Механическая очистка сточных вод

 
 
Ǎ. ǐ. ǐǠǑǗǛǏ 
 
 
 
 
 
 
 
 
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА  
 СТОЧНЫХ ВОД 
 
Учебное пособие 
 
 
Второе издание, переработанное и дополненное 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2019 
 
 

УДК 628.33 
ББК 38.761.2 
         Г93 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, проф. кафедры водоснабжения и водоотведения  
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный  
строительный университет» (НИУ МГСУ) Говорова Ж. М.; 
канд. техн. наук, инженер-инспектор Инспекции строительного контроля  
РУЗКС ЗВО Министерства обороны РФ Приемышев Ю. Р. 
 
 
 
 
 
 
Гудков, А. Г.  
Г93  
Механическая очистка сточных вод : учебное пособие / А. Г. Гудков. ² 
2-е изд., перераб. и доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. ²  
188 с. 
ISBN 978-5-9729-0311-5 
 
Рассмотрены вопросы проектирования и расчета основных сооружений механической очистки бытовых, производственных и поверхностных 
сточных вод. Приведены подробные примеры расчета распространенных 
очистных конструкций. 
Для студентов, обучающихся по направлениям высшего образования 
«Строительство» и «Водоснабжение и водоотведение», а также для аспирантов и инженерно-технических специалистов. 
 
 
 
УДК 628.33 
 
ББК 38.761.2 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0311-5 
‹ Гудков А. Г., 2019 
‹ Издательство «Инфра-Инженерия», 2019 
¤ Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019 
 
 
 
 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Очистка сточной воды от содержащихся в ней загрязнений, как правило, 
проводится в несколько стадий. Общим принципом последовательности расположения очистных сооружений на канализационной станции очистки является 
удаление из сточной воды загрязнений по их уменьшающейся крупности. 
В схеме очистной станции сооружения механической очистки могут располагаться как до, так и после сооружений биологической очистки. В первом 
случае они служат для извлечения наиболее грубых загрязнений, которые 
встречаются в бытовых, производственных и атмосферных стоках ² кусочков 
дерева, текстиля, остатков фруктов, синтетических материалов, волокон, костей, битого стекла, песка, взвешенных веществ, масло- и нефтепродуктов и др. 
Кроме этого, для глубокой очистки сточной воды от мелкодисперсных примесей могут быть использованы механические фильтры. 
На промышленных предприятиях во многих случаях применяются усреднители, которые позволяют достичь выравнивания количества стоков и концентраций в них загрязняющих веществ. 
Одновременное проведение процессов отстаивания и сбраживания образующегося при этом осадка достигается в комбинированных сооружениях ² 
септиках, двухъярусных отстойниках или осветлителях-перегнивателях. 
Данное учебное пособие предназначено в первую очередь студентам, обучающимся по профилю высшего образования «Водоснабжение и водоотведение», для 
изучения методов и сооружений механической очистки хозяйственно-бытовых, 
производственных и поверхностных стоков, однако может быть полезно также специалистам в области проектирования инженерных систем водоотведения. 
В учебном пособии приводятся теоретические основы очистки сточной воды методами отстаивания и фильтрования, рассказывается о проектировании  
и расчете решеток, песколовок, отстойников, фильтров, нефтеловушек, гидроциклонов, центрифуг, усреднителей, комбинированных сооружений по очистке 
стоков и обработке осадков. Для каждого из перечисленных сооружений приведены методики и примеры расчета. 
Приложения, приведенные в конце учебного пособия, содержат табличный 
материал с основными параметрами работы и конструкционными размерами 
типовых сооружений и установок заводского изготовления. 
Второе издание дополнено материалами для конструирования и расчета 
регулирующих, аккумулирующих резервуаров и отстойников очистки поверхностного (атмосферного) стока. Устаревшие установки и сооружения заменены, 
обновлены технические характеристики.  
Кроме того, методики проектирования сооружений приведены в соответствие действующей нормативной основе ² актуальным сводам правил по проектированию и строительству, а также пособиям к ним. При расчете отдельных 
сооружений, для которых отсутствуют утвержденные методики, использованы 
формулы и зависимости, составленные непосредственно автором пособия. 

