Отстаивание применяют для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей. Осаждение происходит под действием силы тяжести. Для проведения процесса используют песколовки, отстойники и осветлители. В осветлителях одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных частиц.

Как правило, сточные воды, содержащие взвешенные примеси, имеют частицы различной формы и размера. Такие воды представляют собой полидисперсные гетерогенные агрегативнонеустойчивые системы. В процессе осаждения размер, плотность и форма частиц, а также физические свойства системы изменяются. При слиянии различных по химическому составу сточных вод могут образоввываться твердые вещества, в том числе и коагулянты, что также оказывает влияние на форму и размеры частиц. Все это усложняет установление действительных закономерностей процесса осаждения.

При периодическом процессе осаждения взвешенные частицы в отстойнике распределяются неравномерно по высоте слоя сточных вод. Через какой-то промежуток времени после начала отстаивания в верхней части отстойника появляется осветленный слой жидкости. Чем ближе ко дну отстойника, тем выше концентрация взвешенных частиц в сточной воде, а у самого дна образуется слой осадка. С увеличением времени отстаивания высота слоя осветленной жидкости и высота слоя осадка возрастают. Через определенный промежуток времени в отстойнике будет находиться только слой осветленной жидкости и слой осадка. В дальнейшем, если осадок не удалить, он будет уплотняться с уменьшением его высоты. При непрерывном отстаивании наблюдаются те же зоны, но высота их практически не меняется в ходе процесса.

Песколовки (горизонтальные и вертикальные) применяют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений из сточных вод. Горизонтальные песколовки представляют собой резервуары с прямоугольным или трапециевидным поперечным сечением. Скорость движения воды в них поддерживается в пределах 0,1…0,3 м/с. Разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Осадок собирается в коническое днище, откуда его направляют на переработку или в отвал. Более чистый песок получается в аэрируемых песколовках.

Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму; в них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. Конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации взвешенных веществ. Наиболее часто используют горизонтальные песколовки.

Различают отстойники периодического и непрерывного действия. По направлению движения воды они делятся на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

В отстойнике каждая частица движется с потоком воды в горизонтальном направлении со скоростью V и вниз под действием силы тяжести со скоростью w_oc. Таким образом, скорость перемещения каждой частицы будет представлять равнодействующую из двух этих скоростей. В отстойнике успевают осесть только те частицы, траектория которых пересекает дно отстойника в пределах его длины. Горизонтальную скорость движения воды в отстойнике принимают не более 0,01 м/с. Продолжительность отстаивания составляет 1…3 ч.

Радиальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары. Вода в них движется от центра к периферии или наоборот. При этом минимальная скорость наблюдается у периферии. Такие отстойники применяют при расходах сточных вод свыше 20 000 м³/сут. Глубина проточной части отстойника 1,5…5 м, а отношение диаметра к глубине 6…30. Обычно используют отстойники диаметром 16…60 м. Эффективность осаждения в них составляет 60 %.

Повысить эффективность отстаивания можно путем увеличения скорости осаждения, увеличив размеры частиц коагуляцией или дополнительной флокуляцией, или уменьшив вязкость сточной воды путем нагревания. Кроме того, можно увеличить площадь отстаивания и проводить процесс осаждения в тонком слое жидкости. В последнем случае используют трубчатые и пластинчатые отстойники. При малой глубине отстаивания процесс протекает за короткое время (4…10 мин), что позволяет уменьшить размеры отстойников.

Рабочими элементами трубчатых отстойников являются трубки диаметром 25…50 мм и длиной 0,6…1 м. Трубки можно устанавливать с малым (до 5 °) и большим (45…60 °) наклоном. Трубчатый отстойник с небольшим наклоном работает периодически. Сначала проводят отстаивание, затем промывку трубок от осадка. Эффективность очистки 80…85 %.

В трубчатых отстойниках с большим наклоном вода проходит снизу вверх, а осадок непрерывно сползает по дну трубок в шламовое пространство. Непрерывное удаление осадка исключает промывку трубок. Отстойники этого типа могут быть изготовлены из пластмассовых блоков, которые устанавливают в корпусах обычных отстойников. Пластинчатые тонкослойные отстойники (рис. 4.10) имеют в корпусе пакет параллельно, установленных наклонных пластин. Вода двигается между пластинами вверх, а осадок сползает вниз – в осадкоуплотнитель.

В осветлителях воду с коагулянтом (для ускорения процесса укрупнения частиц взвеси) подают в его нижнюю часть (рис. 4.11). Хлопья коагулянта и увлекаемые им частицы взвеси поднимаются восходящим потоком воды до тех пор, пока скорость выпадения их не станет равной скорости восходящего потока. Выше сечения, где выравниваются скорости, образуется слой взвешенного осадка, через который фильтруется осветленная вода. При этом наблюдается прилипание частиц взвеси к хлопьям коагулянта. Осадок удаляется в осадкоуплотнитель, а осветленная вода поступает в желоб, из которого направляется на дальнейшую очистку

Процесс отстаивания используют и для очистки производственных сточных вод от нефти, масел, смол, жиров и др. Очистка от всплывающих примесей аналогична осаждению твердых веществ. Различие заключается в том, что плотность всплывающих частиц меньше, чем плотность воды, Для улавливания частичек нефти используют нефтеловушки. Для улавливания жиров применяют жироловушки. При этом всплывает до 96…98 % капельной нефти и жира. Имеются конструкции радиальных и полочных тонкослойных нефтеловушек. Для увеличения эффективности удаления из сточных вод жира применяют аэрирование жироловушек.