Очистка в аэротенках
Аэробная биологическая очистка больших объемов сточных вод осуществляется в аэротенках - железобетонных аэрируемых сооруже- ниях со свободно плавающим в объеме обрабатываемой воды актив- ными илом, бионаселение которого использует загрязнения сточных вод для своей жизнедеятельности.
Аэротенки можно классифицировать по следующим признакам:
1) по структуре потока - аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости (проме- жуточного типа) (рис.17.3); 2) по способу регенерации активного ила - аэротенки с отдельно стоящими или совмещенными регенераторами ила; 3) по нагрузке на активный ил - высоконагружаемые (для непол- ной очистки), обычные и низконагружаемые (с продленной аэрацией);
4) по числу ступеней - одно-, двух- и многоступенчатые; 5) по режиму ввода сточных вод - проточные, полупроточные, с переменным рабо- чим уровнем, контактные; 6) по типу аэрации - с пневматической, ме- ханической, комбинированной гидродинамической или пневмомеха- нической; 7) по конструктивным признакам - прямоугольные, круглые, комбинированные, шахтные, фильтротенки, флототенки и др.
Рис. 17.3. Схемы аэротенков: а - аэротенк-вытеснитель; б - аэротенк- смеситель; в - аэротенк с рассредоточенной подачей воды
Аэротенки используются в чрезвычайно широком диапазоне рас- ходов сточных вод от нескольких сот до миллионов кубометров в су- тки.
В аэротенках-смесителях нагрузка на ил и скорость окисления загрязнений практически неизменны по длине сооружения. Они наибо- лее пригодны для очистки концентрированных (БПКп до 1000 мг/л) производственных сточных вод при значительных колебаниях их рас- хода и концентрации загрязнений. В аэротенках-вытеснителях на- грузка загрязнений на ил и скорость их окисления изменяются от наи- больших значений в начале сооружения до наименьших в его конце. Такие сооружения применяются в том случае, если обеспечивается достаточно легкая адаптация активного ила. В аэротенках с рассредо- точенной подачей воды по его длине единичные нагрузки на ил уменьшаются и становятся равномерными. Такие сооружения исполь- зуются для очистки смесей промышленных и городских сточных вод.
Работа аэротенка неразрывно связана с нормальной работой вто- ричного отстойника, из которого возвратный активный ил непрерывно перекачивается в аэротенк. Вместо вторичного отстойника для отделе- ния ила от воды может быть использован флотатор.
Рис.17.4. Основные технологические схемы очистки сточных вод в аэротенках: а - одноступенчатый аэротенк без регенерации; б - то же с регенерацией; в - двухступенчатый аэротенк без регенерации; г - то же с регенерацией
1 - аэротенки; 2 - вторичные отстойники; 3 - иловые насосные станции; 4 - ре- генераторы I ступени; 5 - аэротнки П ступени; 6 - регенератор П ступени
Основные технологические схемы очистки воды в аэротенках приведены на рис.17.4.
В одноступенчатой схеме без регенератора нельзя интенсифици- ровать процесс очистки стоков. При наличии регенератора в нем за- канчиваются процессы окисления и ил приобретает первоначальные
свойства. Одноступенчатые схемы без регенерации ила применяют при БПКп 150 мл/л, с регенерацией - БПКп 150 мг/л. Двухступенчатая схема используется при высокой исходной концентрации органических загрязнений в воде, а также при наличии в воде веществ, скорость окисления которых резко различается. На первой ступени очистки БПКп сточных вод снижается на 50-70 %.
Для обеспечения нормального хода процесса биологического
окисления в аэротенк необходимо непрерывно подавать воздух.
Система аэрации представляет собой комплекс сооружений и специального оборудования, обеспечивающего снабжение жидкости кислородом, поддержание ила во взвешенном состоянии и постоянное перемешивание сточной воды с илом. Для большинства типов аэротен- ков система аэрации обеспечивает одновременное выполнение этих функций. По способу диспергирования воздуха в воде на практике применяются следующие системы аэрации: пневматическая, механиче- ская, пневмомеханическая и струйная. В нашей стране большее рас- пространение получила пневматическая система аэрации.
