → ламельный отстойник → сорбционный блок → выпуск.
Результат
Отстойник снимает песок и минеральную взвесь. Нефтепродукты он не удаляет: они легче воды, и норматив по ним закрывается отдельной ступенью. Регулирующая ёмкость обязательна — без неё расчётная гидравлическая нагрузка превышается в первые же минуты после начала дождя.

Примеры типовые: это не отчёты по объектам.

Технологии Solvia

Наши разработки для этой ступени

Схема

Место в схеме

Ламельный отстойник почти никогда не работает один. Перед ним нужны решётки или сито и песколовка: крупные включения попадают в каналы пакета и застревают между пластинами, а абразивный песок изнашивает их. Усреднитель выравнивает расход, а вместе с ним и гидравлическую нагрузку, от которой прямо зависит полнота осаждения.

Если взвесь тонкая, коллоидная или гидроксидная, перед отстойником ставят узел дозирования и камеру флокуляции. Важен не только сам факт дозирования, но и участок между камерой и аппаратом: сформированные хлопья разрушаются насосом, резким сужением и длинным напорным трубопроводом, и до пластин доходит взвесь, которая уже не осаждается. Поэтому камеру флокуляции размещают вплотную и подводят сток самотёком, если это позволяют гидравлические отметки.

После отстойника схема разделяется. Осветлённая вода идёт на биологическую очистку, на доочистку фильтрацией либо на сброс — в зависимости от того, какие показатели остались нарушенными. Осадок из бункера идёт на обезвоживание: перевозить его при высокой влажности экономически неоправданно, а объём определяется массой выведенной взвеси, а не типоразмером аппарата.

Гидравлические отметки задаются на стадии схемы, а не при монтаже. Аппарат работает самотёком, если разность отметок подвода и отвода перекрывает потери напора в пакете и лотках; иначе в схему добавляется насос, а вместе с ним и разрушение хлопьев.

Схема

Автоматизация и контроль

  • Собственной автоматики у ламельного отстойника мало: подвижных частей внутри корпуса нет, регулировать в самом аппарате нечего. Режим задают узлы до и после него, поэтому автоматизация здесь относится к схеме в целом, а не к оборудованию ступени.
  • Дозирование реагентов пропорционально расходу стока и, если этого требует состав, с коррекцией по реакции среды. Фиксированная доза при переменном расходе означает либо перерасход реагента, либо провал осаждения на пике нагрузки.
  • Откачка осадка из бункера по таймеру либо по датчику уровня осадка. Редкая откачка поднимает уровень осадка до нижней кромки пакета, и вынос взвеси начинается при неизменных показаниях расхода; частая откачивает преимущественно воду и увеличивает объём, поступающий на обезвоживание.
  • Контроль мутности осветлённой воды и регистрация расхода. Показания мутномера на выходе — единственный прямой и непрерывный признак того, что пакет пластин работает; расход нужен и для дозирования, и для того, чтобы отличить залипание пакета от превышения расчётной гидравлической нагрузки.

Эксплуатация

Эксплуатация

Энергия

Собственного энергопотребления у ступени практически нет: разделение идёт под действием силы тяжести, и при достаточной разности гидравлических отметок сток проходит аппарат самотёком. Электроэнергию потребляет обвязка — насос подачи, если самотёк невозможен, насос откачки осадка, мешалка камеры флокуляции и узел дозирования. При самотёчной подаче и периодической откачке осадка суммарный удельный расход остаётся в пределах сотых долей киловатт-часа на кубометр стока, то есть заметно ниже, чем у напорной флотации той же производительности. Если сток приходится подавать насосом, определяющей статьёй становится не сама ступень, а требуемый напор.