 

 
Глава 1.  
СПОСОБЫ И СООРУЖЕНИЯ 
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ 
 
В городских сточных водах содержится большое количество нераство- 
римых и малорастворимых веществ с размером частиц более 0,1 мкм, кото- 
рые образуют с водой дисперсные системы ² суспензии и эмульсии. Такие  
системы являются кинетически неустойчивыми и в определенных условиях 
способны разрушаться ² выпадать в осадок или всплывать на поверхность  
воды. 
Механическая очистка ² это выделение из сточных вод находящихся  
в них нерастворенных грубодисперсных примесей, имеющих минеральную  
и органическую природу. Для этого применяются следующие методы: 
ƒ процеживание ² задержание наиболее крупных загрязнений и частично 
взвешенных веществ на решетках, ситах или процеживателях; 
ƒ пескоулавливание ² выделение из сточных вод под действием силы тяжести тяжелых минеральных примесей в песколовках; 
ƒ отстаивание ² выделение из стоков взвешенных веществ в отстойниках (для задержания мелких оседающих веществ), а также всплывающих 
эмульсий в нефтеловушках, масло- и смолоуловителях; 
ƒ центрифугирование и гидроциклонирование ² выделение взвешенных 
веществ в поле центробежных сил, создаваемых в гидроциклонах и центрифугах; 
ƒ фильтрование ² задержание очень мелкой суспензии во взвешенном 
состоянии на сетчатых и зернистых фильтрах. 
При неравномерном образовании производственных сточных вод перед 
подачей на очистные сооружения их усредняют по расходу и концентрации  
в усреднителях различной конструкции. 
Метод отстаивания вместе со сбраживанием осадков используется в комбинированных сооружениях для очистки небольших количеств сточной воды ² септиках, двухъярусных отстойниках и осветлителях-перегнивателях. 
В настоящее время как самостоятельный метод механическую очистку 
применяют редко. Такая возможность существует, если при использовании 
только механической очистки по заданным условиям выпуска в водоем обеспечивается необходимое качество воды (для производственных сточных вод ² 
повторный возврат в технологический процесс). 
В целом механическую очистку используют как предварительный этап  
перед биологической очисткой или в качестве доочистки (глубокой очистки) 
стоков. 
 
 
 

 

ава 2.  
ШЕТКИ
И И РЕШ
ШЕТКИ
И-ДРОБИ
ИЛКИ 
.1. Решет
тки 
упноразме
ерные отб
держащи
иеся в сточ
чных вод
дах (остат
тки пищи,
, 
 
Гла
РЕШ
 
† 2.
 
Кру
тряпки, у
упаковочн
бросы, сод
ные матер
риалы и д
роцессе тр
ранспорти
ирования
я 
м адсорби
ируют зна
ое количе
др.), в пр
ество жи
ра, орган
нических 
соедине-
ска. В рез
компонен
нтные орг
еральные
е 
яющие, ко
ачительно
образуют
пособны 
тся много
значител
льно осло
ожнить ра
гано-мине
аботу пес
сколовок,
, 
зультате о
оторые сп
бопровод
дов и соор
ружений п
по стабил
лизации о
осадка. Ко
оличество
о 
иков, труб
упноразме
ерных загр
рязнений, в
вносимых
х от одного
о жителя з
за сутки, с
составляет
т 
бумага, т
по сетям
ний и пе
составля
отстойни
таких кру
примерно
о 20 г. 
Реш
шетки при
именяютс
ся для зад
из город
ских сточ
крупных
х 
нистых м
атериалов
в и являю
держания
ются соор
ружениям
ми предва
овным эле
решеток я
рама с ря
ядом мета
чных вод 
арительно
аллически
ой очистих стержположенн
ементом р
ных парал
ллельно д
является 
друг друг
гу и созд
ающих п
плоскость
 с прозо-
-
-
ерез котор
рую проц
ся вода. Д
Для устро
ойства реш
шеток пр
рименяют
т 
прямоуго
ольной, п
цеживаетс
прямоугол
льной с за
акругленн
ной часть
ью, кругл
ой и дру-
м (рис. 2.1
1). 
и волокн
ки. Осно
ней, расп
рами, че
стержни 
гой форм
 
