5.2.Биологическая очистка сточных вод пп: определение возможности биологической очистки, влияющие факторы.
Основными показателями, определяющими возможность биол. очистки пр. св, явл-ся: *способность орган. вещ-в св разрушаться биохим-ки; *вел-на конц-ии загрязн-ий в очищ. воде; *наличие биогенных питат. вещ-в (соедин-ие азота, фосфора, калия); *наличие вещ-в, способных оказ-ть токсич. воздействие на микроорг-мы; *активная реакция рН; *темпер-ра.
Биол. очистка пр. св осущ-ся на тех же соор-ях, что и биол. очистка быт. св (аэротенки, биоф-ры).
Выбор типа соор-ий произв-ся с учетом кол-ва св, вида и конц-ии загр. вещ-в, изменения их состава во времени и скорости биол. окисления, а также требований к качеству очищаемой воды.
Исходными данными при расчетах служат рез-ты анализа св, в частности показатель БПКп или в отд. случаях ХПК.
При содержании в пр. св токсичных вещ-в, не подающихся биол. разрушению при конц-ии, превышающей ПДК, перед сбросом в водоем или возвратом для повторного использ-ния они д.б. предварительно очищены физ.-хим. методами с целью удаления токс. вещ-в или снижения их конц-ии.
Для надежной работы соор-ий биол. очистки необходимо обеспечить: *полное обессмоливание св и макс. извлечение жиров; *сохранение в смеси св рН=6,5-8,5; *по возможности полное удаление из пр. св до смешения их с быт-ми взв. орг., минер. вещ-в; *содержание вредных вещ-в в пределах, допустимых для жизнедеят-ти микроорг-ов; *содержание раствор. мин. солей в смеси св не более 10 г/л; *верхний предел темпер-ры св не более 300С, нижний – 60С.
Удаление фосфора и азота из св явл-ся биол. методом.
Удаление фосфора. Биол. удаление ф. базир-ся на способности акт. ила к выделению ф. из клеток в анаэр. условиях и потреблению его в аэробных условиях. Процесс удаления аммон. азота и ф. протекает одновременно, т.к. в анаэр. усл-ях одновр. протекают след. процессы: денитр-ия и дефосф-ия. В рез-те происходит их взаимное ингибирование, что не позволяет достичь высокого эффекта для удаления ф. при очистке св. Диктующим процессом приним-ся процесс удаления азота. А доочистка от соед-ия ф. ведется реаг. методами с добавлением коаг-та или извести.
Удаление азота. В основу процесса положено перевод азотистых соед-ий в нитратную форму за счет аэробных процессов нитрификации, в дальн-ем процесс удаления азота базир-ся на процессе денитриф., кот. протекает в анаэробных условиях и сопровожд. дальнейшем окислением органики за счет отщипления хим. связ. кислорода от нитратов и нитритов и выделением своб. газообр. азота. Используются для биол. удаления схемы с нитрификацией и последующей денитрификацией; схема очистки с одновр. нитриф. и денитр.; схема очистки с предш. денитриф.
5.3.Режимы и условия работы канализационных сетей здания.
Надежность работы канализационной сети – незасоряемость и устойчивая без срыва гидрозатворов пропускная способность. Зависит от режимов движения сточной воды и от конструкции отдельных элементов сети.
1. Исключить засоряемость сети можно:
– прямолинейной прокладкой трубопроводов с необходимыми ук-
лонами;
– гладкой внутренней поверхностью труб без выступов и засоров;
– исключить установку на стояках отступов и перегибов по высоте.
2. Стабильность работы гидрозатворов может быть гарантирована
при условии, если давление в трубах при движении сточных вод не будет меньше Ратм на величину высоты слоя воды в гидрозатворе.
3. Движение сточных вод в трубопроводах должно быть безнапор-
ным (самотечным).
Пропускная способность труб должна быть не меньше максимального расчетного расхода сточных вод. Самотечное движение жидкости в трубах характеризуется наполнением, т. е. отношением высоты слоя воды к диаметру и скорости движения жидкости. Скорость и наполнение должно обеспечивать условия самоочищения трубопровода, т. е. транспортируемую способность.
Гидравлический режим работы отводных линий и стояка.
Стояк оборудован вытяжным трубопроводом. При малых расходах
сточные воды движутся по отводным линиям по уклону к стояку. Самотечное движение со скоростью 0,7 м/с, вход сточных вод в канализационный стояк под углом 90, 60, 45° (прямой или косой тройник). Поток попадает на внутреннюю стенку стояка, омывает ее по кольцу и падает вниз.
При малом количестве стоков наблюдается выход газов и воздуха из вытяжной части стояка, т. е. стояк «дышит», внутри стояка воздух и газы занимают часть поперечного сечения и поднимаются в виде стержня вверх, такой вид движения называется «стержневым».
