Параметры низконапорных аэротенков с двумя секциями

Параметры низконапорных аэротенков с двумя секциями

Активный ил вторичных отстойников (вертикальных), расположенных отдельно, возвращается в аэрационную зону. Избыточный активный ил подается на аэробную стабилизацию. Рассчитывают аэротенки по классическим формулам или по методике [5; 7; 12]. Результаты использования низконапорной аэрации в аэротенках при очистке сточных вод предприятий приведены в таблице 2.46.

онструкция колонного аэротенка (НИКТИГХ) сочетает в себе работу зоны аэрации и взвешенного слоя и позволяет компоновать их на разные производительности. Разработан проект колонного аэротенка на производительность 60...200 м3/сут. Данная установка работает следующим образом (рис. 2.14): неочищенные сточные воды после первичных отстойников поступают в нижнюю часть аэрационной зоны по трубопроводу 1 и перемешиваются с воздухом, подаваемым по трубопроводу 3, и с активным илом, поступающим через рециркуляционные
зоны.

Продолжительность обработки сточных вод в колонном аэротенке

где q – гидравлическая нагрузка на поверхность взвешенного слоя в часы максимального притока; принимается q = 0,9…1 м³/(м^2.ч) или W_к.a. = Qt. Максимальная скорость окисления:

,

где W_и – объем, занимаемый илом; W_и = W_k.a. – W_3.3; W_3.3 – объем защитной зоны, м³.

Необходимое количество воздуха, подаваемое в зону аэрации,

где Д – удельный расход на 1 кг удаляемых загрязнений, принимаемый равным 22 м³/кг. БПК₅; К = К₁/К₂ – коэффициенты, учитывающие К₁ – скорость растворения кислорода и К₂ – глубина установки аэратора. Для нашего случая К₂ = 2,52 и К₁ = 0,5;

Количество циркуляционного активного ила или прирост П_р = QLП_р.кд, где П_р.уд. – удельный прирост активного ила на 1 г уделяемой БПК₅ (принимается ~ 0,8 г/г БПК).

Определяем продолжительность аэрации:

где 6 – доза активного ила; 0,27 – зональность ила в долях единиц.

Необходимый объем

м³.

Необходимое количество воздуха

Объем избыточного ила Пр = 300. 0,365. 0,8 = 87 кг/сут.

Устройство загрузок в аэротенках подобно биофильтрам интенсифицирует их работу за счет увеличения объема биопленки, сукцессии и многократного контакта, гидродинамики.

Были разработаны и внедрены вертикальные стеклоерши, увеличивающие объем и поверхность биомассы. Аэротенки с загрузкой из стеклоершей эксплуатируются на ряде промышленных объектов для очистки сточных вод на расход 100 м3/сут, 200 и 500 м3/сут.

Фиксированный биоценоз способствовал созданию аэротенков с пластическими загрузками и биотенков. Внедрена новая конструкция аэротенков с трубчатой загрузкой из пластмассовых, стеклянных, асбестоцементных, бамбуковых трубок.

Недостаток классических аэротенков - необходимость устройства компрессорных и насосных станций, вторичных отстойников, трубопроводов и устройств для регенерации активного ила. Устраняется это созданием аэротенков со взвешенным слоем и устройством загрузок в аэрационной зоне.

Трубчатый аэротенк содержит три зоны очистки сточных вод: аэрационную, сорбционную и осветления. Новое в этой конструкции -устройство самостоятельной сорбционной зоны со встроенной под 45° трубчатой загрузкой диаметром 32...38 мм (пластмассовые трубки ТУ № 6.19.222.83). Загрузка позволяет удерживать прикрепленный биоценоз до 30 кг/м3. Технологическая схема трубчатого аэротенка апробирована в реальных условиях на городских сточных водах в течение трех лет. Соотношение аэрационной, сорбционной и зоны осветления составляет 30:50:20.
2.9.3. Нитрификация

Нитрификация производится в сооружениях, аналогич­ных аэротенкам. Отличие заключается в поддержании характерных для процесса параметров: органической нагрузки на активный ил менее 150 мг/(г^.сутки), возраст активного ила около 30 суток, рН более 7. Наиболее эффективны для этой цели аэротенки полного окисления.

