 |
Четырехкоридорный аэротенк
|
|
|
|
(схема) Без регенерации вода подается из нижнего канала в 1-й коридор. Сюда же подается активный ил из (5). Смесь проходит 4 коридора, где происходит очистка. Затем удаляется дюкером в канал перед вторичным отстойником.
С регенерацией активный ил подается в 1-й коридор, проходит 1 и 2 коридоры и регенерируется. Активный ил поступает в 3 коридор, куда поступает ст. вода, смешивается с активным илом и смесь проходит 3 и 4 коридоры.
Аэротенк-смеситель
(схема) 1-регенератор, 2-аэротенк, 3-канал активного ила, 4-канал исходной сточной воды (лоток с отверстиями в дне), 5-лоток для сбора очищенной воды, 6-щель для подачи активного ила, 7-канал для подачи исходной воды, 8-верхний канал для исходной сточной воды, 9-регенератор, 10-канал активного ила.
Сточная вода подается в верхний распределительный канал (8) и через отверстия поступает в канал (3). Сюда же подается активный ил, смешивается и поступает в аэротенк. Очищенная вода собирается лотком (5) и отводится через канал (11).
Процесс биохимической очистки ст. вод проходит в 2 стадии: сорбция загрязнений, доокисление трудноокисляемых загрязнений, 1-я стадия характеризуется высокой скоростью потребления кислорода. На 1 стадии – аэротенк-вытеснитель.
Аэротенк-смеситель характеризуется равномерными условиями очистки во всем объеме, что способствует интенсификации и стабилизации процессов очистки. Их используют при БПК≤1000мг/л. При БПК>1000мг/л используют двухступенчатые аэротенки. Первая ступень – аэротенк-смеситель, 2-я ступень – аэротенк-вытеснитель.
Аэротенк-отстойник
(схема) 1-аэротенк, 2-отстойник, 3-подача сточной воды, 4-воздухоотделитель, 5-щель для подачи циркуляционного активного ила, 6-перфорированный трубопровод для подачи воздуха, 7-аэратор, 8-лоток для сбора осветленной воды, 9-выжимные окна, через которые вода поступает в отстойник, 10-отвод избыточного активного ила.
|
|
|
Ст. вода по (3) подается в аэротенк (1). Сюда же подается циркуляционный активный ил через щель (5). Вода смешивается с активным илом и поднимается вверх, непрерывно аэрируется воздухом через (6) и аэратор (7). Затем вода черезвыжимные окна поступает в карман (11). В нем вода поднимается вверх, на повороте отделяется воздух и затем опускается вниз по другому карману и поступает в зону оттаивания. Вода проходит взвешенный фильтр (12), что увеличивает эффект очистки, и удаляется сборным лотком (8). Избыточный активный ил удаляется по трубопроводу (10). Расчет производится в 2 стадии: рассчитывается аэротенк, а затем отстойник.
Аэротенк с низконапорной аэрацией
(схема) 1- лоток для подачи ст. воды, 2-полупогружная перегородка, 3-подача воздуха, 4-аэратор, 5-подача активного ила, 6-лоток для удаления очищенной воды.
Преимущества: воздух подается под небольшим давлением и его можно не очищать.
Биотенк
(схема) 1-подача, 2-отвод очищенной воды, 3-контейнер с загрузкой, 4-подача воздуха, подача активного ила.
Биотенк – сооружение для полной или неполной биоочистки. Используется для очистки пром. стоков. В нем используется активный ил во взвешенном состоянии, а так же фильтрующая загрузка. Загрузка м.б. пластмассовой. Вода проходит через пространство с микрофлорой и свободным пространством.
Фильтротенк
Обычная доза активного ила в аэротенке – 1-2г/л. Ее можно увеличить до 20г/л, но во втор. отстойнике будет много активного ила, который не будет осаждаться. Для ликвидации недостатка используют тонкослойные отстойники или подают смесь активного ила и воды через фильтры. Они называются фильтротенками. Их делят на: рототенки, вибротенки, турботенки. Рототенк – цилиндрическая фильтрующая поверхность для удаления активного ила с помощью вращающегося скребка. Вибротенк – благодаря вибрирующему устройству в фильтрующей перегородке осуществляется равномерное удаление ила.
|
|
|
Окситенки
Вместо воздуха подается технический кислород. Чтобы пузырьки воздуха не выделялись из слоя жидкости, в окислителе обеспечивают встречное движение жидкости со скоростью подъема кислорода. Кислород зависает в жидкости и растворяется.
Системы аэрации в аэротенках
Различают: пневматическая, механическая, комбинированная.
