Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Строящийся отстойный пруд, шахта Голубая лента, Аляска

Отстойный бассейн , отстойник или декантируйте пруд является земляной или бетонной конструкцией с помощью седиментации для удаления к осаждению вещества и мутности из сточных вод . Впадины используются для контроля загрязнения воды в различных отраслях промышленности , таких как сельское хозяйство , [1] аквакультуре , [2] и добычи полезных ископаемых . [3] [4] Мутность - это оптическое свойство воды, вызванное рассеянием света материалом, взвешенным в этой воде. Хотя мутность часто напрямую зависит от веса или объема осаждаемого вещества, корреляция осложняется вариациями размера, формы, показателя преломления и удельного веса взвешенного вещества. [5] Отстойные пруды могут быть неэффективными для снижения мутности, вызванной мелкими частицами с достаточно низким удельным весом, чтобы их можно было приостановить броуновским движением . [6]

Диапазон приложений [ править ]

Отстойные бассейны используются в качестве механизма разделения для удаления отбракованных продуктов (т.е. стратегий управления твердыми отходами) определенного размера и количества в различных областях, таких как аквакультура, горнодобывающая промышленность, молочная промышленность, пищевая промышленность, производство алкоголя и виноделие. Регулярный осушение и удаление солей отстойников требуется для поддержания удовлетворительной производительности. [7]

Аквакультура [ править ]

Все материалы, не удаленные из системы во время сбора урожая, классифицируются как отходы, включая несъеденный корм, экскременты, химические вещества и лекарственные средства, мертвую и умирающую рыбу, ускользнувшую рыбу и патогены. Отстойники на поле представляют собой простые пруды, выкопанные ниже по течению от фермы, чтобы оптимально эффективно удалять взвешенные твердые частицы, производить осветленные сточные воды, а также накапливать и уплотнять ил до минимального объема. Если происходит нарушение какой-либо из этих функций, это может иметь большое влияние на производительность пруда, что может привести к снижению эффективности процесса. [8]

Горное дело [ править ]

Сточные воды, производимые горнодобывающей промышленностью, вносят свой вклад в кислотность, взвешенные вещества и растворенные ионы тяжелых металлов в водной среде, вызывая экологические проблемы для биологической жизни и обесцвечивание водоприемников. Применение отстойников в горнодобывающем районе Кер-д'Ален на севере штата Айдахо, США, известном во всем мире как источник свинца, цинка и серебра, для очистки сточных вод значительно улучшило качество сброса воды при добыче полезных ископаемых. [9]

Молочные отходы [ править ]

За счет уменьшения скорости потока, чтобы ограничить перенос твердых частиц вместе с быстро текущей жидкостью, может произойти разделение. Приблизительно 35% - 60% твердых частиц удаляется из разбавленной жидкой суспензии, время выдержки составляет 10 минут, а обычное время выдержки составляет 30-60 минут. Из-за неадекватного учета критических критериев проектирования большинство построенных отстойников были негабаритными и имели низкую эффективность. [10]

Отстойные бассейны, используемые в молочном производстве, уменьшают нагрузку питательными веществами на вегетативную фильтрующую полосу от стока партии, тем самым уменьшая необходимый объем лагуны для нового предприятия. Кроме того, отстойники полезны для удаления нежелательных твердых материалов, таких как сено, солома и перья, из потока отходов перед их сливом в лагуну, что помогает уменьшить запах и избежать образования корки на поверхности лагуны. Перегородка может использоваться для удержания удаленных плавающих твердых частиц. Есть два типа отстойников, в зависимости от метода удаления твердых частиц. В одном типе твердые частицы удаляются механически (после того, как свободная вода стекает), обычно с помощью фронтального погрузчика или погрузчика с бортовым поворотом. Другой тип использует гидравлическое (насосное) удаление твердых частиц. Обычно перекачка начинается, когда резервуар наполовину заполнен твердыми частицами, а остальная часть - водой.Для смешивания жидкости и твердых частиц необходимо энергичное перемешивание, предпочтительно с помощью мешалок пропеллерного типа или насосов с соплами для перемешивания.[11]

Преимущества и ограничения по сравнению с конкурентными процессами [ править ]

Отстойники спроектированы так, чтобы удерживать воду достаточно долго, чтобы взвешенные твердые частицы могли осесть, чтобы получить воду высокой чистоты на выходе, а также предоставить возможность регулировки pH. [12] Другие процессы, которые могут быть использованы: сгустители, осветлители, гидроциклоны и мембранная фильтрация, широко используются в этой области. [13] По сравнению с этими процессами отстойники имеют более простую и дешевую конструкцию с меньшим количеством движущихся частей; требует меньшего обслуживания, несмотря на то, что требуется чистка и очистка зон покоя не реже одного раза в две недели.

Однако отстойники могут привести к новым видам загрязнения воды, особенно если вода поступает из колодца. Бассейн может улавливать переносимые ветром загрязнители, и если вода сохраняется в течение длительного периода, в бассейне разрастаются водоросли, что приводит к большим проблемам с фильтрацией. Отстойные пруды также могут быть неэффективными для снижения мутности, вызванной мелкими частицами с достаточно низким удельным весом, чтобы их можно было взвесить броуновским движением. Обычно он может удалять только частицы размером от песка (2 мм в диаметре) до ила (0,002 мм в диаметре).