Достоинством аэротенков полного окисления является также то, что в них протекают процессы денитрификации, эффективность которой может достигать 60-80%.

ЦНИИЭП инженерного оборудования на основе собственных разработок уже с 1974 г. начал внедрение аэротенков полного окисления, а в 1989 г. - на очистных сооружениях Зашекснинского района г. Череповца производительностью 100 тыс. м3/сутки - с использованием одностадийного процесса нитри-денитрификации, где для углубления процесса применена затопленная загрузка с прикрепленной микрофло­рой. В последние годы практическое применение этот метод находит на московских станциях аэрации. Так, на одном из блоков Люберецкой станции аэрации производительностью около 250 тыс.м3/сутки был осуществлен процесс одностадийной нитри-денитрификации /24/. Авторы не называют процесс, проходящий в аэротенке, режимом полного окисления (или продленной аэрации), но указанные технологические параметры (органическая нагрузка 130-150 мг/(г.сутки), возраст ила от 20 до 40 суток, качество очищенной воды) свидетель­ствуют о работе аэротенка в этом режиме.

При условии осуществления нитрификации в аэротенке необходимо учитывать дополнительный расход кислорода из расчета 4,6 мг О2 на 1 мг окисленного азота. Прирост беззольного вещества бактерий-нитрификаторов составляет при­мерно 0,16 мг на 1 мг окисленного азота.

На 1 мг окисленного азота используется 8,7 мг щелочности. Поэтому в сточной воде с низкой щелочностью, как это наблюдается практически во всех населенных пунктах Западно-Сибирского региона, процесс нитрификации при биологической очистке не может идти полностью, а рН воды снижается до 5 и ниже.

Для проведения глубокого процесса нитрификации наиболее рационально применение прикрепленной микрофлоры. При этих условиях обеспечивается снижение содержания аммонийного азота до 0,5 мг/л.
2.9.4. Денитрификация

Удаление из воды окисленных форм азота - нитритов и нитратов, образующихся при нитрификации, осуществляют в денитрификаторах. Денитрификаторы - резервуары различной в плане формы, в которых обеспечивается переме­шивание иловой смеси и сточной воды без подачи кислорода воздуха.

В условиях дефицита оборудования для перемешивания жидкости с легкоосаждаемой взвесью применяются комбинированные системы перемешивания: механические скребки с гидравлическими мешалками, вертикальные мешалки с погруженными лопастями. В настоящее время безусловное преимущество получили погруженные лопастные мешалки с горизонтальной осью вращения и погружные насосы осевого типа. Мешалки могут эффективно перемешивать жидкость и в коридорных резервуарах, и в цилиндрических. При этом расход мощности составляет около 1 кВт на 100 м3 жидкости при глубине резервуара до 5 м. Насосы целесообразно устанавливать в перегородках между коридорами технологических емкостей различного назначения (нитрификатор - денитрификатор - анаэробная зона и т.п.)

Денитрификацию можно осуществлять как в сооружениях со взвешенным активным илом, так и в установках с при­крепленной микрофлорой.

Для глубокого удаления соединений азота из сточных вод применяется раздельное удаление азота аммонийного в нитрификаторе и азота нитритов и нитратов - в денитрификаторе. Могут применяться различные схемы (Рис.2.15), в которых денитрификация может осуществляться в начале, в середине или в конце сооружений. Чаще всего применяется схема: денитрификатор, нитрификатор, вторичный отстойник с рециркуляцией активного ила из нитрификатора в денитрификатор, в который подается исходная сточная вода. В этом случае для глубокого удаления окисленных форм азота необходима очень высокая степень рециркуляции активного ила: расход иловой смеси из нитрификатора в денитрификатор достигает 300-400%, а циркуляционного ила из вторичного отстойника - 100% от притока сточной воды.

Процесс биологической нитрификации – денитрификации является сравнительно недорогим и экологически чистым.

В технологических схемах удаления фосфора биологическим способом используются анаэробные, аноксичные и аэробные сооружения.