Рис. 
2.1. Проф
фили стер
жней реш
шеток 
 
Стер
ржни пря
ямоугольн
ной форм
мы примен
няют чащ
ще других
х. Толщин
на стрежчно равна
м, ширина
а прозоро
стержням
ми обычн
но принине более 1
а 6-10 мм
16 мм. На
а городск
ких очист
ов между 
тных стан
нциях рек
комендую
ются к исшетки с пр
розорами 
не более 
10 мм. Р
ешетки с 
 прозорам
ми шири-
-
-
-
анию реш
ее 16 мм п
применяю
ются в нас
сосных ст
танциях и
и на очист
тных соор
ружениях
х 
ней обыч
мается н
пользова
ной боле
дождевы
ых стоков.
. 
Для
я решеток
к констру
зарубежн
изводства
а 
а стержне
ей (пласти
укций от
ин) соста
течествен
авляет 3нного и з
-10 мм, ш
ного прои
прозоров 
и устанав
вливают 
в расши
каналах
ширина п
х, называ
аемых ка
3-16 мм.
амерами.
. 
.  
толщина
Решетки
Движени
ие воды п
происходи
иренных 
ком.  
Реш
шетки мог
гут быть в
ит самотек
вертикаль
ьными и н
наклонны
ыми, а такж
же подви
ижными и
и 
жными. Д
Для удобс
ства съем
ма загрязн
нений реш
шетки час
сто устана
авливают
т 
ом к гори
= 60-70ƒ
. Простей
йшие кон
ок преду-
неподвиж
под угло
сматрива
ают очист
изонту Į 
тку от отб
бросов ру
учными гр
раблями (
нструкции
(рис. 2.2).
и решето
.  
 

 

 
Рис. 
2.2. Реше
етка с руч
чной очис
ткой 
и большо
ом количе
авливаемы
осов (бол
лее 0,1 м
м3/сут) их
 
При
е и подъе
ем из воды
естве ула
ы произво
одится ме
ых отбро
еханическ
кими спо
особами, н
например
х 
р 
граблина
ами (рис. 
2.3). Заде
ержанные
е загрязне
ения подв
вергаются
я дробле-
специальн
ных дроб
билках, а 
затем ил
ли сбрасы
ываются в
в поток в
воды, или
и 
я в метан
нтенки на
а сбражи
ивание. Бе
ез дробле
ения заде
ержанные
е 
ртируютс
могут на
аправлять
ся: 
места за
ахоронени
ия (полиг
гоны твер
рдых быт
товых или
ли промы
шленных
х 
удаление
цепью с 
нию на с
транспор
отбросы 
 в 
от
тходов); 
а совмест
мическую
ю обрабо
тку и ком
мпостиро
ование с о
осадками
и 
 на
ст
точных во
Разм
мер реше
тную тер
од. 
ток опред
ечения в п
прозорах
х решеток
к 
из услови
ьной ско
орости 0,
 при мак
ия обеспе
ксимальн
оке сточн
ных вод.
.  
льшей ско
орости ул
деляется 
8-1,0 м/с 
ловленны
ые загрязн
ном прито
продавлив
ваются» ч
через ре-
При мень
ьшей ско
орости в 
уширенн
нения «п
ной част
и канала
а перед р
решеткой
й 
оптималь
При бол
шетки. П
начинаю
ют выпада
ок крупны
ые фракц
ции песка.
. 
Исх
ходя из о
ать в осадо
общей ши
ирины ре
ешеток по
одбирают
т необход
димое ко
оличество
решеток
к, допол
лнительно
о устанав
вливают 
1-2 рез
зервные 
решетки
о 
и  
сматриваю
ют обводн
ной канал
л для про
опуска вод
ды в случ
йного зашеток. До
о и после 
каждой р
решетки 
устанавл
ливаются 
е устрой-
-
чае авари
запорные
рабочих 
и предус
сора реш
ства (ши
беры) для
я перекры
ытия пото
ока. 
 
Рис. 2.3. Р
Решетка с
с механич
ческими г
граблями:
: 
конвейер 
1 — реше
етка; 2 ² 
бесконечн
ная цепь; 3
3 ² грабл
ины; 4 ² 

 

Реш
шетки разм
в отаплив
ваемых и 
вентилир
помещени
-
мещают в
а дне ка
меры вы
ыполняетс
величин
иях. В мене потерь
ь 
руемых п
равный 
ановки на
в решетке
2.3). Меж
жду реше
ся уступ, 
етками дл
ля их обсл
луживани
ия преду-
ают прох
е hр (рис. 
ходы шир
риной не
е менее 
1,2 м дл
ля механ
нических 
решеток
к  
сте уста
напора в
сматрива
и 0,7 м д
для решет
ной очист
Реш
шетки с м
ток с ручн
механизир
ткой. 
очисткой
й имеют 
марки Р
РГМ (граб
бельные),
, 
механизир
ные), РДГ
Г (дуговы
ые гидра
авлически
ие), РСМ
М 
рованной 
наклонн
РМН (м
(ступенч
чатые мех
рованные 
ханически
ие), РКМ (
(крючков
вые механ
нические)
) и другие
е. 
 
