Водоотведение и очистка сточных вод
 Скачать 2.75 Mb.
|
|
set H set 0,8 / (0,1 I i a i ) 0,5-0,01at t, м 3 /(м 2 ч), Н - глубина слоя осветляемой воды в отстойнике, м К - коэффициент использования объема, зависящего от типа отстойника I i - иловый индекс, определяемый в зависимости от нагрузки на ил в аэротенках, мг/г; a i - доза активного ила в иловой смеси, поступающей из аэротенков, гл а, - требуемая конечная концентрация иловых частиц в осветленной биологически очищенной воде. Определяется площадь вторичных отстойников F ssa , мс учетом коэффициента рециркуляции) F ssa =q mid K qeu /q ssa. Принимается число вторичных отстойников (желательно не менее 4) и определяется их диаметр d, м, для горизонтальных отстойников длина и ширина. После подбора ближайшего по размеру типового отстойника определяется продолжительность пребывания ила во вторичном отстойнике t mud , ч, необходимая для обеспечения требуемой дозы ила, рециркулируемого в аэротенки, 4 n F d ssa 124 t mud = I i a mud / 500. Определяется требуемый уровень стояния ила в отстойнике h mud м h mud = t mud q ssa (a i – a t ) / a mud. Рассчитывается концентрация активного ила вводе, выделяющейся из иловой смеси, a i = 10 -3 I i a i exp[6,6 v 0,33 h mud -0,5 (0,1 I i a i ) -0,33 G -0,33 ] Определяется концентрация взвешенных веществ в осветленной воде a i = 10 -3 I i a i exp[3,4 v 0,33 h set -0,5 t set 0,33 (10 -3 I i a s ) -0,25 G -0,33 ] G - градиент скорости, G = с- при обычном отстаивании, G = с- при низкоградиентном перемешивании иловой смеси a t - следует принимать не менее 10 мг/л; a i - не более 15 гл. Нагрузка нам сборного водослива осветленной воды принимается не более 8-10 л/с. Гидравлическая нагрузка на илоотделители для окситенков или аэро- тенков-отстойников, работающих в режиме осветлителей со взвешенным осадком, зависящую от параметра a i J i , принимается по таблице 6.1. Таблицам 3(м2ч) 5,6 3,3 1,8 1.2 0,8 0,7 Расчет флотационных установок для разделения иловой смеси ведется в зависимости от требуемой степени осветления по содержанию взвешенных веществ согласно таблицы 6.2. Таблица Параметр Содержание взвешенных веществ, мг/л 15 10 5 Продолжительность флотации, мин 40 50 60 Удельный расход воздуха, л/кг взвешенных веществ ила 4 6 9 Давление в напорном резервуаре следует принимать 0,6-0,9 МПа (6-9 кгс/см 2 ), продолжительность насыщения 3-4 мин. 125 6.2 Уплотнение илов и осадков сточных вод Осаждающийся во вторичных отстойниках активный ил имеет высокую влажность. Основная часть этого ила поступает на регенерацию и снова подается в аэротенк. В результате развития микроорганизмов масса активного ила, находящегося в системе "аэротенк - вторичный отстойник, непрерывно увеличивается и образуется так называемый избыточный активный ил, который отделяется от рециркуляционного и направляется на дальнейшую обработку для стабилизации и обезвоживания. Прирост активного ила зависит от содержания в очищаемой воде взвешенных и растворенных веществ и от эффективности работы первичных отстойников. Массу избыточного активного ила на станциях аэрации определяют суммированием масс ила, удаляемого из системы выносом с очищенной водой и перекачиваемого на дальнейшую обработку. Прирост активного ила колеблется в течение года, уменьшаясь в летние месяцы. По схеме "а" (рисунок 6.4) избыточный активный ил непрерывно поступает в илоуплотнитель, где отдает основную массу свободной влаги в виде иловой воды. Осадок из илоуплотнителя подается на дальнейшую обработку. Отделенная иловая вода содержит значительное количество растворенных органических загрязнений поэтому она возвращается в цепочку очистки воды перед аэротенками. Рисунок 6.4 - Варианты технологического расположения уплотнителей на схеме станции очистки сточных вод с использованием аэротенков: 1, 5 - подача сточных води отведение очищенной воды 2 - первичный отстойник 3 - аэротенк; 4 - вторичный отстойник 6 - илоуплотнитель; 7 - блок обработки осадков 8 - осадкоуплотнитель; 9 - активный ил 10 - иловая вода 11 - осадок 12 - преаэратор; 13 - обработанный осадок 126 Применение схемы "б" предполагает непрерывность отбора осадка из первичного отстойника с большей влажностью и последующим доуплотне- нием его в отдельном уплотнителе. Это