|
|
айрация воды. Аэробные стабилизаторы область применения, конструкция и принцип работы
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Водоснабжения
и водоотведения
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Водоотведение»
на тему: «Аэробные стабилизаторы область применения , конструкция и принцип работы»
КГАСУ ИСТИЭС 3 РФ 21
Разработал: ст. группы 8ТВ02 ______________Фаттахов Л.А.
защищен___________________
с оценкой__________________ Проверил:
_______________Хисмеева Л.Р.
Казань, 2021
Содержание Введение 5 1.Принцип работы аэробной стабилизации 6 Аэробная стабилизация – это сложный биохимический процесс, в результате которого происходит распад (окисление) основной части органических беззольных веществ осадка в результате жизнедеятельности аэробных микроорганизмов в присутствии кислорода воздуха. Оставшееся органическое вещество осадка является стабильным – неспособным к последующему разложению (загниванию). Для этого обрабатываемые осадки в течение нескольких суток аэрируются воздухом.[1] 6 Аэробной стабилизации могут подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников. При стабилизации только активного ила процесс можно рассматривать как завершающую ступень очистки сточных вод, когда при минимуме растворенных питательных веществ происходит самоокисление 40 клеточного вещества микроорганизмов. В этом случае продолжительность стабилизации ила связана с его возрастом. Чем больше возраст ила, тем короче период стабилизации. При стабилизации смеси ила с осадком происходит выделение ферментов, катализирующих окисление экзогенных субстратов осадка. Степень распада органического вещества и продолжительность процесса зависят от соотношения количеств сырого осадка и активного ила, концентрации органических веществ, интенсивности аэрации, температуры и пр. 6 Продолжительность аэрации надлежит принимать: для неуплотненного активного ила 2–5 сут., для смеси осадка первичных отстойников и неуплотненного ила 6–7 сут., для смеси осадка и уплотненного ила 8– 12 сут. (при температуре 20С). При повышенной температуре осадка продолжительность аэробной стабилизации надлежит уменьшать, а при меньшей увеличивать [2]. 6 Расход воздуха на аэробную стабилизацию следует принимать 1– 2 м 3 /ч на 1м3 емкости стабилизатора в зависимости от концентрации осадка, соответственно, 99,5–97%. При этом интенсивность аэрации должна быть не менее 6 м 3 /(м 2 ∙ч) [6]. 6 Аэробная стабилизация осадков осуществляется в обычных аэротенках или в аэротенках, совмещенных с отстойниками. По сравнению с анаэробной стабилизацией процесс аэробной стабилизации более прост конструктивно и не взрывоопасен; более устойчив к изменению качественного состава осадков; обеспечивает получение биологически стабильных продуктов, хорошие показатели водоотдачи вследствие более низкого удельного сопротивления; более экономичный при производительности очистных сооружений до 50–100 тыс. м 3 /сут., но зависит от схемы обработки осадков; осадок, стабилизированный в аэробных условиях, гораздо легче обезвоживается, чем анаэробно сброженный. 7 7 Рис. 1. Схемы процесса аэробной стабилизации ила [6]: 7 К1 – поступающие стоки; М4 – биохимически очищенные стоки; П2 – пульпа; К4.1 – фугат; К4.3 – сливная вода; К5.1 – сгущенная стабилизированная смесь; К5.2 – стабилизированная смесь; К5.3 – рециркуляционный активный ил; К5.4 – уплотненный избыточный активный ил; К5.5 – избточный активный ил; К5.6 – обезвоженная стабилизированная смесь; К6.1 – сырой осадок; К6.2 – обезвоженный сырой осадок; 1 – решеткадробилка; 2 – песколовка; 3 – аэротенк; 4 – вторичный отстойник; 5 – стабилизатор; 6 – первичный отстойник; 7 – илоуплотнитель; 8 – центрифуга 43 Для минерализованных осадков следует предусматривать дальнейшую обработку так же, как для осадков, сброженных в мезофильных условиях. 8 2.Виды и принцип работы аэротенков 8 Поступающие в аэротенк сточные воды перемешиваются с активным илом с помощью пузырьков воздуха, подаваемого через аэрационную систему, состоящую из аэраторов разного типа. При этом происходит насыщение смеси кислородом, который необходим для жизнедеятельности популяции микроорганизмов, составляющих биомассу активного ила. Они поглощают до 85% растворённой органики. Биомасса в резервуаре увеличивается за счёт их питания и размножения. С помощью постоянного перемешивания создается равномерная концентрация кислорода по объёму резервуара. С его помощью бактерии превращают отходы в углекислый газ и воду.