Дроблен
ние отбро
осов 
Кол
личество о
отбросов,
, задержи
иваемых н
на решет
ках ² 16
6-50 л на
а 1 000 м3
3 
х влажнос
сть равна 
80 , зол
льность 7
7-8 , пл
лотность с
750 кг/м3.
. 
е количе
ество заде
ерживаем
мых отбр
осов зави
исит от ш
средняя 7
ширины 
прозоров
в 
воды, их
Удельно
решеток
. 
 
Таб
блица 2.1
Проду
уктивнос
сть решет
ток с про
различно
ой ширин
ны 
60-80 
ов, мм 
5-1
озорами р
10 16-20
0 25-30 
40-50 
а прозоро
ое количе
ество отбр
росов, 
25
5 
8 
3 
2,3 
1,5 
год) 
Ширина
Удельно
л/(жит˜г
 
Для
я дроблен
ния отбро
осов, извл
леченных
х из сточ
ы, примен
ые дробилк
ки, котор
ые работа
ической в
няют моводы (по-
-
лотковы
сле перви
ичных ил
ли вторич
чных отсто
ают при п
ойников)
ной воды
них техни
та 40 м3 н
на 1 т отбр
росов. 
подаче в 
 из расчет
.2. Решет
тки-дроб
билки 
 
† 2.
 
Сущ
ществуют 
конструк
кции реше
еток, совм
 с дробил
решетки-
дробилк
ки, в котор
рых измел
льчение ул
мещенные
ых отбросо
ов происх
водой.  
Реш
шетки-дро
обилки ти
ипа РД сос
ловленны
стоят из в
вращающ
щегося ще
лками ² р
ходит под 
елевого ба
арабана с
с 
ми пласти
резцами, 
неподвиж
жного кор
рпуса с тр
репальны
ыми греб-
приводно
инами и р
ого механ
низма (ри
ис. 2.4). И
Измельче
ение отбр
оисходит
т 
режущим
нями и 
при взаи
имодейств
вии пласт
ин и резц
цов с треп
пальными
и гребнями
росов пр
и корпуса
а. 
 
Рис. 2
2.4. Решет
тка-дроби
1
 — щелево
ой барабан
н; 2 ² при
иводной м
илка марк
механизм; 
ки РД: 
3 ² отвод
дной дюке
ер 

 

† 2.3. Расчет решеток и решеток-дробилок 
 
Решетки  
По таблицам гидравлического расчета каналов прямоугольного сечения [9] 
в соответствии с максимальным секундным расходом сточной воды qmax (м3/с)  
и скоростью течения воды vк = 0,6-0,8 м/с определяют размеры подводящего 
канала перед решетками Bк u Hк, его уклон iк и наполнение hк, м. 
 
I. Решетки с ручной очисткой 
1. Определяется необходимое число прозоров в решетках n: 
 
,
max
q
n
h
v
b
 
˜
˜
 шт, 
(2.1) 
к
p
где b ² ширина прозоров решетки, м, принимается в пределах 0,01-0,016 м;  
vр ² скорость движения воды в прозорах решетки, равная 0,8-1,0 м/с. 
2. Рассчитывается общая ширина решеток Bр: 
 


1
,
p
B
S n
b n
 


˜
 м, 
(2.2) 
где S ² толщина стержней решетки, которая принимается равной 0,006-0,01 м. 
3. Принимается число решеток N, рассчитывается ширина B1 и количество 
прозоров n1 в каждой из них: 
 
1
/
,
p
B
B
N
 
 м;
1
 
/
,
n
n N
 
 шт. 
(2.3) 
4. Проверяется действительная скорость движения воды в прозорах решетки vр: 
 
q
v
h
n b N
 
˜
˜ ˜
  м/c. 
(2.4) 
1
,
max
p
к
Скорость vр должна быть в пределах 0,8-1 м/с. Если это условие не соблюдается, принимают другие параметры или количество решеток и расчет повторяют. 
5. Назначается количество резервных решеток: при количестве рабочих до 
трех ² 1, более трех рабочих ² 2. 
6. Определяются 
геометрические 
размеры 
камеры 
одной 
решетки 
(рис. 2.2). Рассчитываются размеры входной и выходной частей канала l1 и l2: 
 
1
1
,
2tgij
B
B
l

 
 м; 2
1
0,
,
5
l
l
 
 м, 
(2.5) 
где ij ² угол расширения канала, равный 20q;  
B ² стандартная ширина канала (0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,4 м и т. д.). 
7. Определяется длина расширенной части канала l: 
1,8
/ tgĮ,
к
l
B
h
 

  м,  
                           (2.6) 
где hк ² глубина воды (наполнение) в подводящем канале, м;  
Į ² угол наклона решетки к горизонту, град. 