позволяет стабилизировать процессы отстаивания и уплотнения и, при необходимости, увеличить производительность первичных отстойников. Отделенная в этой схеме вода, содержащая до 150 мг/л взвешенных веществ, подаётся перед первичными отстойниками. Уплотнением избыточного активного ила совместно с осадком первичных отстойников по схеме "в" достигается некоторое снижение влажности получаемого осадка. При совместном уплотнении активного ила и осадка первичных отстойников уплотнитель целесообразно использовать как резер- вуар-регулятор расхода осадка для последующей его обработки. По схеме "г" уплотнение осадков осуществляется без илоуплотнителей. Активный ил подается в преаэраторы в объеме, превышающем его избыточное количество, откуда со сточной водой поступает в первичные отстойники. Выносимый из первичных отстойников активный ил компенсирует недостающую часть циркулирующего активного ила, подающегося на аэротенки. Таким образом, в преаэраторы подается такая часть активного ила, которая превышает его избыточное количество, но позволяет выделить в первичных отстойниках весь избыточный активный ил. Эта схема дает возможность получать один вид осадка - смесь сырого осадка и активного ила. На выбор оптимальной схемы уплотнения существенное влияние оказывает не только тип уплотнителя, но и свойства активного ила, которые зависят от состава сточных вод, степени очистки, условий подготовки ила. Так, иловая смесь из аэротенков уплотняется быстрее, чем активный ил из вторичных отстойников, а активный ил при неполной биологической очистке уплотняется значительно лучше, чем при полной биологической очистке. Для уплотнения избыточного активного ила на очистных сооружениях используют вертикальные и радиальные илоуплотнители гравитационного типа или флотационные илоуплотнители, работающие по принципу компрессионной флотации. Гравитационное уплотнение - наиболее распространенный прием уменьшения объема избыточного активного ила. Оно в значительной мере уменьшает объем сооружений и затраты электроэнергии, необходимые для последующей его обработки. Конструкции вертикальных и радиальных уплотнителей аналогичны конструкциям первичных отстойников. Сбор и удаление осадка в радиальных илоуплотнителях осуществляется илоскребами или илососами. Сопоставление работы вертикальных илоуплотнителей с радиальными, оборудованными илоскребами и илосо- сами, показало, что наибольшей эффективностью отличаются радиальные илоуплотнители с илоскребами. Это объясняется медленным перемешиванием активного ила в процессе уплотнения, а также меньшей высотой радиальных илоуплотнителей по сравнению с вертикальными. При перемешивании снижаются вязкость активного ила и его электрокинетический потенциал, что способствует лучшему хлопьеобразованию и осаждению. Поэтому в современных конструкциях илоуплотнителей предусматривается устройство низкоградиентных мешалок (рисунок 6.5). Расстояние между стержнями 0,3 м, частота вращения илоскреба 2 - 4 ч -1 Рисунок 6.5 - Радиальный илоуплотнитель со стержневой мешалкой 1 - подводящий трубопровод 2 - илоскреб с вертикальной решеткой Флотационное уплотнение активного ила позволяет предотвратить его загнивание, сократить продолжительность уплотнения и объемы сооружений. Флотаторы для уплотнения избыточного активного ила обычно представляют собой резервуары круглые в плане диаметром 6, 9, 12, 15, 18, 20, 24 ми глубиной 2-3 м, различающиеся внутренним оборудованием. Внутри корпуса (рисунок 6.6) в верхней его части устраивается концентрическая, недостающая до дна перегородка, разделяющая его на флотационную и отстойную зоны. Избыточный активный ил, предварительно насыщенный воздухом под давлением, подается в пространство между зонами флотации и отстаивания равномерно по сечению флотатора. Продолжительность пребывания активного ила во флотационной зоне составляет 0,2-0,33 ч. Насыщенный пузырьками воздуха активный ил всплывает и удаляется в желоб подвижным скребком. Нижняя часть флотатора (зона осаждения) используется для выделения крупных частиц, имеющих плотность более 1,0. Продолжительность пребывания ила в этой зоне 2-3 ч. Осевшая часть избыточного ила удаляется под гидростатическим давлением. При удельном расходе воздуха 10-15 