Если количество сточной воды входит в стояк больше допустимого qs > qsдоп (при этом в отводном стояке Н/d > 0,6), то поток в стояке начинает движение вниз, постепенно смешиваясь со встречными потоками воздуха и газов, образуя газовоздушную смесь и занимая все сечение трубы, образуя «поршневой» вид движения. Такой поршень при своем падении вниз начинает засасывать в стояк воздух (эжектировать) из атмосферы. Если величина эжектирующей способности сточной жидкости больше количества воздуха, засасываемого в стояк из атмосферы, то в стояке создается дефицит воздуха.
Давление в стояке снижается, образуется разрежение и срывается
гидрозатвор.
Величина разрежения в стояке при угле входа 90 ° dст = dот
Если угол входа 60, 45°, то пропускная способность стояка увеличивается в 1,5 раза, если разрежение в стояке становится больше высоты слоя воды, то гидрозатвор срывается и в помещение проникают газы.
Эжектирующая способность жидкости возрастает лишь на участке
стояка = 90 dст (м) от места входа в него стоков.
Эжектирующая способность жидкости (л/с), движущейся по стояку l > 90 dст при dст = dот, α = 90°.
Скорость движения воздуха (м/с)
Количество воздуха (л/с), засасываемого в стояк
Когда Qвозд > qвозд, то в стояке возникает дефицит воздуха и срыв гидрозатвора.
Характер движения сточной воды жидкости по всей длине стояка
стабилизируется и лишь к низу (где установлены отступы от воды, образующие изгиб стояка до горизонтального выпуска), характер течения изменяется со стержневого в вертикальном стояке на раздельный в трубопроводе выпуска. Раздельное движение сточной воды характеризуется резким снижением V движения воздуха. Аналогичны изменения режима и в отступе. При раздельном движении стоки омывают нижнюю стенку трубопровода, а над ней движется воздух. Чтобы сохранить слой воды в гидрозатворах, устанавливают перемычку, соединяя трубу стояка до и после отступа.
Движение сточной воды характеризуется большой неравномерно-
стью и залповыми поступлениями жидкости, а наличие свободного пространства по длине трубопровода резко снижает величину расхода в сравнении с первоначальным поступлением (т. е. максимальный расход стоков в конце участка в несколько раз меньше, чем поступающий в начале участка за счёт аккумулирующей способности канализационных трубопроводов). Режим движения сточной воды в сборных трубопроводах, отводящих воду от санитарных приборов в стояки, является безнапорным и неустановившимся. Процесс поступления стоков в сборный трубопровод нестабильный и зависит от вероятности одновременного действия приемников, пропускной способности трубопровода.
Вероятность действия санитарных приборов
где QS0 – норма водоотведения, [1]; U – число водопотребителей, чел.; qS0 – норма расхода воды от прибора с наибольшим водоотведением, л/с; N – число приемников сточной воды (санитарных приборов).
Cредний расход стоков в час наибольшего водоотведения
Для потока жидкости живого сечения равного отношению среднего расхода к скорости течения, которая не менее 0,7 м/с
Величину аккумулирующего сечения трубопровода можно принять равной удельной емкости, т. е. приходящейся на единицу длины
Сумма S и Sac составляет сечение трубопровода диаметром d, при котором наполнение не превышает заданный предел
Из формулы видно, что с уменьшением длины сборного отводного
трубопровода увеличивается его диаметр, т. к. при переходе стояка в сборный трубопровод у нижнего изгиба стояка живое сечение потока жидкости увеличивается, и его скорость становится меньше той, которая была в стояке.
Движение сточной воды в самотечных трубопроводах, включая
и выпуски из канализационных сетей, характеризуются условиями переходной области турбулентного течения жидкости.
Максимальный расход (л/с) сточных вод на выпуске равен
Аккумулирующая емкость труб влияет на секундный расход. Рас-
четный расход на выпуске qS будет меньше, если учесть все параметры (d, l, b, i)
При lвып ≥ 3 м
при lвып < 3 м
где n – коэффициент шероховатости труб: 0,013 – чугунные трубы, 0,011 – пластмассовые, 0,0134 – керамические, 0,012 – асбестоцементные.
К – параметр, зависящий от наполнения; Vm – средняя скорость течения, м/с; L – длина выпуска, м.
На l = 100d расход устанавливается.
Нормальная работа (без засоров) выпуска из здания характеризуется условием
Наполнение Н/d ≥ 0,3 vm ≥ 0,7 м/с.
Диаметр самотечного трубопровода (сборного выпуска)
При Н/d < 0,6
При Н/d > 0,6
Наполнение в трубах существенно влияет на отложение осадков при самотечном режиме движения стоков.
При малом наполнении и высоких скоростях образуются засоры.
В переходной области турбулентного потока безнапорного течения стоков уклон трубопровода определяется по формуле Дарси – Вейсбаха.
где R – гидравлический радиус; vm – средняя скорость течения стоков; в – показатель степени (в = 1,67 (в переходном режиме)).
где к – коэффициент пропорциональности, к = f(H/d)
при Н/d = 0,3 к = 8,1·10-4
при Н/d = 0,6 к = 4,3·10-4