При механической аэрации перемешивание осуществляется ме- ханическими устройствами (мешалками, турбинками, щетками и т.п.), которые обеспечивают дробление струй воздуха, вовлеченного непо- средственно из атмосферы вращающимися частями аэратора (рото- ром). Наиболее широко в практике водоочистки распространены аэра- торы поверхностного типа.
Пневматическую аэрацию, при которой воздух нагнетается в аэротенках под давлением (по магистральным и распределительным трубопроводам), подразделяют на три типа в зависимости от размера пузырьков воздуха: на мелкопузырьчатую (1-4 мм), среднепузырьча- тую (5-10 мм), крупнопузырьчатую (более 10 мм). В качестве распре- делительного устройства для воздуха (диспергатора) в мелкопузырьча- той системе аэрации применяются диффузоры, изготовленные из по- ристых керамики, пластмассы, ткани в виде фильтросных пластин, трубок, куполов. Для получения среднепузырьчатой аэрации применя- ют перфорированные трубы, щелевые и другие устройства. Крупнопу- зырьчатая аэрация создается открытыми трубами, соплами и т.п. Наи- большее распространение получили фильтросные пластины и перфо- рированные трубы. Фильтросы размещают на дне аэротенка с одной или двух сторон и заделывают в железобетонные каналы или в метал- лические обоймы. Средний размер пор в фильтросах составляет 100 мкм. Пористые трубы удобнее для монтажа, их легче сменить. Фильт- росы чувствительны к загрязнениям, требуют тщательной заделки,
оказывают большое сопротивление прохождению воздуха, однако хо- рошо перемешивают воду и насыщают ее кислородом.
Пневмомеханические аэраторы применяются в тех случаях, ко- гда требуется интенсивное перемешивание и высокая окислительная мощность. В этих аэраторах сжатый воздух подается через аэрацион- ное кольцо с большими отверстиями и разбивается на мелкие пузырьки находящейся над этим кольцом мешалкой. Это способствует увеличе- нию степени использования кислорода и уменьшению энергозатрат.
Струйная (эжекторная) система аэрации основана на смешении и обмене энергией двух имеющих разное давление потоков, один из которых рабочий, с образованием смешанного потока с промежуточ- ным давлением. При подаче с повышенной скоростью рабочей жидко- сти через сопло в камеру смешения обеспечивается разрежение, что вызывает подсос (эжекцию) атмосферного воздуха через специальный патрубок. Компактная струя жидкости, соударяясь с воздушным пото- ком, диспергирует воздух, водовоздушная смесь плавно снижает свою скорость, а жидкость насыщается кислородом.
Современный аэротенк - это гибкое в технологическом отноше- нии сооружение, представляющее собой железобетонный резервуар коридорного типа, оборудованный аэрационной системой. Рабочую глубину аэротенков принимают от 3 до 6 м, отношение ширины кори- дора к рабочей глубине от 1:1 до 2:1. Для аэротенков и регенераторов количество секций должно быть не менее двух; при производительно- сти до 50 тыс.м3/сут назначается 4-6 секций, при большей производи- тельности 8-10 секций, все они рабочие. Каждая секция состоит из 2-4 коридоров.
Типовой четырехкоридорный аэротенк с пневматической систе- мой аэрации представлен на рис.17.5.
Аэротенки-вытеснители - длинные коридорные сооружения, в которых вода и активный ил подаются в начало сооружения, а иловая смесь отводится в конце его. При этом практически не происходит пе- ремешивание поступающей воды с ранее поступившей. Такие аэротен- ки состоят из нескольких коридоров и могут быть со встроенным реге- нератором и без него. Длина таких аэротенков достигает 50-150 м и объем от 1,5 до 30 тыс.м3. В большой степени режиму вытеснения со- ответствуют конструкции аэротенков ячеистого типа. Они представ- ляют собой прямоугольные в плане сооружения, разделенные на ряд отсеков поперечными перегородками. Смесь из первого отсека посту- пает во второй (снизу), из второго в третий переливается через перего- родку (сверху) и т.д. В каждой ячейке устанавливается режим полного смешения, а сумма ряда последовательно расположенных смесителей
составляет практически идеальный вытеснитель. При этом предотвра- щается возвратное движение воды, отсутствует продольное перемеши- вание.
