Методические указания к лабораторному практикуму «Механическая очистка сточных вод»

Московский государственный технический университет 

имени Н.Э. Баумана 

А.С. Козодаев, С.Н. Капитонова 

Методические указания  

к лабораторному практикуму 

«Механическая очистка сточных вод» 

 

 

 

 
 
 
 

 
 
 
 

УДК 628.33 
ББК 38.761 
 
К59 

Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/81/book1285.html 
Факультет «Энергомашиностроение» 
Кафедра «Экология и промышленная безопасность» 

Рекомендовано Редакционно-издательским советом 
 МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний  
 
Козодаев, А. С.  
К59   
Методические указания к лабораторному практикуму «Механическая 
очистка сточных вод» / А. С. Козодаев, С. Н. Ка-
питонова. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 
2015. — 36, [4] с. : ил.  
ISBN 978-5-7038-4246-1 
Лабораторный практикум включает три лабораторные работы, 
благодаря которым студенты изучают основные параметры работы 
отстойников, процесс фильтрования воды в однослойных и многослойных 
фильтрах. 
Для студентов 4-го курса кафедры «Экология и промышленная 
безопасность» МГТУ им Н.Э. Баумана, изучающих дисциплину 
«Системы обеспечения техносферной безопасности». 

 
 УДК 628.33 
 
 ББК 38.761 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 
 
© Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4246-1 
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 

Предисловие 

Проблема загрязнения гидросферы становится все более актуальной 
в связи с интенсивно возрастающей антропогенной нагрузкой 
на биосферу в целом. Одним из возможных и приемлемых 
способов снижения антропогенной нагрузки на гидросферу является 
внедрение высокоэффективных схем очистки сточных вод до 
требований  сброса в водоемы. В технологической схеме очистных 
сооружений оборудование механической очистки может располагаться 
как до, так и после сооружений биологической и физико-
химической очистки. В первом случае оно служит для извлечения 
наиболее грубых загрязнений, которые встречаются в бытовых, 
производственных и поверхностных стоках, во втором — используется 
для глубокой доочистки сточных вод на финишных стадиях 
для извлечения мелкодисперсных загрязнений. 
Методические указания к лабораторному практикуму «Механическая 
очистка сточных вод» предназначены для студентов 4-го 
курса кафедры «Экология и промышленная безопасность» МГТУ 
им Н.Э. Баумана, изучающих дисциплину «Системы обеспечения 
техносферной безопасности». 
Лабораторный практикум «Механическая очистка сточных 
вод» представляет собой блок из трех лабораторных работ. 
1. Изучение основных параметров работы отстойника. Студенты 
исследуют основы процесса отстаивания и знакомятся с существующими 
конструкциями современных отстойников, приобретают 
навыки определения и расчета основных параметров работы 
вертикальных отстойников.  
2. Изучение процесса фильтрования воды в однослойных зернистых 
фильтрах. Студенты исследуют существующие виды фильтрующих 
материалов и определяют наиболее эффективный из них, 
знакомятся с работой измерительной аппаратуры для определения 
эффективности очистки сточных вод механическим способом.  

3. Изучение процесса фильтрования воды в многослойных зернистых 
фильтрах. Студенты получают представление о необходимости 
комбинирования различных фильтрующих загрузок для 
повышения эффективности очистки сточных вод, учатся использовать 
наиболее эффективный вариант комбинирования фильтрующих 
материалов в фильтрах.  
Рекомендуемое время выполнения лабораторного практикума 
составляет шесть академических часов. Форма организации студентов 
на лабораторном практикуме групповая, т. е. подгруппы по 
2–4 человека. 
Цель лабораторного практикума — ознакомление студентов 
с основными способами механической очистки сточных вод, изучение 
основ осветления воды различными способами, в том числе 
с применением реагентов. 
Задача лабораторного практикума — приобретение студентами 
знаний, умений и навыков по следующим вопросам: 
• особенности процессов механической очистки сточных вод; 
• современные конструкции аппаратов механической очистки 
сточных вод; 
• основные параметры работы отстойников и фильтров. 
В результате выполнения лабораторного практикума студенты 
должны познакомиться с современными конструкциями отстойников 
и фильтров для очистки воды, уметь определять и рассчитывать 
основные параметры их работы, а также получить навыки в 
использовании определенных видов загрузок для фильтров в зависимости 
от качества исходной сточной воды.  
 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.  
ОСНОВЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ  
СТОЧНЫХ ВОД 

Очистка сточных вод от содержащихся загрязнений, как правило, 
проводится в несколько стадий. Общим принципом последовательности 
расположения очистных сооружений является удаление 
из сточной воды загрязнений по их уменьшающейся крупности. 