дм 3 /кг сухого вещества активного ила концентрация уплотненного активного ила достигает 30-50 кг/м 3 при содержании взвешенных веществ в удаляемой жидкости 200-300 мг/л. Диспергирование воздуха в иловой смеси флотационных илоуп- лотнителей осуществляется двумя способами непосредственным насыщением воздухом всего объема ила путем насыщения воздухом циркулирующей части осветленной воды из вторичных отстойников. Наибольший эффект уплотнения достигается при использовании схемы компрессионной флотации с возвратом части воды для приготовления рабочей жидкости. Рабочая жидкость насыщается воздухом в напорном баке под 128 давлением 0,3-0,8 МПа в течение 2-6 мин с одновременным перемешиванием циркуляционным насосом или без него. Рисунок 6.6 - Флотационный илоуплотнитель: 1 - подача иловой смеси 2 - вращающийся дырчатый распределитель 3 - периферийная перегородка 4 - концентрические перегородки 5 - кольцевой водоотводящий лоток 6 - илосборный лоток 7 - конические перегородки 8 -скребковое устройство 9 - отвод осадка, опорожнение уплотнителя Флотационный метод илоуплотнения обладает двумя важными преимуществами позволяет применять компактные сооружения с небольшой поверхностью и малым объемом обеспечивает эффективное уплотнение осадков с коллоидной структурой. К недостаткам метода относятся более высокие по сравнению с гравитационным уплотнением эксплуатационные затраты и невозможность накопления большого количества ила в уплотнителе. Практический опыт показал, что уплотнение сырого осадка, а также сырых и стабилизированных смесей осадков наиболее эффективно происходит в гравитационных уплотнителях. Флотационное уплотнение рекомендуется для флокулообразующей структуры активного ила, причем концентрация по сухому веществу перед подачей 129 на флотацию не должна превышать 6-8 гл. Концентрация избыточного активного ила, продолжительность уплотнения, скорость движения жидкости в отстойной зоне принимаются по таблице 6.3. Таблица 6.3 - Показатели уплотнения в гравитационных уплотнителях Влажность уплотненного ила, % Продолжительность уплотнения, ч Скорость движения жидкости в проточной части вертикального уплотнителя, мм/с Вид уплотняемого ила Тип уплотнителя Вертикальный Радиальный Вертикальный Радиальный Иловая смесь из аэротен- ков с концентрацией1.5- Зкг/м 3 — 97,3 — 5-8 — Активный ил из вторичных отстойников с концентрацией кг/м 3 98 97,3 10-12 9-11 0,1 Активный ил из зоны отстаивания аэротенков- отстойников с концентрацией кг/м 3 93 97 16 12-15 0,1 Смесь осадка из первичных отстойников и активного ила 93-95 93-95 7-10 7-10 <0.3 Расчет илоуплотнителей. Основные данные для проектирования гравитационных уплотнителей приведены в таблице 6.3. Вертикальный и радиальный илоуплотнители. Расчет илоуплотнителя ведут на максимальный часовой приток избыточного активного ила в м 3 /ч: Q max = П Q / 24C Q - расчетный расход сточных вод, м 3 /сут; С - концентрация уплотняемого избыточного активного ила, гм Пах - прирост ила, гм, П = Км П. Км – коэффициент месячной неравномкрности прироста ила, ра- ный 1,15-1,2 Высота проточной части илоуплотнителя, м, 447 130 h = 3,6V τ, V – скорость движения жидкости, мм/с; τ – продолжительность уплотнения. Общий объем гравитационных илоуплотнителей определяется в зависимости от продолжительности уплотнения. W = q max τ . Количество илоуплотнителей n принимают не менее двух. Вместимость зоны накопления осадка о илоуплотнителя рассчитывают по периоду пребывания в ней ила W 0 = q max τ 0 /n (100 – P 1 / 100 – P 2 ) Р, P 2 - влажность поступающего и уплотненного ила, %; τ 0 - продолжительность пребывания ила в зоне накопления, при выгрузке его 1 разв смену, принимаемая равной 8 ч. Если, согласно расчетам, необходимо применение более четырех вертикальных илоуплотнителей диаметром D = 9 м, то целесообразным является применение илоуплотнителей радиального типа. Радиальный илоуплотнитель. Полезная площадь поперечного сечения радиального илоуплотнителя, м, F = q max / q f q f - расчетная нагрузка на площадь зеркала уплотнителям 3(м2-ч), принимаемая в зависимости от концентрации поступающего на уплотнение активного ила q f = 0,5 при С = 2-3 кг/м 3 и q f = 0,3 при С = 5-8 кг/м 3 Высота рабочей части илоуплотнителя H = q f