(1) Пневмоаэрация
-аэрация, когда воздух подается под давлением. В зависимости от типа аэраторов различают мелко-, средне- и крупнопузырчатую аэрацию.При мелкопузырчатой аэрации Ø пузырьков 1-4мм, среднепузырчатой – 5-10мм, крупнопузырчатой - >10мм.
К мелкопузырчатым относят керамические, тканевые, пластиковые, аэраторы форсуночного и ударного типа. К среднепузырчатым – перфорированные трубы, щелевые аэраторы. К крупнопузырчатым - трубы Ø50мм, открытые снизу.
Фильтросная пластина (схема) – наиболее распространенный аэратор мелкопузырчатой аэрации. Ее размер 300×300мм, толщиной 35мм. Их устанавливают вдоль стен аэротенка в 2-3 ряда. В них по стоякам подается воздух. Изготавливаются из шамота и жидкого стекла, которые смешиваются и затвердевают. С течением времени могут засоряться внутри ржавчиной, а снаружи происходит биообрастание. Чтобы этого не было их обрабатывают серной кислотой и чистят щетками. Замену производят через 4-5 лет.
(схемы): 1)Трубчатые аэраторы (пористые) – до 10шт на 1м; 2)тканевые рамные, 3)тарельчатые – к тарелочке хомутами крепится ткань, 4)тарельчатый из Франции – при подаче давления верхняя часть приподнимается на доли мм, куда и поступает воздух, 5)мембранные (Фортекс), 6)трубчатые пористые (Гертекс).
(2) Механическая аэрация
(схемы): 1) Поверхностно-турбинный аэратор: 1-эл/двигатель, 2-лопасти. При вращении вода подсасывается с нижней части и насыщается кислородом.
2) Турбинный всасывающий (интеллерный) аэратор: 1-эл/двигатель, 2-пустотелая труба, 3-воздухозаборное устройство, 4-турбинка. В турбинку закачивается вода, смешивается эжектором с воздухом и выбрасывается внизу трубы.
|
|
|
3) Механический аэратор с принудительной подачей воздуха: 1-двигатель, 2-лопасти, 3-аэратор-диффузор.
Вторичные отстойники
Назначение – для задержания активного ила или биологической пленки. Рассчитывают на время пребывания в них ст. воды: 0.75ч – после обычных биофильтров, 1.5ч – после высоконагружаемых б/ф, 2ч – после аэротенков. Для активного ила, попадающего из аэротенков – не более 2ч, во избежание гибели активного ила. Осадок удаляется под гидростатическим давлением, которое д.б. не менее 1.2м после биофильтров и не менее 0.9м – после аэротенков.
Втор. отстойники м.б. радиальные и вертикальные (схемы).
Расчет отстойников: 1)определяют гидравлическую нагрузку на поверхности биофильтра (или аэротенка) qssb и qssa соответственно: qssb = 3.6*U0*Kset; qssa = 4.5*Kset*(Hset)0.8/(0.1*Ii*ai)(0.5-0.01at)
U0 – гидравлическая крупность, ai – доза ила в аэротенке, at – концентрация загрязнений в очищенной воде после втор. отстойников (≈10мг/л), Hset – глубина аэротенка.
2) определяют площадь отстойника: Fs = qwmax/qssa, м2
3) Задаемся Ø отстойника и находим его площадь fs, определяем количество отстойников N = Fs / fs
4) Находим время отстаивания в отстойнике: ts = N*Wз.о./qwmax и время пребывания осадка в зоне отстаивания ti = Wi*N / (qцир + qизб), где Wi – объем иловой зоны, Wз.о. – объем зоны отстаивания, qцир и qизб – объемы циркуляционного и избыточного активного ила.
Илоуплотнители
В их качестве могут выступать радиальные или вертикальные отстойники. В процессе очистки ст. вод в аэротенках происходит рост активного ила. Вследствие этого активный ил, поступающий во втор. отстойник делят на циркуляционный и избыточный. Влажность циркуляционного – 99.2-99.6% - он подается в аэротенк. Избыточный активный ил необходимо подавать на илоуплотнители, чтобы уменьшить объем сооружений и влажность осадка.