Сооружения для осуществления аэробных процессов описаны выше. Анаэробные и аноксичные реакторы оформляются конструктивно и технологически как упомянутые выше нитрификаторы.

В настоящее время наибольшее применение могут найти двухпоточные схемы удаления фосфора (как правило, в комбинации с биологическим удалением азота):

- реагентное осаждение из циркуляционного потока иловой смеси - процесс Phostrip (Рис. 2.16);

- удаление с избыточным активным илом при использовании на стадии первичной обработки сточной воды ацидофикатора (Рис.2.17).

Для осуществления метода Phostrip необходимы ана­эробный реактор, уплотнитель и отстойник. В анаэробном реакторе обработке подвергается циркуляционный поток ак­тивного ила из вторичного или третичного отстойников. Продолжительность пребывания в анаэробном реакторе составляет около 6 ч по расходу циркуляционного ила, который принимается равным от 5 до 25% от среднего притока сточной воды. Иловая смесь после анаэробного реактора разделяется в уплотнителе. Осветленная вода после уплотнителя обрабатывается раствором извести дозой 150 -200 мг/л по СаО и отстаивается. Продолжительность отстаивания 1,5 ч.

При удалении фосфатов с избыточным активным илом в технологическую схему включается ацидофикатор. Ацидофикатор представляет собой анаэробный резервуар, как правило, круглой в плане формы, высота которого должна быть больше диаметра (Рис. 2.18).

Ацидофикатор может встраиваться в первичный вертикальный или радиальный отстойник, образуя отстойник-аци-дофикатор. Верхняя проточная часть рассчитывается на продолжительность отстаивания воды 2 ч, нижняя - на продолжительность обработки осадка 3-4 суток. Сточная вода подается в центральную коническую часть сооружения, постоянно перемешивая осадок, который насосами возвращается в поступающую сточную воду.

Перспективной является схема ацидофикации осадка из биокоагулятора, в который подается избыточный активный ил и происходит интенсивная сорбция активным илом органических загрязнений.

Биокоагулятором может быть аэрируемая песколовка с продолжительностью пребывания сточной воды 5-6 мин. Продолжительность отстаивания после биокоагулятоара составляет 1 ч. Регулируемое количество осадка с активным илом (до 20%) подается в ацидофикатор, рассчитанный на продолжительность пребывания до 12 ч. Часть осадка возвращается в биокоагулятор для более полного выделения грубодисперсных загрязнений, осветленная вода подается в анаэробную зону для дальнейшей очистки.












3. Источники образования осадков, их

количество и состав.
Загрязнения, находившиеся в сточных водах в относительно разбавленном виде, при очистке сточных вод задерживаются, концентрируются и образуют осадок.

В зависимости от технологической схемы очистки возможно выделить несколько видов осадков:

- осадок (отбросы) с решеток;

- осадок (песок) из песколовок;

- осадок из первичных отстойников («сырой» осадок);

- осадок из первичных отстойников с коагулянтами или флокулянтами;

- избыточный активный ил после биологической очистки в аэротенках;

- избыточная биопленка после биологической очистки в биофильтрах;

- активный ил с коагулянтами или флокулянтами;

- смеси осадков и илов.

Загрязнения сточных вод могут переходить в осадок, не изменяя своего химического состава и структуры (это осадок с решеток, из песколовок, из первичных отстойников), и с изменением состава и структуры (избыточный активный ил или избыточная биопленка, осадки после реагентной обработки воды и т.п.).

Объем образующихся в процессе очистки осадков в зависимости от принятой технологической схемы составляет 0,5-10% от объема сточной воды.

Активная реакция среды в осадках колеблется в пределах 6-8, температура - 12-20° С. Во всех видах осадка (кроме отбросов с решеток и осадка из песколовок) содержится 90-99% жидкости, которая состоит из свободной (60-70%), коллоидно – связанной (20-30%) и гигроскопической (4-10%) воды. Свободная вода отделяется от осадка простой фильтрацией или отжимом, коллоидно связанная вода может быть частично переведена в свободную при коагуляции или флокуляции или при термической обработке. Гигроскопическая вода удаляется только при сжигании осадка. Удаление из осадка только свободной воды недостаточно для того, чтобы осадок приобрел влажность, при которой его можно транспортировать на плоских поверхностях (менее 83%), и необходимо, как правило, удалять еще до 30% коллоидно связанной воды.

