Министерстерство образования и науки украины

Таблица 3,2

Технические характеристики осветлителей-перегнивателей

[5 / (100 – P_mud).

Допустимая скорость движения воды в зоне осветления рекомендуется 1 мм/с. Необходимо отметить, что температура осадка в септической части изменяется в зависимости от температуры сточных вод. Температура осадка отдельно стоящего перегнивателя значительно ниже, чем в осветлителе-перегнивателе. При температуре сточных вод зимой 14....16 °С, летом 18...22, в среднем за год 17,8 °С температура бродящего осадка в септической части колеблется незначительно и в среднем составляет 17,6, т.е. на 0,2 °С ниже воды, а в отдельно стоящем сооружении температура этой массы доходит до б °С, что требует дополнительных затрат для завершения процесса. Расчет осветлителя-перегнивателя ведется раздельно: вначале осветлителя, а затем септической камеры. По расчетным параметрам подбирают ти­повые осветлители – перегниватели.

Пример 1. Рассчитать осветлитель-перегниватель. Исходные данные: - концентрация взвешенных веществ 300 мг/л; Q = 1200 м3/сут; среднезимняя температура сточных вод 12 °С; количество обслуживае­мого населения 6000 чел. при норме 200 л/сут.

Количество сухого осадка, образующегося в осветлителе, при эффекте осветления 70 % составит

где Q – количество сточных вод, м³/сут; С – концентрация взвешенных веществ, мг/л; Э – эффект работы осветлителя, %;

n – количество сооружений (принимаем n = 2 шт);

или при переводе на осадках с содержанием 95 % воды

Требуемый объем перегнивателя при среднезимней температуре вод 12 ⁰С и дозе загрузки 1,7 %:

где d – доза загрузки;

м³.

Объем камеры брожения должен быть увеличен на 70 % для сбраживания биологической пленки после высоконагружаемых биофильтров:

Для определения диаметра осветлителя-перегнивателя находим необходимый соответствующий объем осветления при 20-минутном осветлении:

Общий объем W_об = 294 + 19,5 = 313,5 м³

При очистке сточных вод широко применяется стабилизация осадка преимущественно активного ила в аэробных условиях. Это можно объяснить простотой конструкций реактора и аппаратурного оформления. Сооружение аэробной стабилизации проще, чем анаэробной, как в строительстве, так и в управлении процессом.

Аэробная стабилизация - это процесс окисления органических веществ в присутствии микроорганизмов и кислорода атмосферного воздуха, вводимого принудительно. Процесс аэробной стабилизации осадка с точки зрения кинетики распада органики аналогичен процессу окисления органических загрязнений в аэротенке. Поскольку данное сооружение работает на полное окисление, уместно для описания механизма процесса применение уравнения Моно, в котором именно учитывается сам процесс окисления.

Перечисленные преимущества делают приемлемым процесс аэробной стабилизации осадка для расходов до 1400 м³/сут, но согласно [5; 12] его можно применять для больших расходов. Поскольку продолжительность процесса зависит от начальной концентрации по БПК и объема образующегося осадка, то для малых расходов стабилизаторы получаются малыми и легко эксплуатируемыми. Продолжительность стабилизации осадка вторичных отстойников зависит от применяемо­го в аэротенках режима, т.е. при длительной аэрации активный ил уже частично проходит минерализацию и в стабилизаторы поступает с малыми начальными концентрациями, что уменьшает время его обработки. И наоборот, если время аэрации в аэротенках принято малым, то продолжительность стабилизации увеличивается. Таким образом, после биофильтров продолжительность стабилизации должна быть большем, чем после реакторов биологической очистки, работающих с активным илом.

Продолжительность стабилизации значительно увеличивается при совместной обработке осадка из первичных и вторичных отстойников в связи с изменением качества и количества вносимой органики. Так, согласно [5; 8; 12] продолжительность процесса стабилизации ограничена: для неуплотненного активного ила 2...5 сут; смеси осадка первичных отстойников и неуплотненного активного ила 6...7 сут; смеси осадка и уплотненного активного ила - 8...12 сут. Эти данные справедливы при оптимальной температуре 20 °С.

На процесс стабилизации осадков, как и на процесс биологического изъятия загрязнений, влияет наличие токсических, агрессивных и трудноокисляемых веществ концентраций больше допустимых.