При илоуплотнении происходит его разделение на 2 фракции: уплотненный активный и иловая вода. Иловая вода характеризуется большой концентрацией загрязнений по взвешенным веществам. Поэтому она должна направляться в голову ОС. Обычно время уплотнения 10-12 часов. Для интенсификации процесса подается воздух (флотационный уплотнитель). Пузырьки воздуха увлекают ил наверх и происходит интенсивное отделение ила от воды. Время флотации – 1час. По сравнению с гравитационным уплотнением увеличивается в 10 раз. Илоуплотнитель рекомендуется располагать в высотном отношении так, чтобы иловая вода направлялась самотеком.
|
|
|
Расчет илоуплотнителей
Расчет ведется на максимально-часовой приток избыточного активного ила: qmax = Pimax*Qw / 24C, где Pimax = 1.3*Pi, Pi – прирост активного ила, Qw – расчетный расход, С – концентрация избыточного активного ила (при влажности 99.6%, С = 4000мг/л).
Необходимый объем илоуплотнителя составит: W = qmax*T, м3, где Т – продолжительность уплотнения (10-12ч).
Количество илоуплотнителей N = W / Wз.о.
Определяют максимальное количество жидкости при илоуплотнении: qiw = qmax*(P1-P2) / (100-P2), где Р1 и Р2 – влажность поступающего и уплотненного (97.3%) активного ила, соответственно.
Доочистка сточных вод
Охрана окружающей среды, в т.ч. водных объектов, от загрязнения является актуальной задачей, которой в РБ уделяется большое внимание (Гос. программа «Экологическая безопасность»).
К охране водных источников используют требование «О рациональном использовании воды». Первостепенное значение приобретает внедрение в промышленность оборотных систем водоснабжения. Современное развитие научных исследований и техники очистки ст. вод производится в 2-х направлениях: 1-разработка принципиально новых приемов глубокой очистки ст. вод с использованием физико-химических методов в сочетании с биологической очисткой. 2-разработка приемов доочистки ст. вод, обеспечивающих увеличение эффекта существующими методами и использованием новых разработок с применением азота и фосфора.
Под доочисткой подразумеваются методы и схемы, дополняющие традиционные технологические процессы по очистке ст. вод. Доочистка связана с непрерывным увеличением водопотребления и с образованием большого количества ст. вод. Несмотря на высокую эффективность существующих ОС, общее количество загрязнений, выносимых с очищенными водами, превышает самоочищающую способность водоемов.
В последнее время не только повышаются требования к содержанию взвешенных веществ, сбрасываемых ст. вод, но и оценивается суммарное количество органических загрязнений, которое оценивается по БПК. Но и возникает необходимость в удалении питательных веществ (азот и фосфор), особенно при выпуске ст. вод в замкнутые или малопроточные водоемы.
Различают методы доочистки ст. вод при повторном использовании в производстве: 1)фильтрование, 2)доочистка в биопрудах, 3)флотация, 4)сорбционный метод, 5)метод окисления, 6)метод для удаления из ст. вод питательных веществ
|
|
|
Метод фильтрования
При доочистке ст. вод. Приходится сталкиваться с большими объемами ст. вод. Для доочистки стремятся использовать в первую очередь такие фильтровальные устройства и сооружения, которые не требуют для своей работы больших давлений, а именно микрофильтры и самотечные фильтры с зернистой загрузкой. Эти типы неравноценны по очистке. Фильтры с зернистой загрузкой позволяют более глубоко очищать. Микрофильтры имеют преимущества: они требуют меньше времени и капитальных затрат, чтобы привести сооружение в действие.
Выбор вида ОС для доочистки определяется основными требованиями к доочистке, а также технико-экономическими показателями. При доочистке ст. вод на песчаных фильтрах в качестве вспомогательного устройства используют барабанные сетки, которые устраиваются перед зернистыми фильтрами. Барабанные сетки и микрофильтры имеют сходную конструкцию и объединяются в общий тип устройств, которые называют сетчатыми барабанными фильтрами.
Основная часть барабанного фильтра – полый барабан с прикрепленными к его поверхности сетчатыми фильтрующими элементами. Процесс фильтрования заключается в процеживании фильтрующей воды через сетчатые мелкие размеры ячеек. В процессе фильтрации на поверхности сетки образуется слой загрязнений, который сам содействует увеличению эффекта очистки. Эффект очистки зависит от ячеек сетки и режима работы фильтра, а именно гидравлической нагрузки, потерь напора при фильтрации и интенсивности промывки.
На барабанных сетках достигается снижение содержания взвешенных веществ на 50-60%, а БПК – 25-30%. При проектировании рекомендуется применять размеры ячеек барабанных сеток 40×40мкм (0.04мм) и поддерживающие сетки 1.25×2мм.
При доочистке ст. вод на этих устройствах необходимо предусматривать возможность регенерации от биообрастания. Рекомендуется промывка хлорной водой или облучение у/ф лампами.