Влажность отбросов, снимаемых с решеток, составляет 80%, объемная масса 750 кг/м³. Осадок, задерживаемый в песколовках, состоящий в основном из минеральных частиц (песка), имеет зольность от 70 до 90%, влажность около 60%, объемную массу 1500 кг/м³.

Осадки из первичных отстойников представляют собой студенистую массу и отличаются большой неоднородностью состава, что обусловлено разнообразием условий эксплуатации очистных сооружений и канализуемого объекта. В осадке находятся частицы размерами 5-10 мм и менее 1 мкм. Большую часть этих осадков составляют органические вещества (60-70%), в них содержатся соединения железа, алюминия, кремния, кальция, магния, калия и т.д. Осадки могут содержать токсичные и канцерогенные вещества, в том числе соли тяжелых металлов, синтетические ПАВ и др. Содержание этих веществ определяется наличием в хозяйственно-бытовых сточных водах примесей производственных стоков. Из-за большого количества органического вещества осадки из первичных отстойников быстро загнивают. Средняя влажность осадка первичных отстойников 93-95%.

Размеры частиц активного ила не превышают 3 мм, а основная масса частиц (98%) имеет размер менее 1 мм. Избыточный активный ил и избыточная биопленка состоят в основном из органического вещества, количество которого в зависимости от режима работы сооружений колеблется от 65% для аэротенков полного окисления до 75% для высоконагружаемых сооружений. Влажность активного ила, удаляемого из вторичных отстойников, довольно высока: после аэротенков -99,2-99,7%, после биофильтров - 96-96,5%.

Осадок в значительной степени загрязнен патогенными бактериями, яйцами гельминтов, цистами простейших, поэтому опасен в санитарно-эпидемиологическом отношении и требует обеззараживания.

Как видно из показателей влажности, в осадках содержится большое количество воды, большая часть которой находится в связанном состоянии. Поэтому осадки обладают плохой водоотдачей. При загнивании осадков увеличивается количество коллоидных и мелкодисперсных частиц, что ведет к дальнейшему ухудшению водоотдачи.

Способность осадка отдавать воду характеризуется величиной удельного сопротивления фильтрованию, которое для осадков первичных отстойников составляет, как правило, (200-400) х 10¹⁰ см/г, хотя колебания этой величины велики -(30-1000) х 10¹⁰ см/г. Удельное сопротивление активного ила выше, колеблется от 75 х 10¹⁰ до 8000 х 10¹⁰ см/г и быстро возрастает с увеличением его концентрации. Удельное сопротивление смеси осадка первичных отстойников и активного ила ниже, чем удельное сопротивление только активного ила.

Показатель удельного сопротивления используется при расчете оборудования для обезвоживания осадка. Для вновь строящихся очистных сооружений данных об удельном сопротивлении нет и следует пользоваться указаниями нормативных документов; при реконструкции существующих сооружений для обработки осадков совершенно необходимо определить этот показатель.

Обработка и утилизация осадка в нашей стране является одной из самых острых и актуальных проблем.

Органами санитарно-эпидемиологического надзора и охраны природы предъявляются очень жесткие, часто практически невыполнимые, требования к качеству очищенной воды, которое может превышать качество воды водоема-приемника, и одновременно некоторые населенные пункты открыто сбрасывают избыточный активный ил и другой осадок в те же водоемы, что в значительной степени снижает или сводит на нет экологический эффект, получаемый при очистке сточных вод. В результате такой экологической политики многие очистные станции не имеют полной мощности сооружений по обработке осадка.

В настоящее время применяется много различных методов по обработке осадков с целью их последующего использования в хозяйственной деятельности или ликвидации. При обработке осадков достигается их стабилизация (или минерализация), обезвоживание (уменьшение объема) и обеззараживание. Применение одного какого-либо метода, как правило, не позволяет решить общую проблему, и приходится использовать сочетание методов применительно к конкретному составу сточных вод, технологической схеме очистки, условиям эксплуатации очистных сооружений и практической возможности использования осадков. В табл. 31 приведены возможности наиболее распространенных методов обработки осадков, которые следует рассматривать как отдельные процессы в схемах полной обработки осадков.

