ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.06.2024
Просмотров: 126
Скачиваний: 1
смесью, насыщенной растворенным кислородом. Очищае мая вода фильтруется через взвешенный слой активного ила, что обеспечивает высокий эффект задержания за грязнений. Удельный расход воздуха составляет 30 м3 на 1 кг снижения БПКб, объемная нагрузка— 6 кг БПК5 в сутки на 1 м3 объема сооружения [24, 25].
Во Франции, США, Канаде и других странах исполь зуются аэротенки полного смешения. Под таким назва нием известны аэротенки-смесители, в которых аэрация осуществляется механическим перемешивающим устрой ством при помощи аэраторов типа «Симплекс», дисковых и других, обеспечивающих интенсивное перемешивание жидкости во всем объеме аэротенка. Применяются они главным образом для очистки концентрированных сточ ных вод, БПК которых равняется 1,5 г/л и выше. На ра боту таких аэротенков не влияют значительные колебания
состава сточных |
вод, содержание токсических веществ. |
В МИСИ им. |
В. В. Куйбышева исследован аэротенк |
полного смешения с механическим аэратором [38]. Об
щие размеры опытного |
аэротенка |
(в плане) — 3 X 6 м\ |
|||
зона |
аэрации 3 X 3 ж при глубине рабочей части 2,6 лг, |
||||
зона |
отстаивания (с учетом зоны дегазации |
активного |
|||
ила) — 3 |
X 3 м при глубине до низа конусных приямков |
||||
3,7 |
м; угол наклона |
конусного |
дна приямков — 55°. |
||
Диаметр |
механического аэратора — 0,6 м\ |
количество |
лопастей — 1 2 , высота каждой из них 1 0 , длина — 1 2 см\ скорость вращения— 116 об/мин. Механический аэратор установлен над стабилизатором потока, улучшаю щим условия циркуляции смеси сточной воды и актив ного ила. Циркуляционный активный ил подавался в зону аэрации, под аэратор, через стабилизатор потока по тру бопроводу из конических приямков зоны отстаивания. Такая схема подачи обеспечивает подсос циркуляцион ного активного ила. При дозе активного ила 3 г/л полное выравнивание концентраций ила в зоне аэрации наблю далось при скоростях жидкости в придонной области
210
зоны аэрации 0,32—0,35 м/сек. Расход жидкости, перека чиваемой механическим аэратором, регулировался изме нением размеров входных окон в придонной части стаби
лизатора потока.
При очистке смеси бытовых и промышленных сточ
ных |
вод с |
Б П К п о л н = 344-г-412 мг/л до Б П К п о л н = |
|
= 15 4 мг/л |
(время аэрации — 8 ч) окислительная |
мощ |
|
ность |
(ОМ) |
составила 1,1 кг/м3 ■сут. Сокращение |
вре- |
мени |
аэрации до 1,8 ч повысило ОМ до 3,5 кг/м |
• сут |
при увеличении Б П К п о л н очищенных стоков до 34 мг/л. Довольно высокие технико-экономические показатели этих сооружений позволили авторам [38] рекомендовать аэротенки полного смешения описанной конструкции для широкого практического применения. Конструкция, ре зультаты испытаний и методика расчета механических поверхностных аэраторов дискового типа, рекомендуе мых для аэротенков полного смешения, приведены в ра
боте [39].
Метод очистки сточных вод контактной стабилиза цией заключается в том, что сточные воды подвергаются аэрации вместе с регенерированным активным илом в течение 30 мин — 2 ч. Затем ил отделяется от сточной воды во вторичных отстойниках и его направляют в реге нератор. В процессе регенерации ила достигается почти полная минерализация органических веществ, создается так называемый стабильный ил, микроорганизмы которо го находятся в фазе замедленного роста [8 ]. Время реге нерации меняется от 2 до 6 ч и определяется сроком кон такта ила со сточной водой, концентрацией активного ила, нагрузкой на сооружение и требуемой степенью очистки. Однако необходимо применять самый короткий период стабилизации активного ила, дающий достаточ ную его минерализацию, так как слишком длительная стабилизация ила снижает его окислительные свойства в отношении органических загрязнителей сточных вод. Наиболее короткий период стабилизации ила должен
211
сочетаться с его хорошим осаждением. Этот метод позво ляет уменьшить общий объем аэротенков, а эксплуата ционные расходы при этом не увеличиваются.
Способ контактной стабилизации был разработан в США и успешно испытан при очистке бытовых и произ водственных сточных вод целлюлозно-бумажной, тек стильной, консервной и других отраслей промышлен ности [8].