[4] 8 На выходе из аэротенка вода, содержащая минимальное количество растворённой органики, вместе с осадком, который образуется в процессе жизнедеятельности микроорганизмов и бактерий, проходит через систему отстойников. Осадок из вторичных отстойников направляется в перегниватель, а затем восполняет количество активного ила. После конечного отстойника чистая вода сбрасывается в водоём.[4] 8 Принцип действия механических аэраторов заключается в захватывании воздуха с поверхности при перемешивании жидкости, пневматических – в подаче воздуха от компрессора. Комбинированные аэраторы позволяют с помощью механических устройств дробить воздушные потоки в воде. 8 Основные факторы, влияющие на систему очистки: температурный режим; непрерывность поступления исходной воды; степень насыщения кислородом; отравляющие вещества; уровень кислотности среды. 9 2.1Принцип работы аэротенка-смесителя 9 Технологическими особенностями аэротенка-смесителя (конструкции проф. Н. А. Базякиной) являются рассредоточенная подача очищаемой воды и активного ила и рассредоточенный отвод иловой смеси по всей длине сооружения, что обеспечивает моментальное перемешивание сточных вод и активного ила, поддерживает постоянными состав иловой смеси и скорость процесса окисления во всем объеме аэротенка. 9 11 Рис. 3. Аэротенк-вытеснитель 11 3.Преимущества и недостатки аэротенков 12 Заключение 14 . 14 Список литературы 15 1.Курбатов В.Л., Римшин В.И. / Практическое пособие Инженера строителя. / Изд. Студент 2012г. 15 2.Римшин В.И., Екимов В.К., Кустикова Ю.О. / Городские инженерные сооружения / методические указания для студентов. 15 3.Очистка производственных сточных вод : Учеб. пособие для ВУЗов/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.И. Лесков, Ю.В. Воронов; Под ред. С. В. Яковлева.-2ое изд., перераб. и доп. - М.:Стройиздат, 1985-335 с., ил. 15 4.Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Жуков В.Н., Филин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках.-М.:Стройиздат, 1973-223 с. 15 5. Поруцкий Г.В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств.-М.:Химия, 1975-256 с. 15 6. Очистка сточных вод // Экология: учебное пособие / под ред. проф. В.В. Денисова. - 2-е изд., исправленное и дополненное. - М.; Ростов-на-Дону, 2004. - 512 с. 15
Введение
Аэробная стабилизация осадков сточных вод – процесс окисления эндогенных и экзогенных органических субстратов в аэробных условиях. В отличие от анаэробного сбраживания аэробная стабилизация протекает в одну стадию. Аэробной стабилизации может подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников. При стабилизации только активного ила процесс можно рассматривать как завершающую ступень очистки сточных вод, когда при минимуме растворенных питательных веществ происходит самоокисление клеточного вещества микроорганизмов.
Принцип работы аэробной стабилизации
Аэробная стабилизация – это сложный биохимический процесс, в результате которого происходит распад (окисление) основной части органических беззольных веществ осадка в результате жизнедеятельности аэробных микроорганизмов в присутствии кислорода воздуха. Оставшееся органическое вещество осадка является стабильным – неспособным к последующему разложению (загниванию). Для этого обрабатываемые осадки в течение нескольких суток аэрируются воздухом.[1]
Аэробной стабилизации могут подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников. При стабилизации только активного ила процесс можно рассматривать как завершающую ступень очистки сточных вод, когда при минимуме растворенных питательных веществ происходит самоокисление 40 клеточного вещества микроорганизмов. В этом случае продолжительность стабилизации ила связана с его возрастом. Чем больше возраст ила, тем короче период стабилизации. При стабилизации смеси ила с осадком происходит выделение ферментов, катализирующих окисление экзогенных субстратов осадка. Степень распада органического вещества и продолжительность процесса зависят от соотношения количеств сырого осадка и активного ила, концентрации органических веществ, интенсивности аэрации, температуры и пр.
Продолжительность аэрации надлежит принимать: для неуплотненного активного ила 2–5 сут., для смеси осадка первичных отстойников и неуплотненного ила 6–7 сут., для смеси осадка и уплотненного ила 8– 12 сут. (при температуре 20С). При повышенной температуре осадка продолжительность аэробной стабилизации надлежит уменьшать, а при меньшей увеличивать [2].
Расход воздуха на аэробную стабилизацию следует принимать 1– 2 м 3 /ч на 1м3 емкости стабилизатора в зависимости от концентрации осадка, соответственно, 99,5–97%. При этом интенсивность аэрации должна быть не менее 6 м3 /(м2 ∙ч) [6].
Аэробная стабилизация осадков осуществляется в обычных аэротенках или в аэротенках, совмещенных с отстойниками. По сравнению с анаэробной стабилизацией процесс аэробной стабилизации более прост конструктивно и не взрывоопасен; более устойчив к изменению качественного состава осадков; обеспечивает получение биологически стабильных продуктов, хорошие показатели водоотдачи вследствие более низкого удельного сопротивления; более экономичный при производительности очистных сооружений до 50–100 тыс. м 3 /сут., но зависит от схемы обработки осадков; осадок, стабилизированный в аэробных условиях, гораздо легче обезвоживается, чем анаэробно сброженный.
Рис. 1. Схемы процесса аэробной стабилизации ила [6]:
К1 – поступающие стоки; М4 – биохимически очищенные стоки; П2 – пульпа; К4.1 – фугат; К4.3 – сливная вода; К5.1 – сгущенная стабилизированная смесь; К5.2 – стабилизированная смесь; К5.3 – рециркуляционный активный ил; К5.4 – уплотненный избыточный активный ил; К5.5 – избточный активный ил; К5.6 – обезвоженная стабилизированная смесь; К6.1 – сырой осадок; К6.2 – обезвоженный сырой осадок; 1 – решеткадробилка; 2 – песколовка; 3 – аэротенк; 4 – вторичный отстойник; 5 – стабилизатор; 6 – первичный отстойник; 7 – илоуплотнитель; 8 – центрифуга 43 Для минерализованных осадков следует предусматривать дальнейшую обработку так же, как для осадков, сброженных в мезофильных условиях.
Виды и принцип работы аэротенков
Поступающие в аэротенк сточные воды перемешиваются с активным илом с помощью пузырьков воздуха, подаваемого через аэрационную систему, состоящую из аэраторов разного типа. При этом происходит насыщение смеси кислородом, который необходим для жизнедеятельности популяции микроорганизмов, составляющих биомассу активного ила. Они поглощают до 85% растворённой органики. Биомасса в резервуаре увеличивается за счёт их питания и размножения. С помощью постоянного перемешивания создается равномерная концентрация кислорода по объёму резервуара. С его помощью бактерии превращают отходы в углекислый газ и воду.[4]
На выходе из аэротенка вода, содержащая минимальное количество растворённой органики, вместе с осадком, который образуется в процессе жизнедеятельности микроорганизмов и бактерий, проходит через систему отстойников. Осадок из вторичных отстойников направляется в перегниватель, а затем восполняет количество активного ила. После конечного отстойника чистая вода сбрасывается в водоём.[4]
Принцип действия механических аэраторов заключается в захватывании воздуха с поверхности при перемешивании жидкости, пневматических – в подаче воздуха от компрессора. Комбинированные аэраторы позволяют с помощью механических устройств дробить воздушные потоки в воде.
Основные факторы, влияющие на систему очистки: температурный режим; непрерывность поступления исходной воды; степень насыщения кислородом; отравляющие вещества; уровень кислотности среды.
Принцип работы аэротенка-смесителя
Технологическими особенностями аэротенка-смесителя (конструкции проф. Н. А. Базякиной) являются рассредоточенная подача очищаемой воды и активного ила и рассредоточенный отвод иловой смеси по всей длине сооружения, что обеспечивает моментальное перемешивание сточных вод и активного ила, поддерживает постоянными состав иловой смеси и скорость процесса окисления во всем объеме аэротенка.
Аэротенки-смесители можно использовать для очистки высококонцентрированных сточных вод (БПКполн до 1000 мг/л при рН6—9), в них меньше сказывается влияние токсических веществ и резких колебаний расходов. В связи с этим аэротенки-смесители рекомендуется применять для очистки городских сточных вод с примесью значительного количества промышленных сточных вод, содержащих токсические органические вещества в допускаемых пределах.
Для очистки высококонцентрированных сточных вод аэротенки-смесители целесообразно применять в качестве первой ступени, а эротенки- вытеснители — на второй ступени.
Рис.2. Аэротенк - смеситель
Гипрокоммунводоканалом разработан аэротенк-смеснтель, состоящий из двух коридоров, один из которых является регенератором, " а другой — собственно аэротенком. Регенератор отделен от аэротенка легкой стенкой из волнистого шифера. Длина коридора аэротенка 135, ширина 9, рабочая глубина 5 м. Рассредоточенная подача сточной воды осуществляется через отверстия с щитовыми затворами, расположенными на расстоянии 40 м друг от друга.
У водоканал проектом разработан аэротенк-смеситель объемом 22 тыс. м3 для биологической очистки бытовых и производственных сточных вод химического комбината с БПКполн поступающей смеси порядка 450 мг/л, рассчитанный на пребывание в нем сточной жидкости в течение 20 ч. Аэротенк — двухсекционный, четырехкоридорный с размерами секции 118.5Х Х24, рабочей глубиной 4 м оборудован 88 аэраторами турбинного типа АМТ-10 (М792) производительностью по кислороду 9,6—11,3 кг/ч каждый
Принцип работы Аэротенка-вытеснителя
Аэротенки-вытеснители, в отличие от аэротенков других типов представляют собой сооружения, в которых очищаемая сточная вода постепенно перемещается от места впуска к месту ее выпуска. При этом практически не происходит активного перемешивания поступающей сточной воды с ранее поступившей. Процессы, протекающие в этих сооружениях, характеризуются переменной скоростью реакции, поскольку концентрация органических загрязнений уменьшается по ходу движения воды. Аэротенки-вытеснители весьма чувствительны к изменению концентрации органических веществ в поступающей воде, особенно к залповым поступлениям со сточными водами токсических веществ, поэтому такие сооружения рекомендуется применять для очистки городских и близких по составу к бытовым промышленных сточных вод. При отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и содержания токсических. веществ вместо аэротенков-смесителей предпочтительнее применять аэротенки-вытеснители, которые отличаются меньшим объемом и простотой конструкции. Типовые проекты аэротенков-вытеснителей с большим диапазоном производительностей (объемов) разработаны ЦНИИЭП инженерного оборудования.
Рис. 3. Аэротенк-вытеснитель
Используются для очистки городских и хозяйственно-бытовых промышленных стоков. С одного конца аэротенка подается активный ил и загрязнённая вода, которые по мере своего продвижения перемешиваются под действием аэраторов и направляются к выходу из резервуара. Скорость реакции расщепления органической массы снижается по мере продвижения, так как количество органики уменьшается. На выходе очищенная вода поступает в отстойники, а иловая смесь выводятся через выходное отверстие для дальнейшего использования.
Главный недостаток в снижении качества очистки при резком изменении содержания органики и токсичных веществ. При равномерном поступлении стоков использование аэротенков вытеснителей предпочтительнее в силу небольших объёмов и простоты конструкции. Они подразделяются на секционированные и коридорные.
Первые применяются в аэротенках длиной свыше 60 м. Через равные промежутки коридоры разделены перегородками, чтобы предотвратить изменение направления перемещения исходной воды.
Коридорными называются аэротенки-вытеснители при соотношении ширины резервуара к его длине 1:50. Если ширина составит 6 м, то длина соответственно 300 м, при ширине 9 м, длина не менее 450 м. Для компактности делают двухкоридорные аэротенки, если резервуар занимает более половины объёма очистных сооружений. Применение трёхкоридорных конструкций позволяет работать без регенерации ила.
Преимущества и недостатки аэротенков
Основные преимущества установки: высокое качество очищения стоков с большой скоростью; компактность в сочетании с простотой конструкции; полная загрузка оборудования; не нужно утеплять объект, так как окислительно-восстановительные реакции идут с выделением большого количества тепла; нет неприятного запаха.
Минусы: высокая стоимость; затраты электроэнергии на систему аэрации; необходимость в эксплуатационном персонале для обслуживания.
Для нормального функционирования аэротенков необходима непрерывная подача сточных вод с растворёнными органическими веществами для питания микроорганизмов. С остановкой системы при отсутствии кислорода начинаются процессы гниения, аэробные микроорганизмы погибают.
При снижении подачи воздуха, возможно образование залежей. Минимальная концентрация кислорода для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов должна быть выше 0,2 мг/куб.дм, для эффективной биохимической очистки – 0,5 мг/куб.дм.
Система аэрации подбирается ещё на стадии проектирования. Расчёт объёма аэротенков определяется на калькуляторе из произведения максимального расхода в час пиковой загрузки на время пребывания стоков в резервуаре. На скорость и качество очищения влияет величина пузырьков воздуха, подаваемого из компрессора. Чем меньше их размер, тем качественнее проходит процесс окисления. Происходит активный прирост биомассы, микроорганизмы лучше переносят воздействие отравляющих веществ. С другой стороны мелкопузырчатая фракция не позволяет в достаточной степени обеспечить перемешивание активного ила, что приводит к появлению залежей в «мёртвых зонах».
Для увеличения интенсивности перемешивания на стенках аэротенка устанавливаются побудительные сопла, создающие турбулентную циркуляцию потоков. Они увеличивают скорость подъема мелких пузырьков и сокращают время взаимодействия стоков и активного ила. Аэротенки с настенной системой аэрации работают эффективнее моделей с аэрационной установкой на дне резервуара.
Заключение
В ходе выполнения данной работы были рассмотрены устройство и принципы работы аэротенков, их конструктивные особенности. Не мало важную роль в эффективности работы и сроке службы аэротенков играет их правильное проектирование.
Большинство канализационных очистных сооружений в нашей стране запроектированы и построены под технологии, не способные обеспечить качество очистки на уровне современных требований. Инициатива и предпринятые действия правительства в задачах водоочистки, разработка и принятие новых законов и постановлений, направлены на то, чтобы руководители производственных предприятий, локальных очистных сооружений и централизованных комплексов очистки сточных вод ускорили решение задачи по обеспечению требуемого качества очищенной воды в соответствии с действующими нормативами. А для этого следует осуществлять реконструкцию действующих очистных сооружений применяя современные технологии, а также реализовывать строительство новых сооружений.
.
Список литературы
Курбатов В.Л., Римшин В.И. / Практическое пособие Инженера строителя. / Изд. Студент 2012г.
Римшин В.И., Екимов В.К., Кустикова Ю.О. / Городские инженерные сооружения / методические указания для студентов.
Очистка производственных сточных вод : Учеб. пособие для ВУЗов/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.И. Лесков, Ю.В. Воронов; Под ред. С. В. Яковлева.-2ое изд., перераб. и доп. - М.:Стройиздат, 1985-335 с., ил.
Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Жуков В.Н., Филин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках.-М.:Стройиздат, 1973-223 с.
Поруцкий Г.В. Биохимическая очистка сточных вод органических производств.-М.:Химия, 1975-256 с.
Очистка сточных вод // Экология: учебное пособие / под ред. проф. В.В. Денисова. - 2-е изд., исправленное и дополненное. - М.; Ростов-на-Дону, 2004. - 512 с.
|
|
|
Скачать 201 Kb.