Оптимальными считается температурный режим 20 °С; при снижении температуры до 8 °С процесс затухает, его продолжительность увеличивается в 2,5 раза, ухудшается водоотдача. Аэробную стабилизацию можно осуществить в любом открытом сооружении, имеющемся на территории очистных сооружений: в отстойниках, уплотнителях. В качестве аэраторов для малых расходов целесообразны механические аэраторы-турбинные или струйные. Расчета эраторов аналогичен рекомендованным ранее (подразд. 4.4). Использовать пневматическую аэрацию неэкономично. При расчете аэраторов расход воздуха рекомендуется принимать 1...2 м³ при необходимости и более на 1 м³ обрабатываемого осадка за 1 ч. Уплотнение стабилизированного ила на малых станциях неэкономично. При аэробной стабилизации кишечная палочка уничтожается на 99 %, а яйца гельминтов не погибают, поэтому при больших объемах осадка в процессе тепловой обработки применяют дегельминтизацию. Использовать стабилизированный осадок в качестве удобрения не рекомендуется.

Для малых расходов процесс аэробной стабилизации необходимо контролировать по водоотдаче, т.е. по удельному сопротивлению осадка. Не всегда целесообразно увеличение продолжительности стабилизации, поскольку длительная аэрация измельчает частицы осадка и ухудшает их водоотдачу.

При минимальных значениях удельного сопротивления стабилизация будет неполной, поэтому при подсушке на иловых площадках осадок может загнивать, а это ухудшает его водоотдачу. Для исключения заболачивания иловых площадок устраивают дренаж. Осадок на современных малых очистных станциях стабилизируется применением биологических реакторов, работающих в режиме аэротенков -осветлителей со взвешенным слоем. В этих сооружениях в зоне взвешенного слоя происходит глубокое окисление, минерализация накопившихся загрязнений. Этот процесс аналогичен процессу стабилизации осадков (активного ила) после вторичных отстойников. Активный ил из взвешенного слоя имеет хорошую водоотдачу, иловые площадки работают успешно. При относительно больших объемах осадков необходимо устройство стабилизаторов, однако значительное содержание воды в активном иле и осадке создает определенные трудности, что удорожает схему очистки. При соответствующем обосновании для больших значений прироста активного ила может оказаться выгодным устройство илоуплотнителей.

Аэробная стабилизация на расход 1400 м³/сут применяется по технологической схема, предусматривающей строительство в одном блоке с аэротенком и вторичным отстойником блока аэробной стабилизации, совещенного с уплотнителем. В аэробный стабилизатор одновременно подается осадок с первичного отстойника и активный ил со вторичного. После аэробной стабилизации в течение 5...8 сут смесь уплотняется, в течение 1,5...2 ч и направляется на иловые площадки для подсушивания. После подсушки смесь компостируется в бурты на срок до 2...3 мес. Нагрузка на иловые площадки с искусственным основанием и с дренажом при влажности осадка 97 % может быть принята до 2,5 м³/м². год). Надиловая вода из илоуплотнителя с концентрацией взвешенных веществ 100 мг/л и дренажная вода от иловых площадок направляется на повторную очистку в аэротенки. На больших станциях целесообразно применять сооружения механичеcкого обезвоживания. Рабочая температура и эффект обработки в стабилизаторе поддерживаются подачей сточных вод их первичных отстойников. Осадки, обработанные аэробной стабилизацией, подсыхают на иловых площадках быстрее, чем после анаэробного сбраживания. При выборе способа обработки осадков необходимо учитывать и тот факт, что если при анаэробной обработке в метантенках происходит дегельминтизация, то при аэробной обработке этот вопрос необходимо решать отдельно. Для малых расходов в этом случае применяют компактные установки, работающие аналогично реакторам, изображенным на рис. 4.31. Такая установка может быть изготовлена из бетона и металла; это резервуар с горизонтальной перегородкой, обеспечивающей два яруса: нижний - камера сбраживания осадка и активного ила, поступающего с верхнего яруса из вторичного отстойника. Верхний ярус работает в режиме аэротенка-осветлителя. Аэрация осуществляется механическим импеллерным аэратором как в зоне аэротенка, так и в каюре сбраживания. Неочищенные сточные вода поступают в приемную камеру и далее в камеру сбраживания, где взвешенные вещества отделяются от сточных вод. В верхней части камеры сбраживания вода насыщается кислородом механическим аэратором и смешивается с активный илом, который в осветлителе отделяется, Отстоянная вода уходит вне сооружения, а активный ил возвращается в камеру сбраживания. Удаляется избыточный ил один раз в два года. Второй способ предотвращения инфекционной опасности аэробно. обработанного осадка - его компостирование. Расчет сооружений аэробной стабилизации заключается в определении рабочего объема сооружения, а остальные строительные параметры подбирают конструктивно. Объем реактора определяют продолжительностью аэробной стабилизации по формуле

t₁ = t201,08T - 20, где t20 = 1 + 5L;