В США принят также метод Краусса — метод интен сификации очистки сточных вод активным илом, кото рый заключается в следующем. К части возвратного ак тивного ила добавляется перегнивший осадок и иловая жидкость из метантенков. Эта смесь аэрируется до прев ращения ее в хорошо оседающий и богатый нитратами активный ил, который вместе с оставшимся возвратным илом подается в аэротенк, работающий на полную очи стку. Указанные два ила смешивают для увеличения ве са активного ила, что ускоряет его осаждение, снижает иловой индекс и улучшает жизнедеятельность организмов активного ила. Описанный метод применяется для очист ки сточных вод, богатых органическими соединениями, для окисления которых вследствие высоких нагрузок не обходима двойная подача воздуха через диффузоры, на ходящиеся недалеко от поверхности жидкости в аэротен ке, и через трубчатые аэраторы, размещенные у его дна
[8 , 64].
При аэрации на 1 м3 очищенной сточной воды подача воздуха составляет несколько десятков метров кубиче ских. Воздух должен быть подан с таким расчетом, что бы обеспечить наибольший контакт его с водой и актив ным илом. Чем контакт полнее, тем эффективнее очистка.
Существуют два способа аэрации сточной воды в аэротенках — механический и пневматический (рис. 62). Механическую аэрацию осуществляют при помощи раз личных опущенных в воду вращающихся приспособлений, например щеток, дисков, лопастей и мешалок. При пнев-
212
мэтическом способе аэрации сжатый воздух подается путем продувания его через диффузоры: пористые ке рамические плиты (фильтросы) и трубы различного диаметра. В зависимости от величины пор различают три вида аэрирования: мелкопузырчатое (размер пузырь ков колеблется в пределах 1—4 мм, диаметр пор в
Рис. 62. Схемы аэраторов:
а в* с |
пневматической |
аэрацией; |
/ — воздушный |
стояк; 2 — фнльтрос- |
|||||||||
ный |
канал; |
5 — фильтросы; б — с |
механической |
аэрацией; |
/ —защит |
||||||||
ный |
кожух; |
2 — щетки |
Кесскера; |
3 — направляющие |
стенки |
(в |
левом |
||||||
коридоре |
отсутствуют); |
б —смешанного |
типа (с |
пневматической |
и |
ме |
|||||||
ханической |
аэрацией); |
/, |
2 — турбннкн; |
3 — аэрационные кольца; |
4«- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
двигатель. |
|
|
|
|
|
|
|
среднем |
150 |
мк)\ |
среднепузырчатое |
(размер |
пузырь |
||||||||
ков— 5 -7 - 1 0 |
мм) |
и |
крупнопузырчатое |
(размер |
выше |
10 мм) [64].
При мелкопузырчатой аэрации сжатый воздух по дается через фильтросы, расположенные в дне аэро тенка, пористые трубы и различные насадки (грибовид ные, дисковидные и др.), помещенные у дна аэротенка. Чем мельче диспергирован воздух, тем больше контакт воздуха с водой и полнее используется находящийся в нем кислород, однако менее интенсивно перемешивают ся сточные воды в аэротенке. Недостатком способа является то, что мелкие поры легко засоряются преи мущественно загрязнениями подаваемого воздуха, а также солями железа, карбонатами, мелким пес ком [123]. В результате уменьшения количества и пропускной способности пор они оказывают растущее
213
сопротивление проходящему воздуху. Это вызывает не обходимость подачи воздуха под увеличивающимся давлением [37], что приводит к поломке аэраторов. Кро ме того, при этом способе аэрации создаются затруд нения в эксплуатации, состоящие в том, что при выклю чении аэрации активный ил всасывается в пористые плиты. Поэтому рекомендуется использовать фильтросы при очистке сточных вод, не содержащих больших ко личеств взвешенных веществ. При описанном способе аэрации необходимо уделять большое внимание пра вильной эксплуатации аэротенков.
В СССР наиболее принята аэрация путем подачи воздуха через керамические фильтросные пластины размером 300 X 300 X 40 мм. Величина пор в них колеблется от 30 до 300 мк [38]. Пузырьки воздуха среднего размера возникают при продувании его через расположенные горизонтально на дне аэротенков по ристые трубы и трубы с прорезями. Диаметр отвер стий— 3-г-4лш. На практике установлено, что эти тру бы засоряются солями железа, что снижает подачу воз духа. За рубежом этот вид аэрации имеет большое распространение.
Пузырьки среднего размера создаются при исполь зовании шведского способа низконапорной аэрации Инка, который в настоящее время широко использует ся во Франции, Англии, Италии и других странах. Воз дух подается низконапорными воздуходувками через трубопроводы в дырчатые трубы, расположенные ни же поверхности воды на 80 см. Диаметр отверстий в этих трубах составляет 2,5—10 мм.
При аэрации крупными пузырьками труба, подаю щая воздух, проходит по продольной оси аэротенка. Вниз от нее отходят трубы диаметром до 100 мм, не до ходя до дна на 50—60 см\ их располагают на расстоя нии 1 м одну от другой. Преимуществом способа являет
214
ся отсутствие засорения труб. Способ используют во Франции и ФРГ [8 ].