Соображения по дизайну [ править ]

Сточные воды попадают в бассейн, и очень мелкие частицы в воде отделяются под действием силы тяжести . Вода должна находиться в емкости достаточно долго, чтобы удалить частицы желаемого размера. Более мелкие частицы требуют более длительного времени для удаления и, следовательно, более крупных резервуаров. В некоторых бассейнах может быть добавлен флокулянт , чтобы помочь более мелким частицам слипаться и образовывать более крупные частицы. Закон Стоксаможет использоваться для расчета размера отстойника, необходимого для удаления частиц желаемого 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 осевших твердых частиц. [14]

Преобразование площади поверхности, необходимой для времени оседания, в геометрию отстойника требует учета короткого замыкания и турбулентности, вызванных ветром, размывом дна или конструкцией впуска и перелива. Геометрия отстойного бассейна важна, потому что эффективное время отстаивания в отстойнике - это время, которое объем воды проводит в нетурбулентных условиях, прежде чем достигнет переполнения отстойника. Среднее время всегда меньше среднего времени, рассчитанного путем деления доступного объема на ожидаемый расход. Среднее время прохождения через короткий широкий отстойник может быть значительно меньше среднего времени прохождения через длинный узкий отстойник.Отстойные бассейны с переливными сооружениями рядом с точками входа могут содержать большой объем стоячей воды, в то время как вновь поступающая вода быстро достигает точки перелива, прежде чем может произойти отстаивание. Эффективная площадь поверхности для осаждения редко простирается перпендикулярно более чем на одну десятую расстояния выкидной линии от входа в бассейн до перелива, если не установлены перегородки.[15] Эффективная площадь поверхности и геометрия могут измениться по мере того, как накапливающийся осадок заполняет часть первоначально построенного объема. Короткие каналы могут быстро образовываться из-за скоплений более тяжелых наносов у входа в отстойник. Поток через мелкие части отстойника может вызвать турбулентность, ресуспендировавшую осадок со дна бассейна. Минимальная глубина отстойника рекомендуется в два фута во избежание размыва дна. [15]

См. Также [ править ]

  • Осветлитель
  • Очистка воды
  • Таз для задержания
  • Удерживающий бассейн
  • Очистка промышленных сточных вод
  • Пруд стабилизации
  • Отстойник

Источники [ править ]

  • Голдман, Стивен Дж., Джексон, Кэтрин и Бурштынски, Тарас А. Справочник по борьбе с эрозией и отложениями McGraw-Hill (1986) ISBN  0-07-023655-0

Примечания [ править ]

  1. ^ Саннисайд Valley Орошение района. Саннисайд, Вашингтон. «Отстойники». Проверено 2 октября 2009 г.
  2. ^ Западный региональный центр аквакультуры, Вашингтонский университет. Сиэтл, Вашингтон (2001). «Проект отстойника». Архивировано 2009-01-16 в Вайбак машины WRAC публикации № 106.
  3. ^ Правительство Британской Колумбии. Министерство энергетики, горнодобывающей промышленности и нефтепродуктов. Виктория, Британская Колумбия (2002). «Отстойник». Архивировано 6 апреля 2005 г. в Справочнике по передовым методам управления для операторов агрегатов Wayback Machine для Британской Колумбии. Архивировано 29 сентября 2009 г. на Wayback Machine. Глава 7: Лучшие методы управления. Апрель 2002 г.
  4. ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Сиэтл, Вашингтон (2003). «EPA и Hardrock Mining: Справочник по промышленности Северо-Запада и Аляски. Приложение E: Очистка сточных вод». Январь 2003 г.
  5. ^ Franson, Mary Ann Стандартные методы исследования воды и сточных вод 14е издание (1975) APHA, AWWA и WPCF ISBN 0-87553-078-8 с.131 
  6. ^ Goldman, Джексон и Bursztynsky p.8.16
  7. ^ Западный региональный центр аквакультуры, Вашингтонский университет. Сиэтл, Вашингтон (2001). «Проект отстойника». Публикация WRAC № 106.
  8. Cripps, SJ, Bergheim A., Управление твердыми частицами и их удаление для интенсивных систем производства наземной аквакультуры, Aquacu; ture Engineering 22 (2000), стр. 33-68, Elsevier
  9. Перейти ↑ Williams, RE & Mink, LL, Отстойные пруды как средство очистки горных сточных вод, Бюро горной промышленности и геологии Айдахо, Москва, 164, 1975
  10. ^ Министерство сельского хозяйства США. (2000): Пруды - планирование, проектирование и строительство; Справочник по сельскому хозяйству № 590.
  11. ^ Fulhage, CD, Pfost DL & Feistner JW, Отстойные бассейны и террасы для навоза крупного рогатого скота, Расширение Университета Миссури, EQ386, новый март 2002 г., дата обращения 12 октября 2013 г., http://extension.missouri.edu/p/EQ386
  12. ^ «Отстойные бассейны и водно-болотные угодья» - Лучшая практика управления аквакультурой Алабамы (BMP)
  13. ^ RK Sinnott 2003, Coulson & Richardson's Chemical Engineering, Том 6, 3-е издание, Баттерворт-Хайнеманн, Оксфорд
  14. ^ Goldman, Джексон и Bursztynsky pp.8.12 и 8,13
  15. ^ a b Goldman, Jackson & Bursztynsky с.8.20