 

8. Находится общая длина камеры решетки L: 
 
1
2
,
L
l
l
l
 


 м. 
(2.7) 
9. Рассчитывается величина уступа hр в месте установки решетки (рис. 2.2): 
 
p
p
p
v
h
P
g
 
  м, 
(2.8) 
2
ȗ
,
2
где P ² коэффициент увеличения потерь напора вследствие засорения решетки, равный 3;  
]р ² коэффициент местного сопротивления решетки, определяется по формуле: 
 
4/3
ȗ
ȕ sinĮ
 
,
p
S
b
§
·
 
˜
˜¨
¸
©
¹
  
(2.9) 
здесь Į ² угол наклона решетки к горизонту, град.;  
ȕ ² коэффициент, зависящий от формы стержней и определяемый в соответствии с таблицей ниже. 
Таблица 2.2 
Коэффициент ȕ для стержней различной формы 
Прямоугольная форма 
Прямоугольная форма с 
закругленной лобовой 
частью 
Круглая форма 
2,42 
1,83 
1,79 
 
10.
Рассчитывается объем Wотб и масса снимаемых отбросов за сутки Pотб: 
 
/ 365000,
отб
отб
peq
W
q
N
 
  м3/сут; 
 
750
/1000,
отб
отб
P
W
 
  т/сут,                                   (2.10) 
где qотб ² удельное количество отбросов, зависящее от ширины прозоров решетки, л/(жит˜год), (п. 2.1); чел;  
Npeq ² эквивалентная численность жителей (ЭЧЖ) по органическим загрязнениям: 
 
5
,
365 60
БПК
cm
peq
С
W
N
 
˜
 усл. жит, 
(2.11) 
где CБПК5 ² среднее значение БПК5 в поступающей на очистку сточной воде, 
мг О2/л; 
Wст ² среднегодовой объем сточных вод, м3. 
 
II. Решетки с механизированной очисткой 
1. По таблице 1 Приложений подбирается марка решеток (ширина прозоров не более 10 мм) и паспортная производительность qреш1, л/с. Определяется 
число решеток Nреш: 
 
1
/
,
реш
max
реш
N
q
q
 
 шт. 
(2.12) 

 

Число рабочих решеток должно быть не меньше двух. 
2. По формулам (2.10, 2.11) рассчитывается объем Wотб и масса снимаемых 
отбросов Pотб. 
3. Исходя из рассчитанной массы отбросов, по таблице 3 Приложений подбирается марка и количество дробилок. 
4. Определяется расход технической воды, подводимой к дробилкам: 
 
40
,
отб
отб
Q
P
 
 м3/сут. 
(2.13) 
 
Решетки-дробилки 
1. Исходя из максимального расхода сточной воды qmax, по таблице 2 Приложений подбираются марка и количество решеток-дробилок. По табл. 2.3 
назначается число резервных агрегатов. 
2. Определяется скорость течения воды v в щелевых отверстиях: 
 
,
max
q
v
F N
 
˜
  м/с, 
(2.14) 
где qmax ² максимальный расход сточной воды, м3/с;  
N ² число рабочих решеток-дробилок, шт.;  
F — суммарная площадь щелей в барабане решетки-дробилки, м2. 
Скорость v должна быть в пределах, характерных для выбранной марки 
решетки-дробилки (таблица 2 Приложений). 
Таблица 2.3 
Количество резервных решеток-дробилок 
Решетки-дробилки, устанавливаемые 
Число решеток 
рабочих 
резервных 
 на трубопроводах 
1-3 
1 
 на каналах 
1-3; больше 3 
1; 2 
 
† 2.4. Примеры расчета 
 
 
ПРИМЕР 2.1  
Задание: подобрать решетки  
 
с ручной очисткой 
 
Исходные данные. На очистную станцию канализации направляется сточная 
вода с суточным расходом Q = 5 000 м3/сут и максимальным секундным расходом 
qmax = 98 л/с. Среднее значение БПК5 в поступающих стоках составляет 
CБПК5 = 360 мг О2/л. Среднегодовой объем сточных вод равен Wст = 1 800 тыс. м3. 
Расчет. По таблицам гидравлического расчета каналов прямоугольного 
сечения [9] подбираем размеры подводящего канала перед решетками шири- 
ной Bк = 0,4 м, уклоном iк = 0,001, наполнением hк = 1,03āBк = 0,41 м. Скорость  
в канале составляет vк = 0,6 м/с.