К числу наиболее распространенных механических аэрирующих устройств относятся щетки Кесснера (см. рис. 62). Их используют в Нидерландах, Англии,
Франции, ФРГ. На по |
|
|||||
верхности воды в аэротен |
|
|||||
ке располагают укреплен |
|
|||||
ные |
на |
горизонтальной |
|
|||
оси металлические щетки |
|
|||||
цилиндрической |
формы, |
|
||||
снабженные гребнями |
и |
|
||||
лопастями различного ти |
|
|||||
па. Вращение их вызыва |
|
|||||
ет интенсивное перемеши |
|
|||||
вание |
сточной жидкости |
|
||||
вблизи щеток, часть сточ |
|
|||||
ной |
жидкости |
разбрыз |
|
|||
гивается в воздухе, в |
|
|||||
аэрируемой жидкости воз |
Рис. 63. Схема механической аэра |
|||||
никают |
пузырьки. |
Для |
ции Симплекс: |
|||
предотвращения |
возмож |
1 — вертикальный двигатель; 2 — вра |
||||
ного |
осаждения |
ила |
в |
щающиеся лопасти. |
||
аэротенке |
при этом |
спо |
|
собе аэрации необходимы направляющие щиты или пере городки, особенно расположенные ниже щеток [123].
Система поверхностной аэрации Симплекс (рис. 63) состоит из широкой, вертикально расположенной в аэротенке, трубы, в верхней части которой горизонтально размещено мощное разбрызгивающее устройство — вращающийся конус с лопастями. Это устройство раз брызгивает сточную воду и активный ил по поверхно сти воды и такое же количество воды и ила всасы вает со дна аэротенка. Система аэрации Симплекс надежна в эксплуатации; она широко используется в Англии.
215
Турбинные аэраторы, предложенные за рубежом, уве личивают в 3—4 раза использование кислорода по срав нению с пористыми плитами и трубами. Было испытано также поверхностное аэрирование с одновременной по дачей сжатого воздуха в качестве дополнительного меро приятия. В этом случае для поверхностной аэрации целе сообразно использовать турбинные аэраторы.
В настоящее время за рубежом находит широкое при менение кислород вместо воздуха при пневматической аэрации аэротенков. Это позволяет интенсифицировать процесс биохимической очистки, повысив процент исполь зования кислорода до 90% [152], обычно он менее 8— 9%. В. Н. Швецов отмечает, что применение кислорода рентабельно только при почти полном его использовании
[107].
В настоящее время аэрация кислородом успешно ис пытана при очистке бытовых сточных вод, сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности, искусственных омесей органических веществ и др. Этот способ аэрации, конечно, удорожает процесс очистки. Однако в некоторых производствах образуется кислород как побочный про дукт, не используемый в производственных целях, напри мер в азотной промышленности. Тогда аэрация сточных вод кислородом становится рентабельной. При пневмати ческой аэрации кислород должен подаваться в гермети чески закрытый аэротенк, иначе он быстро смешивается с воздухом и концентрация его в аэрируемой смеси снижается.
Применение кислорода вызывает значительное увели чение количества активного ила в аэротенке (с 3 до 6 г/л). Интенсификация очистки с применением кислоро да обусловливается в значительной мере высоким качест вом активного ила. Аэрация кислородом не требует ин тенсивного движения очищаемой жидкости, поэтому образующийся ил отличается крупными плотными хло пьями, легко флокіулирует, быстро оседает. При этом
216
улучшается состав бактериальных популяций, так как подавляется рост облигатных и факультативных анаэ робов, это ускоряет время обработки сточных и фа культативных анаэробов, это ускоряет время обработ ки сточных вод [143]. Кроме того, при большой концен трации кислорода не развиваются нитчатые формы бактерий, что предотвращает образование вспухающе го ила. Ил имеет разнообразный состав простейших и вынослив к повышенным нагрузкам. Концентрация растворенного кислорода достигает 4— 8 мг/л [73, 153].
Эффективность аэрации воздухом ограничивается практически достижимой низкой концентрацией кисло рода в аэрируемой смеси (1—2 мг/л). Чтобы достичь не обходимого контакта газа и жидкости, нужно сильнее перемешивать сточные воды; такое активное движение разбивает хлопья ила, который затем плохо оседает [153].
По данным В. Е. Бадда и Г. Ф. Ламбеса [116], при содержании активного ила 1 0 г/л биохимическое оки сление загрязнений ускорялось в 1,3—2 раза, а эксплу атационные расходы не увеличивались. В других рабо тах указывается на снижение эксплуатационных затрат при использовании кислорода вместо воздуха на 40— 50% [113], а капитальных затрат — на 15—20% [152].
Экономия достигается вследствие возможности умень шения размеров очистных сооружений за счет увеличения их производительности, а также снижения количества подаваемого газа по сравнению с подачей воздуха. В связи с сокращением времени аэрации с 6 до 2 ч уменьшается расход кислорода и электроэнергии.
Для эффективного применения кислорода была разработана новая конструкция аэротенка — окситенк, который был апробирован в полупроизводственных условиях на сточных водах Щекинского химического комбината. Окситенк герметичен, представляет собой резервуар, снабженный аэратором и совмещенный с илоотделителем. Активный ил в аэрационной колонне
217