1.1. Способы механической очистки сточных вод 

В бытовых и промышленных сточных водах содержатся нерастворимые 
и малорастворимые вещества с размером частиц более 
0,1 мкм. Такие частицы образуют с водой кинетически неустойчивые 
дисперсные системы — суспензии и эмульсии. В определенных 
условиях они способны разрушаться — дисперсная фаза выпадает 
в осадок или всплывает. 
Механическая очистка — это выделение из сточных вод 
находящихся в них нерастворенных грубодисперсных примесей, 
имеющих минеральную и органическую природу. Для этого применяются 
следующие методы. 
Процеживание — процесс извлечения довольно крупных 
включений из жидкости при прохождении ее через решетки, сетки, 
ткани, пористые материалы и т. д. Процесс осуществляется в двух 
вариантах: на поверхности и в глубине фильтрующего материала. 
Отстаивание — процесс извлечения веществ из воды, основанный 
на свободном оседании (всплывании) примесей с плотностью 
больше (меньше) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют 
в песколовках, отстойниках и нефтежироуловителях, которые, 
как правило, являются проточными, так как осаждение взвеси 
в них происходит при непрерывном движении воды от входа к выходу. 
Песколовки используют для очистки сточных вод от песка и 
частиц металла размером более 0,25 мм. В зависимости от направ-

ления движения сточной воды применяют песколовки горизонтальные 
с прямолинейным и круговым движением воды, тангенциальные, 
вертикальные, аэрируемые.  
Отстойники используют для очистки сточных вод от механических 
частиц размером менее 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов. 
В зависимости от направления движения потока сточной 
воды применяют следующие виды отстойников: горизонтальные, 
вертикальные, радиальные, тонкослойные, комбинированные 
отстойники.  
По высоте в отстойниках различают зоны: осаждения, накопления 
и уплотнения осадка. Содержание взвешенных веществ в 
осветленной воде после отстойников не должно превышать 
8…15 мг/л. 
Фильтрование воды — задержание очень мелкой суспензии 
во взвешенном состоянии на сетчатых и зернистых фильтрах. Его 
применяют для очистки воды от тонкодисперсных примесей с 
малой концентрацией. Фильтрование используют как на начальной 
стадии очистки, так и после некоторых методов физико-химической 
или биологической очистки. Существует три вида 
фильтрования воды через фильтрующие материалы:  
1) задержание примесей на поверхности фильтрующего слоя 
(пленочное фильтрование);  
2) задержание примесей в порах фильтрующего слоя (объемное 
фильтрование);  
3) одновременное образование примесями пленки и их отложение 
в порах загрузки.  
В большинстве случаев на современных фильтрах пленка не 
образуется и примеси вместе с водой проникают в толщу фильтрующего 
слоя, при этом глубинa проникновения загрязнений в 
толщу загрузки тем больше, чем больше скорость фильтрования, 
крупнее зерна фильтрующего слоя и меньше размеры частиц взвеси, 
извлекаемых из воды.  
Для очистки воды фильтрованием применяют в основном два 
типа фильтров: зернистые, в которых очищаемую воду пропускают 
через насадки несвязанных пористых материалов; патронные 
фильтры, фильтроэлементы которых изготовляют из связанных 
пористых материалов (сеток, натуральных и синтетических тканей, 
спеченных металлических порошков и т. п.). 

В настоящее время механическую очистку используют как 
предварительный этап перед биологической очисткой или в качестве 
доочистки стоков. 