Расходники

  • Коагулянт — только в схемах с тонкой, коллоидной или гидроксидной взвесью; доза устанавливается опытом отстаивания и пересматривается при изменении производства
  • Флокулянт — там же, где и коагулянт: требует приготовления раствора, точного соблюдения концентрации и подачи в камеру флокуляции, а не в трубопровод
  • Реагенты нейтрализации и коррекции реакции среды, если металлы осаждаются в виде гидроксидов: диапазон наименьшей растворимости у каждого металла свой, и попадание в него определяет результат
  • Промывочная вода и трудозатраты на периодическую очистку пакета пластин, а при повреждении — замена отдельных секций и уплотнений
  • Лабораторные анализы взвешенных веществ на входе и выходе: они служат и основанием для настройки режима, и отчётным документом перед контролирующей организацией

Что уходит в сброс

Из воды выводится осадок — вся масса задержанной взвеси вместе с реагентными хлопьями, если реагенты применялись. Его количество считается по массе удалённых взвешенных веществ, а не по типоразмеру аппарата: при концентрации 500 мг/л и расходе 10 м³/ч из воды выводится порядка 5 кг сухого вещества в час. Влажность откачиваемого осадка зависит от его природы и периодичности откачки: минеральный уплотняется в бункере заметно лучше гидроксидного, который удерживает воду и практически всегда требует обезвоживания на шнековом или ленточном оборудовании. Класс опасности и допустимый способ обращения устанавливаются по составу осадка, а не по типу оборудования.

Подбор

Подбор

Что учитываем

  • Гидравлическая крупность взвеси — скорость осаждения частиц, определяемая опытом отстаивания в цилиндре: доля взвеси, осевшая за 30, 60 и 120 минут, а не одна цифра концентрации
  • Природа взвеси: минеральная, гидроксидная, органическая, волокнистая — от неё зависят и применимость ступени, и склонность осадка задерживаться между пластинами
  • Расход: средний и максимальный часовой, суточная неравномерность, характер залповых поступлений
  • Концентрация взвешенных веществ на входе и требуемое значение на выходе: их разность задаёт массу осадка, объём бункера и режим откачки
  • Реагентный режим, если он требуется: тип и доза коагулянта и флокулянта, необходимость коррекции реакции среды, место размещения камеры флокуляции
  • Температура стока: от неё зависят вязкость воды и, следовательно, скорость осаждения, и расчёт ведётся по наименее благоприятному сезону
  • Характеристики площадки: габарит и высота аппарата, гидравлические отметки подвода и отвода, отведение осадка и доступ для извлечения пакета пластин

Чем оборачивается ошибка

  • Подбор по объёму или по времени пребывания. Определяющей величиной является площадь осаждения, а не объём: аппарат нужного объёма с недостаточной площадью удаляет только крупную фракцию, и выясняется это по первым же анализам.
  • Подбор по расходу без опыта отстаивания. По паспорту аппараты одинаковой производительности идентичны, но на разных стоках дают разный результат, поскольку различается гидравлическая крупность взвеси.
  • Применение к стоку с жирами и нефтепродуктами. Всплывающая фракция не осаждается, накапливается под верхними кромками пластин и уходит с осветлённой водой, а по мере накопления мешает ещё и сползанию осадка.
  • Отсутствие камеры флокуляции там, где взвесь коллоидная, либо её размещение через насос и длинный трубопровод. В первом случае хлопья не образуются, во втором — образуются и разрушаются, не дойдя до пластин; результат в обоих случаях одинаков.
  • Неучтённая откачка и обезвоживание осадка. Бункер заполняется, уровень осадка доходит до нижней кромки пакета, и вынос взвеси начинается при полностью исправном аппарате и неизменных показаниях расхода.
  • Расчёт по летним пробам на неотапливаемой площадке. Зимой вязкость воды выше, скорость осаждения ниже, и норматив нарушается именно в тот сезон, на который расчёт не делался.