τ, τ - продолжительность уплотнения, принимаемая равной 5-8 ч при С = 2-3 гл и 10 ч при С = 5-7 гл. Общая высота илоуплотнителя Н общ =Н + h + б, Н - высота рабочей зоны, м h - высота зоны залегания ила, равная 0,3 м при илоскребе им при илососе; б - высота бортов над уровнем воды, м. Флотационный илоуплотнитель. При проектировании флотационного уплотнителя принимают удельную нагрузку по сухому веществу 5-10 кг (м 2 -ч); гидравлическую нагрузку не болеем (м 2 -ч); 131 удельный расход воздуха 10-20 дм кг сухого вещества ила. Влажность уплотненного осадка принимают при уплотнении без полиэлектролитов, с применением полиэлектролитов 94-96,5 % в соответствии с дозой полиэлектролита и нагрузкой. Концентрация активного ила в иловой воде, выделяемой в илоуплотни- теле, составляет 50-100 мг/л. Иловая вода после флотационных илоуплотни- телей обычно подается в аэротенки. Флотационные илоуплотнители рассчитывают по гидравлической нагрузке на поверхность зеркала q f , которую принимают в зависимости от произведения илового индекса, дм 3 /кг, на концентрацию поступающего ила а, кг/дм 3 по таблице 6.4. Таблица 6.4 J i a i 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 q f , м 3 /(м 2 ч) 12 10 9 8 7,5 6,7 Продолжительность пребывания активного ила в зоне уплотнения t = 2- 3 ч, влажность уплотненного ила Р = 95-97%. Продолжительность пребывания иловоздушной смеси в напорном баке 2-4 мин, давление насыщения воздухом МПа. Для повышения производительности сооружений применяют модули с тонкослойным осаждением и оборудование, обеспечивающее медленное перемешивание в зоне уплотнения. Повышение степени уплотнения и сокращение продолжительности процесса достигают прогреванием, добавкой химических реагентов, разбавлением активного ила очищенной сточной водой, а также совместным уплотнением ила с осадком первичных отстойников. Для интенсификации флотационного процесса илоуплотнения и повышения концентрации выгружаемого осадка в ряде случаев используют добавление полиэлектролитов. 132 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Водный кодекс Российской Федерации. М Ось. 1995. - 80 с 2. Голубовская ЭК. Биологические основы очистки воды. - М Высшая школа, 1978. - с 3. Гюнтер ЛИ, Гольдфарб Л.Л. Метантенки. - М Стройиздат, 1991. -с. 4. Жмур НС. Управление процессом и контроль результата очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. - М Луч, 1997. - 172 с. 5. Жмур НС. Интенсификация процессов удаления соединений азота и фосфора из сточных вод. - М АКВАРОС, 2001. - 94 с. 6. Жуков АИ, Карелин Я А, Колобанов С.К., Яковлев СВ. Канализация. Изд. е / Под ред. проф. АИ. Жукова. - М Изд. литературы по строительству. Калицун В.И. Водоотводящие системы и сооружения. Учебник для ВУЗов. М Стройиздат, 1987. - 336 с 8. Карелин Я.А., Жуков Д.Д., Журов В.Н., Репин Б.Н. Очистка производственных сточных вод в аэротенках. - М Стройиздат, 1973. - 223 с. 9. Карелин Я.А., Журов В.Н., Жуков Д.Д. Очистка сточных вод в биологических прудах М МИСИ. 1986. -72 с. 10. Леонова ЛИ, Ступина В.В. Водоросли в доочистке сточных вод. — Киев Наукова думка, 1990. - 183 с. 11. Москвитин Б.А., Мирончин ГМ, Москвитин АС. Оборудование водо- проводно-канализационных сооружений. М Стройиздат, 1984.-192 с, 12. Одум Ю. Основы экологии. - М Мир, 1975. - 740 с. 13. Проектирование сооружений для очистки сточных вод. Справочное пособие к СНиП 2.04.03-85. М Стройиздат, 1990. -192 с. 14. СНиП 2.04.03-85 Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М Стройиздат, 1986. 15. Федоров Н.Ф., Курганов А.М., Алексеев МИ. Канализационные сети. Примеры расчетов. Учебное пособие для ВУЗов е изд. М Стройиздат, 1985. - 223 с. 16. Яковлев СВ, Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Калицун В.И. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для ВУЗов. М, Стройиздат, 1996. - 591 с. 17. Яковлев СВ, Карюхина ТА. Биологические процессы в очистке сточных вод. М Стройиздат, 1981. - 200 с. 133 Свистунов Юрий Анатольевич ВОДООТВЕДЕНИЕ И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД Часть II) Очистка сточных вод Учебное издание Подписано в печать формат х 1/8 Усл. печ. л 8,25 пл. Тираж 500 зкз. Заказ Отпечатано в типографии Куб. ГАУ 350044, г. Краснодар, Калинина, 13 134 |