L - нагрузка по органике, г БПК/ г ила в сутки; Т- расчетная температура, °С.

При стабилизации смеси осадков из первичных и вторичных отстойников продолжительность процесса определяют по формуле где t₃ - продолжительность стабилизации активного ила; В - соотношение по массе количества осадка из первичных отстойников к количеству избыточного ила.

Необходимое количество воздуха на стабилизацию активного ила определяют по формуле:

[м³ /сут],

где q - удельный расход кислорода, кг/кг, органического вещества активного ила, принимаемый в зависимости от концентрации осадка:

Концентрация осадка, г/л... до 15 15...20 20...25 30 и выше

Коэффициент К2 ............... 0,75 0,65 . О,55...0,5 0,4...0,3 ...0,6

Остальные данные аналогичны расчету объема воздуха в аэротенках. Удельный расход кислорода при стабилизации смеси активного ила и осадка из первичных отстойников определяется по формуле:

Q = 500 м³/сут.

Определяем продолжительность процесса стабилизации при 20 ⁰C и при L = 0,06 г/(г^.ч ) = 1,4 г/(г^.сут );

сут;

при температуре 15 ⁰С

Объем избыточного ила (ориентировочного) составит:

Тогда

Объем стабилизатора м³.

Подбираем емкость цилиндрической формы с механической аэрацией диаметром 1,5 и высотой 1,4 м. Определяем необходимое количество воздуха. Для этого рассчитываем удельный расход кислорода

г/сут.

Тогда

Концентрация взвешенных веществ – 300 мг/л; Q = 1000 м³/сут.

Находим продолжительность стабилизации при Т = 20 ⁰С и L = 0,08 г/(г^. ч) ~ 1,92 г/(г^.сут):

сут, тогда общая продолжительность

сут.

Необходимый объем реактора

Тогда объем реактора м³.

Удельный расход кислорода для окисления активного ила

кг/кг.

Удельный расход кислорода для стабилизации смеси составит

Значительное место в общей схеме обработке сточных вод занимает вопрос обезвоживания осадков. Для этого применяют механическое обезвоживание на вакуум – фильтрах, фильтр – прессах и центрифугах, а также на иловых площадках в естественных условиях.

При производительности более 60-100 м³/сут стабилизированный осадок необходимо подсушивать на иловых площадках до влажности 55...70 %, что позволяет грузить его в машины для вывоза. При устройстве иловых площадок уровень грунтовых вод должен быть на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт, и соответствующие грунты, обеспечивающие фильтрацию. Строительную глубину карт принимают 0,7...1,0 м, ширину валиков по верху не менее 0,7 м (при использовании механизмов (- 1,8...2 м), уклон подающих труб или лотоков - по расчету с учетом самоочищающих транспортных скоростей с уклоном не менее 0,01. Количество карт, как правило, должно быть не менее Двух или четырех. Подсушивание стабилизированных осадков с влажностью 90 % из септической части двухъярусных отстойников и несброженного активного ила с влажностью 99,5 % обеспечивает влажность 70-75% и ниже. Ширину карт рекомендуется принимать: на мелких станциях не более 10 м, а на больших ее увеличивают до 35...40 м. Размеры карт назначают из расчета обеспечения разового выпуска (как минимум) толщиной налива 0,25...0,3 м летом, 0,5 м зимой.

Интенсивность (скорость) подсушивания увеличивают перелопачиванием осадка. Удовлетворительная работа иловых площадок дости­гается правильным определением нагрузок на единицу поверхности.

Среднегодовые параметры принимаются: по температуре воздуха 3...6 °С, по количеству атмосферных осадков до 500 мм/м³ на 1 м² площадки в год. При данных параметрах нагрузку на иловые площадки следует принимать по табл. 4.59.