Для уменьшения объема активного ила, образующегося на очистных сооружениях, используется его уплотнение. Уплотнение одновременно с уменьшением объема приводит к увеличению удельного сопротивления и, следовательно, к снижению эффективности обезвоживания. Активный ил без уплотнения из-за его малой концентрации обезвоживать нерационально с экономической точки зрения, но учитывая, что его удельное сопротивление при уплотнении возрастает очень резко, следует выбирать оптимальную степень уплотнения. Наиболее распространенным и экономичным методом уплотнения осадка является гравитационное уплотнение в илоуплотнителях различных конструкций. Продолжительность уплотнения от 5 до 15 часов, влажность активного ила после уплотнения составляет 97-98%.

Другим способом уплотнения является флотационное сгущение, осуществляемое методом напорной флотации при непосредственном насыщении воздухом осадка или при насыщении рециркулирующей части осветленной воды. Влажность уплотненного этим методом активного ила составляет в среднем 94,5-96,5%. Флотационное уплотнение из-за относительно сложной технологии применяется редко, и расчетные параметры установок следует определять экспериментально.

Стабилизация осадка различными методами применяется для предотвращения его загнивания при хранении в естественных условиях, а также для уменьшения объема осадка в результате разложения органического вещества.

Стабилизация или минерализация органического вещества осадка может осуществляться в анаэробных условиях (метановое брожение) и в аэробных условиях (окисление органического вещества бактериями при аэрации осадка воздухом).

Методы обработки осадков

Метод	Результат обработки
	обезвоживание	стабилизация	Обеззараживание
Гравитационное уплотнение	+	-	-
Флотация	+	-	-
Анаэробное сбраживание мезофильное	_	+	-
термофильное	-	+	+
Аэробная стабилизация	-	+	-
Компостирование	-	+	+
Сушка на иловых площадках	+	-	-
Вакуум-фильтрация	+	-	-
Фильтр-прессование	+	-	-
Центрифугирование	+	-	-
Тепловая обработка	-	+	+
Термическая сушка	+	+	+
Сжигание	+	+	+

Сбраживание осадка в метантенках осуществляется в мезофильном (при 33° С) или термофильном (53° С) режимах, что определяется способом дальнейшей обработки осадка. Для нормальной работы метантенков осадок в них должен поступать равномерно и при сбраживании подогреваться до заданной температуры. Количество осадка, подаваемого ежесуточно в метантенки, должно составлять при мезофильном режиме 7-10% от объема метантенка, при термофильном режиме - 14-19% в зависимости от влажности сбраживаемого осадка, т.е. продолжительность сбраживания в мезофильных условиях 10-14 суток, в термофильных - 5-7 суток. Величина максимально возможного сбраживания для разных по химическому составу осадков в среднем составляет для осадка первичных отстойников до 53%, для активного ила - до 44%.

При сбраживании осадка в метантенках образуется метан-содержащий газ, весовое количество которого составляет примерно 1 г на 1 г разложившегося органического вещества, теплотворная способность - 5000 ккал/м3.

В состав газа входят: метан (до 70%), углекислый газ, азот, водород, окись углерода. Получаемый газ после соответствующей обработки может использоваться для получения тепла для подогрева метантенков. Термофильное сбраживание требует большего расхода тепла, а образующийся осадок плохо отдает воду и требует более тщательной подготовки к обезвоживанию, чем осадок, полученный в мезофильных условиях. С другой стороны, при термофильном сбраживании происходит обеззараживание осадка.

Сбраживание в метантенках - процесс довольно сложный в конструктивном исполнении и в обслуживании, требует больших капитальных и эксплуатационных затрат, образующийся газ взрывоопасен. Объем метантенков может достигать 25% объема всех очистных сооружений. Однако до сих пор сохранился большой удельный вес метантенков среди сооружений по обработке осадка на очистных станциях, построенных 25-30 лет назад, когда этот метод был наиболее изученным и широко применяемым.