Доочистка ст. вод с использованием фильтров с зернистой загрузкой: В качестве фильтрующего материала м.б. использован кварцевый песок, дробленый гравий, бурый уголь, древесина, горелые породы. Выбор материала производится в зависимости от вида ст. вод. В обычных скорых фильтрах системы водоснабжения крупная загрузка принимается по возрастающей крупности. При такой загрузке верхний слой загрязняется наиболее быстро. Улучшение условий работы фильтра достигается при использовании принципа фильтрования в направлении убывающей крупности. При этом вода с наибольшими загрязнениями проходит сначала крупные слои загрузки. При прохождении через мелкие слои она становится более чистой. Благодаря этому не происходит заиления мелкозернистой загрузки и достигается более равномерное распределение загрязнений по высоте фильтра. Это м.б. реализовано двумя путями: при фильтровании воды снизу вверх через обычные скорые фильтры, либо при фильтровании сверху вниз через спец. загрузку, состоящую из слоев, различных по плотности материалов.
Для предотвращения биообрастания загрузки предусматривается возможность промывки фильтров через 2-3мес. хлорной водой с концентрацией 0.2мг/л. В последнее время появляются разработки доочистки на спец. сооружениях.
Аэрируемый песчаный фильтр (ВНИИ ВОДГЕО) позволяет не только изъять взвешенные вещества, но и насытить ст. воды кислородом. Это обеспечивает эффективную доочистку по БПК. Он имеет 2 яруса фильтрующего материала. Вода подается снизу и последовательно проходит 2 ступени очистки. На первом этапе осветляется от взвешенных веществ, а затем в воду добавляется кислород, что способствует снижению БПК. (схема): 1- загрузка первого яруса, 2-загрузка 2-го яруса, 3-подача исходной воды, 4-подача промывной воды, 5-отвод очищенной воды, 6-колосниковая решетка, 7-подача воздуха.
В качастве фильтрующей загрузки рекомендуется использовать кварцевый песок крупностью 1-1.8мм при высоте слоя 1м, щебень крупностью 3-6мм при высоте 1-1.5м. Скорость фильтрования 6-7м/час. Эффект снижения БПК – 75-80%, ХПК – 30%. Содержание взвешенных веществ уменьшается на 80%, насыщение кислородом до 8мг/л
Каркасно-засыпной фильтр (Челябинск) представляет собой двухстороннюю загрузку с восходящим потоком. Фильтр отличается тем, что его загрузка обеспечивает фильтрование в направлении убывающей крупности зерен. (схема): 1-подача исходной воды, 2-подача воздуха, 3-каркас, 4-отвод очищенной воды.
Фильтр для доочистки ст. вод с плавающей загрузкой (Одесский институт). Загрузка – вспененный полистерол, зерна которого легче воды. Особенность в том, что плотность зерен обратно пропорциональна их размеру (разработал Журба).
Метод флотации
Используется для очистки ст. вод от нефтепродуктов, жиров, и СПАВ. Сущность процесса заключается в том, что при подаче воздуха через аэраторы в ст. воду, происходит прилипание частичек к пузырькам воздуха и они вместе всплывают на поверхность. Эффект прилипания твердой или жидкой частицы к воздуху зависит от смачиваемости поверхности частицы, которая характеризуется величиной краевого угла (рисунок). Чем больше α, тем больше прилипание. Практическое использование получили флотационные установки двух типов, которые отличаются способами диспергирования воздуха: 1)с механическим диспергированием воздуха (с использованием турбинки насосного типа (схема)). 2)диспергирование путем изменения давления (напорная флотация (схема)). Процесс осуществляется в две стадии: 1-насыщение воды воздухом под давлением и 2-выделение пузырьков воздуха при снятии давления.
Насыщение воздухом происходит в напорных резервуарах под давлением. При снижении давления во флотокамере до атмосферного происходит образование и выделение мелких пузырьков воздуха.
Флотационная установка с диспергированием турбинкой состоит из флотомашины, применяемой для очистки ст. вод от нефтепродуктов. Недостаток напорной флотации: большая продолжительность процесса, но при ней можно получить более мелкие пузырьки воздуха и достичь большего эффекта очистки.
Электрофлотация
- это процесс переноса вещества пузырьками воздуха или газа, которые образуются при электролизе. Размер пузырьков газа значительно меньше и они более равномерно распределяются во всем объеме. Особенность – наличие двух рядов электродов и механизма для очистки электродов (6-12В). Площадь флотатора: F = QT / 60H, где Q – расход ст. вод, T – время флотации, мин, H – полезная высота заполнения флотатора.
Чтобы увеличить эффект очистки при электрофлотации ст. воды подвергают обработке токами высокой частоты. Происходит укрупнение мелких частиц.
|
|
|