1.2. Сооружения механической очистки сточных вод 

Отстойники 

Процесс отстаивания нашел широкое применение. Практически 
на всех станциях очистки питьевых и сточных вод городов и 
промышленных предприятий существуют отстойники. Отстаивание 
является самым простым, наименее трудоемким и дешевым 
методом выделения из сточной воды грубодиспергированных и 
мелкодисперсных примесей, плотность которых отличается от 
плотности воды. Под действием силы тяжести загрязнения оседают 
на дно или всплывают на поверхность.  
Классификация и виды отстойных сооружений. Отстойники, 
используемые на очистных сооружениях, классифицируются по: 
• характеру работы — отстойники периодического действия 
(контактные) и непрерывного действия (проточные); 
• технологическим задачам — первичные отстойники (для 
предварительного осветления сточной воды перед биологической 
очисткой), вторичные (для отстаивания воды, прошедшей биологическую 
очистку) и третичные (для отстаивания воды, прошедшей 
двухстадийную биологическую очистку), илоуплотнители, 
осадкоуплотнители; 
• направлению движения потока воды — горизонтальные 
(рис. 1), вертикальные (рис. 2), радиальные (разновидности: с центральным, 
периферийным и радиальным подвижным впуском воды) (
рис. 3) и тонкослойные (в зависимости от схемы движения 
воды и осадка бывают прямоточными, противоточными и перекрестными) (
рис. 4); 
• способу выгрузки осадка — сооружения со скребковыми механизмами, 
илососами и гидросмывом. 
Эффективность процесса отстаивания воды определяется скоростью 
осаждения взвешенных веществ, от которой зависят продолжительность 
процесса и объем сооружений. Основными факторами, 
определяющими продолжительность процесса отстаивания 
воды, являются плотность и дисперсность частиц. Скорость 

осаждения также зависит от вязкости жидкой фазы, концентрации 
загрязняющих веществ, определяющей стесненность осаждения, 
солевого состава жидкости и смачиваемости удаляемых 
частиц. При расчете отстойных сооружений скорость осаждения 
частиц, которые нужно выделить, рекомендуется определять 
опытным путем.  
На практике вода в отстойнике движется с разными скоростями. 
Наряду с наличием струй с резко увеличенной скоростью образуются 
застойные зоны. При этом быстрое осаждение хлопьев в 
застойных зонах не компенсирует ухудшения качества воды 
вследствие медленного осаждения хлопьев из струй, движущихся 

 

Рис. 1. Схема горизонтального отстойника: 
а — вид сбоку; б — вид в плане; 1, 9 — отвод осветленной и подача исходной 
воды; 2 — водосборный карман; 3 — лотки децентрализованного сбора осветленной 
воды; 4 — тонкослойные модули; 5 — зона осветления воды; 6 — струенаправляющая 
перегородка; 7 — лотки для сбора и отведения воды из камеры; 8 — 
камера хлопьеобразования; 10 — перфорированные водораспределительные трубы; 
11 — удаление осадка из отстойника; 12 — короба для сбора и удаления 
осадка из отстойника; 13 — затопленный водослив, отделяющий камеру от отстойника 

 

с большой скоростью. Работа отстойника нарушается. Степень 
гидравлического режима устанавливает коэффициент объемного 
использования отстойника Kоб, который определяется как отношение 
фактического времени пребывания воды в отстойнике к расчетному. 

Максимальное значение коэффициента находится в пределах 
0,84…0,87. Поэтому гидравлическое совершенство отстойника 
оценивается его максимальным значением. 
Усовершенствование гидравлического режима горизонтального 
отстойника может быть достигнуто следующими мероприятиями:  

 

Рис. 2. Схема вертикального отстойника: 
а — вид сбоку; б — вид сверху; в — схема работы; 1, 5 — подача исходной и отвод 
осветленной воды; 2, 3 — кольцевой и радиальные водосборные лотки; 4 — 
водоворотная камера; 6 — зона осветления воды; 7 — гаситель; 8 — зона накопления 
и уплотнения осадка; 9 — конусный отражатель; 10 — удаление осадка;  
11 — контактная загрузка из вспененного полистирола; 12 — сетка; 13 — водоподводящее 
устройство 
 

1) оборудование отстойника камерами хлопьеобразования;  
2) повышением равномерности сбора и распределения воды;  
3) непрерывным удалением осадка. 

 

Рис. 3. Схема радиального отстойника: 
1, 11 — подача и отвод воды; 2 — сопло; 3 — грязевой приямок; 4 — рециркуля-
тор; 5 — скребки; 6 — вращающаяся ферма; 7 — служебный мостик; 8 — водосливные 
окна; 9 — зона осветления воды; 10 — кольцевой водосборный лоток;  
12 — тонкослойные блоки; 13 — отвод осадка 

 

Рис. 4. Схема тонкослойного отстойника: 
1 — корпус отстойника; 2 — тонкослойный модуль; 3 — струенаправляющая 
перегородка; 4 — полупогружная перегородка; 5 — патрубок подачи загрязненной 
воды; 6 — патрубок отвода очищенной воды; 7 — патрубки удаления осадка