Процессы анаэробного сбраживания до сих пор детально изучаются с целью сокращения продолжительности сбраживания, повышения выхода биогаза и увеличения в нем содержания метана, улучшения водоотдающих свойств сброженного осадка. Основными путями интенсификации технологии анаэробного сбраживания являются: оптимизация исходной влажности осадка и нагрузки на метантенки; конструктивное разделение двух свойственных процессу фаз - кислого брожения и метанового брожения - на две и более ступени; повышение температуры сбраживания и улучшение условий перемешивания содержимого метантенков.

При фазовом разделении анаэробного сбраживания на две и более ступеней общая продолжительность процесса может быть сокращена до 3-4 суток. В целом анаэробное сбраживание целесообразно применять для крупных очистных станций.

Процесс аэробной стабилизации осадка значительно проще и безопаснее анаэробных процессов и конструктивно, и в эксплуатации. Аэробная стабилизация осуществляется в резервуарах типа аэротенков при длительной аэрации осадка воздухом. При аэробной стабилизации осадки приобретают хорошую водоотдачу. Стабилизации подвергаются, как правило, активный ил или смесь активного ила с осадком первичных отстойников. Процесс при температуре около

20° С длится от 2 до 15 суток в зависимости от вида осадка. При изменении температуры на 10° С аналогично другим биологическим процессам продолжительность стабилизации изменяется в 2-2,5 раза. Длительность процесса зависит от состава осадка, температуры, интенсивности аэрации и необходимой степени распада органического вещества для получения максимальной зольности и улучшения водоотдачи. Распад органического вещества колеблется в широких пределах в зависимости от свойств осадка: от 5 до 50%.

Расход воздуха, подаваемого в аэробные стабилизаторы, принимается 1-2 м³/ч на 1 м³ объема стабилизатора. Интенсивность аэрации - не ниже 6 м³/(м2/ч) для поддержания осадка во взвешенном состоянии.

Объем аэробного стабилизатора W для активного ила определяется из соотношения:

W = GT/C

где: G - суточное количество сухого вещества осадка, подаваемого в стабилизатор, т/сутки;

Т - требуемая продолжительность сбраживания (в сутках);

С - концентрация сухого вещества,

поддерживаемая в сооружении, т/м³.

Для увеличения концентрации осадка в стабилизаторе выделяется успокоительная зона, из которой отводится иловая вода. Более высокой концентрации (до 20 г/л) можно достичь сочетанием аэробного стабилизатора и уплотнителя, связанных аналогично аэротенку и вторичному отстойнику системой возврата осадка. Влажность осадка после аэробной стабилизации 98-99%, а из уплотнителя - 96,5-97%. Такая система применена в ряде проектов ЦНИИЭП инженерного оборудования.

В аэробных стабилизаторах используется пневматическая аэрация, так как механические аэраторы частично разрушают хлопья осадка, что ухудшает его водоотдающие свойства.

После аэробных стабилизаторов осадок направляется для подсушивания на иловые площадки или на механическое обезвоживание, иловая вода - в аэротенки.

Основным, наиболее часто применяемым методом обезвоживания осадка является подсушивание его на иловых площадках. Иловые площадки еще долго будут использоваться в практике очистки сточных вод, особенно на очистных сооружениях небольшой производительности. Даже при строительстве на больших станциях цехов механического обезвоживания осадка со сложными и трудоемкими процессами иловые площадки обязательно предусматриваются как аварийные сооружения.

На иловых площадках осуществляется уплотнение осадка и удаление жидкости с поверхности, фильтрация ее через слой осадка, удаление с помощью дренажа, испарение с поверхности осадка.

Применяются различные типы иловых площадок: на естественном основании с дренажом или без дренажа, на искусственном асфальтобетонном основании с дренажом, каскадные с отстаиванием и удалением воды с поверхности.

Нагрузка на иловые площадки в зависимости от климатических условий, вида осадка, метода его предварительной подготовки и типа иловых площадок составляет 0,8-2,5 м³/м² в год.

жүктеу/скачать 1.51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: