С. С. Душкин, Г. И. Благодарная
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
ТЕМА 11. Эксплуатация сооружений механической очистки сточных вод 11.1. Решетки Эффективность работы решеток оценивается по частоте отказов, проис- шедших вследствие закупорок рабочих зазоров и трубопроводов отбросами. Особенно ощутимо влияние отбросов при обезвоживании осадка на центрифу- гах, сепараторах, очистке сточных вод в тонкослойных отстойниках. Основной рабочий параметр - скорость движения воды в прозорах решет- ки в пределах 0,8- 1,0 м/с - обусловлен разными причинами. Верхний предел предопределен продавливанием и проскоком отбросов через решетку и носит технологический характер. Нарушение eгo непосредственно увеличивает число 119 отказов. Нижний предел скорости связан с возможным накоплением песка и тяжелых минеральных примесей в канале перед решеткой, который работает в условиях пониженной скорости по сравнению с самоочищающей скоростью движения сточных вод. С технологической точки зрения небольшие скорости подвода отбросов к решетке благоприятствуют их задержанию. Если на очистной станции организовать периодическую гидродинамиче- скую прочистку каналов (брандспойтами) перед решетками, то возможно сни- зить скорость подвода отбросов и повысить эффект их задержания. Существенное значение имеет улавливание волокнистых материалов - ни- ток, бечевок, тряпья, искусственного волокна, которые являются причиной об- разования плотных тромбов, формирующихся путем фильтрования воды через проницаемый первичный cгycтoк отбросов. Задержание волокнистых материа- лов требует изменения подхода к процеживанию сточных вод и применению методов намывного фильтрующего слоя. Проскок отбросов снижается при подводе сточных вод под углом к пря- моугольным стержням. Опыт работы решеток, установленных последовательно друг за другом, показывает, что на второй решетке задерживается до 50 % по объему отбросов, проскочивших через первую решетку. Количество задержи- ваемых отбросов увеличивается при повышении их содержания в сточных во- дах. Приведенные факты свидетельствуют о несовершенстве применяющегося оборудования и необходимости его модернизации. Анализ состава задержанных отбросов вскрывает очевидную тенденцию увеличения количества отбросов из полимерных пленок, полиэтилена, легких пластмасс, которые не сбраживаются и не направляются в метантенк. Меняют- ся условия дробления этих пластичных материалов. Пластмассовые пробки за- бивают отверстия решеток-дробилок, прочно закупоривают пазухи и рабочие зазоры механизмов и оборудования. С этих позиций разумно рассмотреть целе- сообразность дробления отбросов и их сбраживания. При удалении отбросов контейнерами отпадает необходимость также в их сортировке, трудоемкой и негигиеничной ручной операции. 120 В обязанности эксплуатационного персонала входит наблюдение за рабо- той механизмов, проверка целостности рабочих opгaнoв, своевременное вклю- чение и выключение рабочих и резервных aгpeгaтoв. Включение и выключение решеток может производиться с мecтнoгo диспетчерского пункта по изменению притока сточных вод. Решетки-дробилки проверяются и осматриваются в часы минимального притока воды при выключенном приводе. Все виды профилактических работ на решетках-дробилках проводят при соответствующем обеспечении техники безопасности. 11.2. Песколовки Песок в сточных водах может находиться в свободном состоянии и в ме- ханически связанном виде, когда он является составной частью aгpeгaтa, со- стоящего из смеси твердых органических примесей и песка. Aгpeгaтнo не свя- занный песок задерживается в песколовках, рассчитанных на осаждение чисто- го песка под действием сил гравитации. Механически связанный песок осажда- ется вместе с окружающей eгo массой aгpeгaтa и вследствие этого имеет более низкую гидравлическую крупность. Для выделения связанного песка необхо- димо разрушение aгpeгaтa. Соотношение между массой свободного и связанно- го песка может быть определено путем отстаивания неосветленной пробы сточных вод в покое: свободный песок осаждается относительно быстро (t = h/u 0 , т.е. за 27 с, при высоте цилиндра 500 мм и гидравлической крупности частиц 18,7 мм/с), в то время как связанный песок отделится за относительно больший промежуток времени. Отмывка чистой водой проб осадка, отобранно- го из цилиндра (емкости) через 30 с и через 5, 10, 15, 30 мин, может дать при- мерную картину вида связи песка с твердыми примесями. Песколовки, рассчитанные на задержание связанного песка, имеют большую длину (в зарубежной практике до 60-90 м) либо включают в технологический процесс узел отмывки песка. Разрушение агpeaтoв обычно производится путем аэрации (аэрируемые песколовки) либо возмущением потока жидкости. Пере- мешивание сточных вод мешалками, насосами, в том числе водоструйными, 121 обеспечивает отмывку песка. Такой же результат может дать гидромеханическое возмущение потока в ершовых смесителях, распределительных чашах, в зазорах полупогруженных щитов и других запорно-регулирующих устройствах. Дли- тельность воздействия возмущения, по аналогии с аэрируемыми песколовками, должна составлять 90-150 с; эта величина может быть определена эксперимен- тально на стенде с заранее установленным градиентом скорости. Достаточно просто выражать результаты в виде числа Кемпа. На полноту изъятия песка, помимо естественных свойств частиц и агpeгaтов, существенное влияние оказывает структура потоков жидкости в пес- коловках. Несовершенство гидравлического режима проявляется в резкой не- равномерности распределения скорости движения воды в живом сечении пес- коловки, наличии транзитных потоков и образовании малоподвижных зон. Оценка гидравлического совершенства сооружения производится методом трассирования с последующим выражением результатов в виде коэффициента объемного использования либо другого показателя, образуемого на основе ма- тематической обработки кривой отклика. Результаты трассирования сооружения связывают с элементами распреде- лительных систем и геометрическими размерами песколовок либо с гидравли- ческой крупностью песка в тех случаях, когда существенно изменяется ско- рость движения воды. Среднесуточные, среднесменные и разовые пробы не гарантируют полу- чение достоверного результата. Достаточно надежные результаты могут дать постоянные анализы осадка первичных отстойников на содержание песка. Ана- лизы целесообразно проводить путем отмывки песка в сосудах с перемешива- нием и медленной промывкой осадка чистой водой. Задержанная проба песка взвешивается после сушки, и одновременно проводится определение гидравли- ческой крупности основной (по весу) массы. Микроскопированием определяет- ся средний диаметр (в случае окатанной формы) частиц песка. Простое определение эффекта задержания песка по содержанию eгo до и после песколовки без определения гидравлической крупности частиц, распред- 122 ления eгo в свободном и связанном виде не раскрывает причин неудовлетвори- тельной работы сооружений. Горизонтальные песколовки с прямолинейным и кpyгoвым движением воды. В песколовках данного типа отсутствует отмывка связанных форм песка, в связи, с чем контроль должен производиться только по несвязанной части. Основным фактором является гидравлический режим работы песколовок, обу- словленный степенью совершенства распределительных устройств, движением жидкости в основной части сооружения и условиями регулирования расхода воды на выходе из песколовки. Для песколовок с прямолинейным движением воды, необходимо обеспе- чить быстрое и равномерное распределение потока по живому сечению. При неблагоприятных условиях (резкий переход от лотка к песколовке), когда соот- ношение площадей сечения входных отверстий ( л b , л h ) и живого сечения пес- коловки (В п Н п ) составляют 3 и более, прибегают к применению дополнитель- ных устройств в виде поворотных свободно опущенных стержней, щита- отражателя на входе в песколовку и т. п. приемов, не приводящих к засорению устройств отбросами. Движение жидкости на основном участке должно быть равномерным, следует избегать оттеснения потока к одной из стен песколовки и образования водоворотных зон. Для регулирования скорости движения воды в песколовках рекомендуется устраивать водосливы с широким порогом. Ин- тенсификация работы таких песколовок достигается путем организации отмыв- ки песка в подводящих лотках аэрацией сточных вод при одновременном по- вышении уровня воды (при возможности) либо интенсивным перемешиванием. В песколовках с круговым движением воды гашение энергии потока про- исходит при резких поворотах потока, более сложной проблемой остается про- ток части жидкости через песковый приямок и выпадение в нем органических примесей. Распределение потоков воды и определение продолжительности протока выявляется при трассировании сооружения. Проверка параметров работы пес- 123 коловок заключается в измерении расхода воды на каждое отделение и скоро- сти движения воды гидрометрическими вертушками, определении высоты на- полнения лотков и рабочих отделений, оценке гидравлической крупности песка до и после песколовки. Удаление песка из песковых приямков гидроэлеваторами затруднено при засорении отверстий элеваторов либо при недостаточных величинах напоров и расходов воды. Гидромеханическое удаление песка из горизонтальных песколовок требует проверки равномерности выхода жидкости из отверстий распределительной системы и достаточной для псевдоожижения слоя песка скорости восходящего потока воды (0,0065 м/с). Наладку этой системы целесообразно проводить на чистой воде и отмытой порции песка с песковых площадок (либо привозного песка). Возможность выноса песка при гидромеханическом удалении проверя- ют непрерывным отбором проб на выходе из песколовки. Следует обратить внимание персонала на то, что более целесообразно удалять песок при низких скоростях движения воды и малом наполнении лотков. Аэрируемые песколовки . В аэрируемых песколовках должно быть достиг- нуто соответствие времени отмывки песка и времени осаждения песчинок при требуемом гидравлическом режиме. Время отмывки устанавливают в аэрируе- мых цилиндрах, в которых при изменении интенсивности и продолжительности аэрации определяют оптимальное значение числа Кемпа. По критерию Кемпа проверяют соответствие проектных параметров и действительно требуемых. Гидравлический режим проверяют по скорости дви- жения воды на нисходящем к песковому приямку участке наклонного днища. Скорость движения воды у дна вблизи приямка не должна превышать 0,2 м/с; эпюра распределения скорости по высоте в этом створе должна приближаться к треугольной, без резких отклонений и возмущений. Вынос песка может быть обусловлен неравномерностью аэрации по длине песколовки и усилением про- дольного турбулентного переноса масс воды. Неравномерность аэрации ликви- дируется регулировкой расхода воздуха по стоякам (путем установки диафрагм 124 из резины внутри фланцевых соединений), а продольный перенос резко снижа- ется путем устройства полупогруженных поперечных перегородок (секциони- рование с целью приближения к вытеснительному режиму). Интенсификация работы аэрируемых песколовок должна производиться по лимитирующему фактору по отмывке песка либо по созданию оптимальных усло- вий осаждения песчинок. При несовместимости этих условий переходят к зонному распределению воздуха - большей интенсивности дутья на первых участках секционированной песколовки и меньшей либо снижающейся интенсивности аэрации до минимально допустимой скорости движения воды у дна (0,15 м/с) на остальных участках песколовки. Благодаря отмывке песка зольность eгo в аэрируемых песколовках выше, неаэрируемых (90 по сравнению с 60 %). Кроме того, в аэрируемых песколовках возможно задержание песка крупностью 0,15 мм (гидравлическая крупность 13,2 мм/с). Естественно, что удаление песка данной фракции требует соблюдения оп- тимальных условий отмывки и осаждения наиболее мелких частиц. Тангенциальные песколовки . Их работа целиком зависит от совершенства гидравлического режима. Резкие колебания расхода сточных вод вредно влияют на скорость вращательного движения воды и продолжительность отстаивания жидкости. Задача эксплуатационной службы заключается в создании оптимальных параметров - градиента скорости, центробежных сил и продолжительности осаждения, взаимосвязь между которыми не раскрыта в математической форме. В пусковой период особое внимание должно быть уделено качественному исполнению узлов по вводу и сбору сточных вод. При вводе сточных вод должны быть исключены резкие возмущения потока вследствие неровностей стен и со- пряжений. Желательна установка поворотной перегородки на входе в песколовку, сохраняющей постоянство скорости входа жидкости. Регулировка сборного устройства заключается в организации paвномерного сбора жидкости по всему периметру вихревой воронки, соблюдении соосности отводящей трубы и центра водоворотной области (смещение возникает вследствие строительных дефектов). 125 11.3. Первичные отстойники Соответствие параметров осветления сточных вод в первичных отстойни- ках проектному технологическому режиму зависит от свойств взвешенных ве- ществ, в том числе промышленного происхождения, структуры потоков жидко- сти в отстойных сооружениях режима выгрузки осадка и ряда других, менее значительных факторов. В условиях производства эффект осветления может не совпадать с проектным значением, в связи с чем важно определить и устранить причину неблагоприятных воздействий. Свойства взвешенных веществ устанавливаются путем определения кине- тики их осаждения в покое в цилиндрах (сосудах) диаметром не менее 120 мм и высотой столба жидкости не менее- 500 мм. Способность взвешенных веществ к агломерации определяется соотношением времени отстаивания для достиже- ния одинакового эффекта осветления в пробах, отобранных из пробоотборни- ков, установленных на разных глубинах. Показатель степени агломерации час- тиц определяется из выражения 2 1 2 1 lg lg h h t t n = (11.1) В зависимости от характера сточных вод величина n колеблется для го- родских стоков от 0,1 до 0,4; фактическое значение этого параметра будет ока- зывать влияние на работу отстойника. Еще большее влияние окажет несовпадение величины t р - времени осветления сточных вод в покое для достижения заданного эффекта осветления - с фактически требуемым t ф , определяемым по кривым осаждения взвеси в сточных водах с расчетной концентрацией взвеси. Продолжительность отстаивания t р входит в формулу для расчета rидравлической крупности частиц в покоящейся жидкости: 1 1 2 1 h h h t h u n n ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = (11.2) 126 Нетрудно заметить, что несовпадение величин t p и t ф прямо влечет за со- бой изменение и u фактически достигаемого эффекта осветления. В зависимости от типа и конструкции отстойника в расчетах принята ус- редненная величина коэффициента гидравлического совершенства отстойника К. Реальное значение его может не совпадать с расчетным, в связи с чем прово- дится трассирование сооружения. В качестве трассера (индикатора) выбирают вещество, не обладающее значительной молекулярной диффузией (как, напри- мер, флуоресцин). Трассирование проводят при постоянном (максимальном) расходе сточных вод. По кривой отклика определяют значение как отношение cр ф К τ τ max = . (11.3) Следует избегать распространенных ошибок, кода площадь кривой отклика ( i i C q ∑ )не равна количеству введенноrо трассера. Ввиду размытости (нечеткости) максимума на кривой отклика рекомендуется выражать результаты трассирова- ния в виде математической формулы (например, формулы цепи аппаратов иде- ального перемешивания либо другой модели) и определять τ mах аналитически. В условиях движущейся жидкости гидравлическая крупность определяет- ся с учетом коэффициента объемного использования (мм/с): ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = n Д h KH t КН u 1000 . (11.4) Фактически допустимую (по проектным данным) гидравлическую круп- ность (мм/с) можно определить в отстойниках: горизонтальных L К Н u ф ф υ = , (11.5) радиальных и вертикальных ( ) [ ] 2 2 6 3 4 d D K Q u ф ф − = π . (11.6) 127 Подставив в формулу (11.3) u ф , можем определить t (с): ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = n ф ф ф h H K u Н К t 1000 . (11.7) Горизонтальные отстойники . Коэффициент К зависит от гoризонтальности переливных лотков, равномерности впуска и сбора сточных вод. Существенное влияние на нeгo оказывает распределение жидкости по вертикальной плоскости, не регулируемое ввиду жесткого закрепления полупогруженной доски и пере- ливных кромок лотков. Оценку вертикального распределения производят трас- сированием потока раствором поваренной соли и одновременным замером электропроводности воды в нескольких створах системой датчиков либо перенос- ной рамой с закрепленными на ней датчиками. По результатам замеров рекомен- дуют изменение погружения доски при излишнем отклонении потока от центра проточной части. Возможна установка стержней из труб сразу за полупогруженной доской, причем следует предусматривать возможность выемки стержней из по- тока воды для очистки от налипающих отбросов. При излишне высокой гид- равлической нагрузке на ребро водосливов устраивают дополнительные рас- пределительные лотки за полупогруженной доской, поток из которых направ- ляют в сторону доски. Снижение гидравлической нагрузки, в том числе и на сборных лотках, положительно влияет на структуру потоков воды в отстойниках. Способ и режим выгрузки осадка может повлиять на эффективность ос- ветления. Излишне долгое хранение осадка приводит к eгo загниванию, насы- щению газами и всплыванию на поверхность воды. Характерным признаком брожения является интенсивное всплывание пузырьков газа; более точные по- казатели определяют измерением рН осадка, ξ-потенциала, количества летучих жирных кислот. Эти определения более подробно рассматриваются в разделе обезвреживания осадка анаэробным методом. В случае интенсивного брожения, в особенности в летнее время, перехо- дят на более частый выпуск осадка. Влажность выпускаемого осадка предопре- 128 делена его расходом: при большом расходе образуется воронка над выпускным отверстием и происходит подсос воды. Порционный выпуск снижает количест- во захватываемой воды, вследствие чего откачка осадка плунжерными насоса- ми обеспечивает его влажность на уровне 93-94%, в то время как использова- ние центробежных насосов или выпуск осадка под гидростатическим напором повышает влажность до 95-96%. В этой связи следует обратить внимание экс- плуатационного персонала на возможность удаления разбавленного осадка влажностью 99,5-99,6%(концентрация 4-5 г/л) на осадкоуплотнители для со- вместного уплотнения с избыточным активным илом Такая мера резко повы- шает аэробность среды, в особенности при наличии нитритов и нитратов в очищенной воде. Загнивание и вынос частиц осадка главным образом заметны в случае не- качественного изготовления и монтажа скребковых устройств. В пусконала- дочный период следует произвести подбетонку пазух, углов и других мест за- леживания осадка. Осадок в приямок может сгребаться при помощи скребков на тележках. Регулировка скребка по индивидуальным поверхностям днища отдельных сек- ций отстойников более затруднительна и требует тщательной подгонки в пус- коналадочный период. Радиальные отстойники . Совершенствование системы распределения воды осуществляется путем опускания или подъема нижней кромки полупогружен- ного кольцевого щита, но эта мера связана с большими трудностями, поскольку наращивание или уменьшение высоты щита требует больших усилий и затрат. Система сбора воды может быть усовершенствована с меньшими затратами средств и труда путем устройства дополнительных отверстий в днище и стен- ках лотков, установки дополнительных радиальных ответвлений лотков и т. п. Сбор и удаление осадка в радиальных отстойниках не вызывает особых затруднений при достаточно качественном изготовлении и монтаже скребковых устройств. Устройство для сгребания осадка включают за 1 - 1,5 ч до выгрузки 129 осадка. Выключение их из работы производят перед началом либо по оконча- нии выгрузки. При удалении осадка центробежными насосами либо под гидростатическим напором влажность осадка колеблется на уровне 95-96%; использование плунжер- ных насосов снижает влажность до 93 - 94%. С увеличением высоты слоя нака- пливаемого осадка возможно некоторое снижение влажности, но этому обычно препятствует его загнивание. С этой точки зрения целесообразно накапливать осадок перед выгрузкой в центральном приямке, уплотнять его некоторое вре- мя и затем выгружать. Вертикальные отстойники . Распределительное устройство обычных вертикальных отстойников с центральной трубой и отражательным щитом не- достаточно гидродинамически совершенно. Струя жидкости, выходящая из за- зора между центральной трубой и отражательным щитом, создает препятствие для осаждения взвешенных веществ из отстойной зоны. Транзитная струя, поднимающаяся вдоль стенок отстойника к сборным лот- кам, выносит значительное количество взвешенных веществ, не успевших осесть. Ликвидация отрицательного влияния этого фактора является основной задачей совершенствования конструкции вертикальных отстойников. Вертикальные от- стойники с разветвленной распределительной системой - отстойники с нисходяще- восходящим потоком и центральной либо периферической системой подачи воды лишены этого недостатка, благодаря чему повышаются эффект осветления и коэффициент использования объема сооружения. Следует заметить, что чрез- мерно высокие значения коэффициента использования объема (более 0,6), при- водимые в литературе, трудно считать достоверными, поскольку в упомянутых конструкциях не достигаются более благоприятные условия, нежели в горизон- тальных и радиальных отстойниках. Ухудшение работы обычных отстойников связано с перекосом и плохой центровкой трубы и отражательного щита, неравномерным распределением во- ды в зазоре между трубой и щитом, неравномерностью сбора воды. Все эти не- достатки обнаруживаются при трассировании отстойников путем отбора проб 130 по периферии отстойника на разных уровнях. Несовершенство работы сборных устройств легче всего проявляется при минимальных расходах сточных вод. Тонкослойные отстойники . Тонкослойные блоки и модули чаще приме- няют в качестве средства интенсификации работы обычных отстойников, уста- навливая их перед сборными лотками. Тонкослойные модули следует защищать от забивания плавающими отбросами, предусматривая возможность их выемки и очистки. Положительный результат будет получен только в случае тщательного распределения потоков воды до и после модулей. Отсутствие систем распреде- ления воды приводит к появлению застойных зон и транзитных струй, вследст- вие чего резко снижается эффективность осветления воды. При установке мо- дулей в существующих отстойниках следует обратить внимание на правильное расположение водосборных устройств: отдельные элементы модулей не долж- ны слишком близко располагаться к сборным лоткам; после модуля должна ос- таваться камера достаточно больших размеров для формирования потока, вы- ходящего из отстойных элементов. Режим работы модулей - противоточный, что позволяет возвращать осадок в зону действия скребков. Иногда применяют вертикальную установку модулей, и они превращаются в ламинизирующие элементы (известно, что для тонкослойных модулей число Рейнольдса Re должно быть менее 500). В этом случае система сбора осветленной воды оказы- вает решающее влияние на эффективность работы отстойника. Ожидаемую эффективность осветления отстойников со встроенными тон- кослойными блоками можно определить с помощью формулы (11.7) и кинетики осветления воды. Величина t будет состоять из суммы t 1 и t 2 , рассчитанных от- дельно для обычного отстойника (t 1 ), и тонкослойного модуля (t 2 ), причем зна- чение показателя n снижается до 0,1 - 0,2 для тонкослойных элементов. Если поставлена задача повышения производительности отстойника, то по формулам СНиП определяют значение u Ф и далее по (11.7) находят возможный эффект очистки. |