Отстаивание применяют для выделения из сточных вод твердых или жидких гетерогенных примесей под действием гравитационных сил. Для этого применяют различные сооружения: песколовки, отстойники, нефтеловушки, осветлители со слоем взвешенного осадка, илоуплотнители и др.

Для предварительного выделения из воды тяжелых минеральных примесей и частично органических с размерами частиц 0,15-0,25 мм и гидравлической крупностью U0 = 13-24 мм/с служат песколовки. В зависимости от направления основного потока жидкости их подразделяют на горизонтальные, вертикальные и с поступательно-вращательным (винтовым) движением воды.

Песколовки сооружают из сборных железобетонных элементов унифицированных размеров.

Горизонтальные песколовки бывают с прямолинейным и круговом движением воды. Первые представляют собой прямоугольные в плане, вытянутые в длину резервуары. Вода подается через подводящий лоток с одной торцевой стенки и отводится через выходной лоток с другой. Осадок собирается в конический приямок, расположенный в передней части песколовки. Рабочая глубины таких песколовок 0,25 – 1 м, скорость движения воды в них 0,15-0,3 м/с. Вторые выполняется в виде круглого резервуара конической формы, вода подается в них периферийным лотком по касательной, совершает один оборот в горизонтальной плоскости и отводится. Осадок собирается в коническом днище. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму, сточные воды в них движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. Нижняя часть таких песколовок, где собирается осадок, коническая или пирамидальная.

Песколовки с винтовым движением воды бывают тангенциальными и аэрируемыми. В тангенциальных песколовках вода подается по касательной к цилиндрической части сооружения, что вызывает ее вращательное движение. Песок, содержащийся в воде, прижимается к стенкам сооружения за счет центробежной силы, сползает по ним и по стенкам нижней конической части вниз. Осветленная вода отводится из центральной части песколовки. В таких песколовках задерживается до 90% песка.

Аэрируемые песколовки представляют собой прямоугольные или круглые резервуары, в которые осуществляется подача воздуха. Воздух способствует вращению воды и тем самым повышению эффекта осаждения. Он подается аэраторами из дырчатых труб с отверстиями 3 – 5 мм.

В них песок отмывается от органических примесей, что способствует его более эффективной утилизации.

Песколовки делают состоящими из нескольких отделений, включением или отключением которых можно регулировать скорость движения воды. Тип и конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества и состава сточных вод.

Отстойники являются основными сооружениями механической очистки и используются для удаления оседающих или всплывающих примесей сточных вод, главным образом, органических.
В зависимости от направления движения воды различают три основных конструктивных типа отстойника — вертикальные, горизонтальные и радиальные. К отстойникам относятся также осветлители, где одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взвешенного осадка, и комбинированные сооружения – осветлители-перегниватели, двухъярусные отстойники, в которых наряду с осветлением воды осуществляется сбраживание и уплотнение выпавшего осадка.

Конструкции различных типов отстойников приведены на рисунке 33.

Рисунок 33 — Отстойники
а-горизонтальный: 1 — входной лоток; 2 — отстойная камера; 3 — выходной лоток; 4 — приямок;
б — вертикальный: 1 — цилиндрическая часть; 2 — центральная труба; 3 — желоб; 4 — коническая часть;
в-радиальный: 1 — корпус; 2 — желоб; 3 — распределительное уст¬ройство; 4 — ускорительная камера; 5 — скребковый механизм;
г -с отстаиванием в тонком слое: 1 — корпус; 2 — пластины; 3 — шламоприемник.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому со скоростью 5-10 м/с. Применяют их при производительности ≥15000 м3/сут. Эффективность отстаивания достигает 60 %.

Вертикальный отстойник — это цилиндрический или квадратный в плане резервуар с коническим или пирамидальным днищем.

Сточную воду подводят по центральной трубе, далее вода движется снизу вверх к периферийному водосборному лотку со скоростью 0,2-0,7 мм/с. Применяют их при производительности ≤ 20000 м3/сут. Эффективность очистки на 10-20 % ниже, чем в горизонтальных.

Радиальные отстойники представляют собой круглые в плана резервуары. Вода в них движется от центра к периферии с уменьшающейся скоростью, на середине радиуса скорость равна 5-10 мм/с. Такие отстойники применяют при производительности ≥ 20000 м3/сут. Эффективность осажде¬ния 60 %.

Отстойники всех конструкций изготовляют из сборного или монолитного железобетона, продолжительность очистки 1-3 ч.

Повысить эффективность отстаивания можно путем увеличения скорости осаждения за счет укрупнения размеров частиц коагуляцией и флокуляцией или уменьшением вязкости жидкости путем нагревания. Кроме того можно увеличить площадь отстаивания и проводить процесс осаждения в тонком слое жидкости, используя трубчатые и пластинчатые отстойники или тонкослойные элементы, помещаемые в отстойники любых конструкций. При малой глубина отстаивании процесс протекает за короткое время (4-10 мин), что позволяет либо уменьшить размеры отстойников, либо повысить эффективность очистки на 25-30 % по сравнению с обычно применяемыми отстойниками.

Осветлители применяют для очистки природных вод и предварительного осветления сточных вод некоторых производств. В воду перед подачей на очистку подают коагулянт. Принципиальная схема осветлителя показана на рисунке 34.

Рисунок 34 – Блок осветлителя
1 – осветлитель; 2 – желоб; 3 – осадкоуплотнитель

Вода с коагулянтом поступает в нижнюю часть осветлителя. Хлопья коагулянта и увлекаемые ими частицы взвеси поднимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения не станет равной скорости восходящего потока (сечение 1-1). Выше этого сечения образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. Осадок перетекает в осадкоуплотнитель, где уплотняется, осветленная вода отводится через желоб.

Конструкции осветлителей весьма разнообразны и отличаются по форме рабочей камеры, по наличию или отсутствию дырчатого днища под слоем взвешенного осадка, по способу удаления избыточного осадка, по конструкции и месторасположению осадкоуплотнителей.

Процесс отстаивания используют для очистки производственных сточных вод от нефти, масел, смол, жиров и др. Очистка от всплывающих примесей аналогична оснащению твердых частиц, только плотность всплывающих частиц меньше, чем плотность воды, и они выделяются на ее поверхности. Сооружения для улавливания, всплывающих веществ называются в зависимости от выполняемой ими функции — нефтеловушки, жироловушки, смолоуловители и т.п.

Самыми распространенными сооружениями по улавливанию всплывающих загрязнений являются нефтеловушки. По конструкции они бывают горизонтальными, радиальными, тонкослойными и аналогичны соответствующим типам отстойников. В них только предусматриваются устройства для сбора всплывающих нефтепродуктов. Глубина нефтеловушки колеблется от 2 до 3,5 м в зависимости от конструкции, слой всплывших нефтепродуктов составляет 0,1 м. Скорости движения воды 3-10 мм/с. Скорость всплывания частиц зависит от их размеров и изменяется от 0,4-0,6 мм/с до 1-4 мм/с. В нефтеловушках удаляется до 96-98 % грубодиспергированной нефти, средняя эффективность их составляет 60-75 %.