Подбор

Что нужно для расчёта

  • Протокол анализа стока: взвешенные вещества, ХПК, реакция среды, температура, а также жиры и нефтепродукты — по ним проверяется сама применимость отстаивания
  • Результат опыта отстаивания в цилиндре либо возможность его провести: доля взвеси, осевшая за 30, 60 и 120 минут
  • Происхождение взвеси: какое производство её образует и какова она по природе — минеральная, гидроксидная, органическая, волокнистая
  • Расход: средний и максимальный часовой, режим работы производства, характер и периодичность залповых поступлений
  • Требования на выходе: нормативы сброса либо требования следующей ступени очистки
  • Состав существующей схемы: решётки, песколовки, усреднитель, узел дозирования, действующие сооружения
  • Характеристики площадки: свободная площадь и высота помещения, гидравлические отметки подвода стока и отвода осветлённой воды, куда отводится осадок, доступ для обслуживания пакета пластин

Вопросы

Вопросы

Чем ламельный отстойник отличается от обычного горизонтального?

Принцип разделения одинаков: обе конструкции осаждают то, что тяжелее воды. Различие в том, где расположена поверхность осаждения. В горизонтальном отстойнике она одна — дно, и её площадь равна площади сооружения. В ламельном таких поверхностей столько, сколько установлено пластин. Поэтому при равной производительности ламельный занимает в разы меньше места, и именно это, а не качество осветления, обычно определяет выбор.

Нужны ли отстойнику реагенты?

Зависит от природы взвеси. Минеральная взвесь — песок, частицы механической обработки — осаждается без реагентов, и схема получается наиболее простой в эксплуатации. Тонкая и коллоидная взвесь имеет скорость осаждения, близкую к нулю, и без коагулянта и флокулянта проходит аппарат независимо от его размера. Гидроксиды металлов образуются реагентами по определению, поэтому там реагентное хозяйство есть в любом случае. Что именно требуется конкретному стоку, показывает опыт отстаивания, а не отрасль производства.

Ламельный отстойник или флотатор?

Отстойник осаждает то, что тяжелее воды: минеральную взвесь, песок, хлопья гидроксидов после реагентной обработки. Флотатор поднимает то, что легче воды или что удаётся сделать легче, прицепив к частице пузырёк воздуха: жиры, масла, нефтепродукты, лёгкую органику, избыточный активный ил. Общая у них только реагентная подготовка перед аппаратом. При смешанном составе стока ступени применяют последовательно, а не выбирают между ними.

Почему в каталоге нет цены?

Ламельный отстойник — проектное оборудование. Площадь осаждения, число и материал пластин, объём бункера, состав узлов дозирования и откачки осадка определяются расчётом по конкретному стоку, а не одним лишь расходом: два аппарата на 10 м³/ч могут различаться и площадью пакета, и обвязкой. Поэтому в каталоге у моделей стоит «по расчёту», а стоимость называется после того, как стали известны состав стока и требования на выходе.

Что происходит, если осадок задерживается между пластинами?

Работающая площадь осаждения уменьшается, и взвешенные вещества начинают проходить на выход. Аппарат при этом остаётся формально исправным, и признак один — рост мутности и содержания взвешенных веществ в осветлённой воде. Меры зависят от причины: изменение периодичности откачки осадка, корректировка реагентного режима, а при устойчивом залипании — извлечение секций пакета и промывка. Осадки, склонные к залипанию, лучше выявлять до заказа, при опыте отстаивания.

Можно ли взять аппарат с запасом по площади?

Запас по площади осаждения действует прямо: он снижает гидравлическую нагрузку и увеличивает долю удаляемой взвеси, а нижней границы по расходу, как у напорной флотации, здесь практически нет. Но запас не заменяет реагентной подготовки: частицы, скорость осаждения которых близка к нулю, не удаляются ни при какой площади.

Дальше

Начать проект

Обсудим вашу задачу

Расскажите об объекте — инженер подготовит расчёт схемы, спецификацию и коммерческое предложение в течение рабочего дня.

✓ Бесплатный расчёт✓ Выезд на объект

Отправляя заявку, вы соглашаетесь с обработкой персональных данных. Политика конфиденциальности