Рис.17.5. Типовой четырехкоридорный аэротенк
1 - воздуховоды; 2 - стояки; 3 - фильтросные каналы
Сточная вода и ил в аэротенках-смесителях подводится и отво- дится равномерно вдоль длинных сторон сооружения. Считается, что поступающая смесь очень быстро (в расчетах мгновенно) смешивается с содержимым всего аэротенка. Это позволяет равномерно распреде- лять органические загрязнения и растворенный кислород и обеспечи- вать работу сооружения при постоянных условиях и высоких нагруз- ках. Ширина коридора аэротенка-смесителя составляет 3-9 м, число коридоров 2-4, длина до 150 м.
По сравнению с аэротенками-вытеснителями в аэротенках- смесителях высокая остаточная концентрация примесей в очищенной воде. Поэтому их целесообразно применять для очистки концентриро- ванных сточных вод на первой ступени, а аэротенки-вытеснители - на второй ступени.
Аэротенки – смесители могут быть сблокированы со вторичными отстойниками и выполнены отдельно от них. Аэротенки-отстойники (аэроакселаторы) компактны, позволяют увеличить рециркуляцию иловой смеси без применения специальных насосных станций, улуч- шить кислородный режим отстойника и повысить дозу ила до 3-5 г/л, соответственно увеличив окислительную мощность.
Аэротенки промежуточного типа совмещают элементы аэро- тенков-вытеснителей и аэротенков-смесителей. К ним относятся аэро- тенки с рассредоточенной подачей воды и сосредоточенной подачей активного ила, а также каскад аэротенков-смесителей. В них создаются условия для более высокой средней концентрации активного ила, чем в
аэротенках-вытеснителях, и обеспечивается более высокое качество очистки, чем в аэротенках-смесителях. Выполняются они в виде двух- или четырехкоридорных сооружений. Капитальные затраты на строи- тельство таких аэротенков снижаются не менее чем на 15 % по сравне- нию с рассмотренными выше, при этом сохраняется высокое качество очистки.
Окситенки предназначены для биохимической очистки сточных вод, где вместо воздуха применяется технический кислород. Благодаря этому создаются условия для повышения дозы активного ила (до 6- 10 г/л), снижаются энергозатраты на аэрацию, увеличивается окисли- тельная мощность (в 5-10 раз выше, чем у аэротенков), эффективность использования кислорода составляет 90-95 %.
Типовые
схемы биохимической очистки включают,
как правило, целый ряд установок по
усреднению стоков, их механической
очистки, собственно сооружения
биологической очистки, устройства для
приго- товления и дозирования реагентов,
доочистки сточных вод и обработки
осадков. Схемы могут быть одноступенчатыми
и многоступенчатыми.
Рис.17.6. Схема совместной очистки производственных и бытовых сточных вод
1 - решетки; 2 - песколовки; 3 - первичные отстойники; 4 - аэротенк; 5 - регене- ратор; 6 - вторичные отстойники; 7 - смеситель; 8 - контактный резервуар; 9 - илоуплотнители; 10 - насосная станция; 11 - метантенки; 12 - площадки для обезвоживания сброженного осадка; 13 - котельная
На рис.17.6 приведена схема биохимической очистки бытовых и про- изводственных сточных вод.
По приведенной схеме осуществляется совместная очистка про- мышленных и бытовых сточных вод. При такой очистке процесс про- текает более устойчиво и полно, т.к. бытовые стоки содержат биоген- ные элементы, а также разбавляют производственные сточные воды. Сточные воды, предварительно очищенные на сооружениях механиче- ской очистки, направляются на биологическую очистку в аэротенках с
регенераторами. Выделенный во вторичных отстойниках активный ил делится на два потока: циркулирующий с помощью насосной станции перекачивается в регенератор, а затем в аэротенк, избыточный посту- пает на осветление в первичные отстойники. Очищенная вода хлориру- ется и направляется в водоем или возвращается в производство. Выде- ленный осадок обрабатывается в метантенках и обезвоживается на иловых площадках. Выделяющийся при сбраживании газ идет на сжи- гание в котельную.