2.РН(оптимум 7-8),

3.Температура(оптимум 20-28градусов)

это основные 3!!! и концентрация в воде вредных веществ не превышают те предельно допустимые величины, при которых не нарушается жизнедеятельность микроорганизмов(есть данные по ПДК для биологической очистке для тяжелых металлов и токсичных веществ). Во всех случаях очищаемая вода должна содержать необходимое количество биогенных элементов (азота, фосфора, калия, железа и др.) Многие производственные сточные воды приходится подвергать предварительной обработке и добавлять в них биогенные элементы. Почти все органические вещества в соответствующих условиях разрушаются под воздействием бактерий.

Окисление загрязнений сточных вод протекает тем полнее, чем больше величина отношения БПКполн: ХПК (величина отношения БПКполн : ХПК должна быть не менее 0,4). Минимальные количества биогенных элементов для интенсивного биохимического процесса очистки смеси бытовых и производственных сточных вод составляют на каждые 100 мг/л БПКполн - азота 5 и фосфора 1 мг/л.

Наиболее неблагоприятное влияние на ход биохимических процессов оказывает присутствие в сточных водах солей тяжелых металлов.

Основной причиной нарушения нормальной работы биологических сооружений являются залповые сбросы производственных вод с высокой концентрацией медленно окисляемых соединений. Значительные затруднения при биологической очистке вызывают стоки текстильных предприятий, содержащие СПАВ. Поэтому на таких предприятиях должны быть установки по извлечению вредных веществ из сточных вод перед их биологической очисткой.

Сильно концентрированные сточные воды требуется предварительно обрабатывать до допустимых пределов (по БПКполн).

В активном иле, образующемся при очистке производственных сточных вод, видовой состав микроорганизмов сильно не различается, несмотря на исключительно большое разнообразие самих окисляемых загрязнений. В большей части илов доминирует микрофлора рода Pseudomonas.

Процесс очистки протекает более устойчиво и полно в тех случаях, когда очищают смесь производственных и бытовых сточных вод(там есть необходимые биогенные элементы). Причем механическую очистку могут проходить сточные воды хозяйственные отдельно от ПСВ.

В качестве сооружений рекомендуются аэротенки: при БПК до 500мг/л – вытеснители, более 500 – смесители.

2-15. Системы аэрации в аэротенках: классификация, схемы, применимость, достоинства и недостатки. Аэротенки: специальные конструкции (циркуляционных окислительных каналов, окситенков, оксиконтактов и др.), устройство, область применения, достоинства и недостатки.

Системы аэрации:

По типу аэрации:

1. С пневматической (самая распространенная). При крупнопузырчатой аэрации (более 10мм) размер отверстий в трубах составляет 5-6 мм и использование кислорода активным илом при этом составляет 6-7 %, что не создает идеального массопереноса растворенного кислорода из жидкости в бактериальную клетку. При уменьшении размера отверстий в подающих воздух трубах до 2-2,5 мм, увеличивается использование кислорода до 8-12 %, а при применении мелкопузырчатых (1-4мм) диффузоров (размер отверстий - 200-500 мкм) - до 15-18 %. К крупнопузырчатым аэраторам относят вертикальные трубы с открытыми к низу концами. На первой половине длины принимается число аэраторов в 2 раза больше, чем на 2ой. Диаметры водораспределительных стояков и потери напора определяют гидравлическим расчетом. При этом скорости в стояках 3-10м/с, в остальных 10-20м/с.

П рименение мелкопузырчатой аэрации приводит к значительному улучшению качества очистки, улучшению седиментационных характеристик активного ила, его влагоотдающих свойств, повышению уровня метаболизма, сокращению прироста, а также возрастанию устойчивости организмов ила к воздействию токсичных веществ. В качестве мелкопузырчатых аэраторов раньше применяли в основном фильтросные пластины, теперь - пористые трубы (керамические, титановые, полипропиленовые), керамические мембранные диффузоры. (Рис1)

1-коридоры аэротенка, 2-воздухораспределительные трубопроводы, 3-воздухопроводные стояки, 4-фильтросные пластины, 5-подфильтросные воздушные каналы,6-дырчатые трубы, 7-продольные перегородки,8-поверхностный аэратор дискового типа,9-стабилизатор потока.

Сами фильтросные пластины: 300х300мм, толщина 35мм. Заделывали их в железобетонные каналы. В аэротенках предусматривали каналы. Пластины располагали в несколько рядов. Воздух подавался через стояки, которые располагались между собой на расстоянии 20-30 м. У них недостаток: Распределение воздуха в аэротенке. а-при помощи фильтросных пластин, б-при помощи пористых труб,в-механический поверхностный аэратор, 1-воздуховод, 2-аэротенк, 3-воздушные стояки, 4-фильтросы,5-пористые трубы, 6-электродвигатель,7-лопасти турбины.

Они выходят из строя после 5-6 лет эксплуатации.+++ Пористые трубы легче монтировать, укладывать, они дольше работают. Но у них есть недостаток: пузырьки воздуха разбивают поры. Их эксплуатируют 8-12 лет. На крупных станциях устанавливают диффузоры. Рис 3, 4 и рис 5. Массоперенос такого диффузора очень высок, больше чем у мембранных диффузоров.

Д иффузор: 1-воздухораспределительная труба, 2-корпус диффузора, 3-уплотнительное кольцо,4-стопорная обмотка,5-воздухопропускное отверстие, 6-керамический диффузор.

Подается газ под давлением и выдувает загрязнения. –минус:Керамические диффузоры самые дорогие, их трудно устанавливать.

Мембранные диффузоры распространены на больших станциях реже. Они больше подходят для периодической аэрации. (см рис5.)

М ембранный диффузор с креплением. 1-воздухораспределительная труба, 2-корпус диффузора, 3-мембранный диффузор, совмещенный с уплотнительным кольцом 4-, стопорная обечайка, 5-воздухопропускное отверстие, 6-неперфорированный клапан, 7-выпуклая поддерживающая пластина,8-хомуты, 9-опора, 10-анкер.

Они дешевле керамических. Считают, что мембрана играет роль обратного клапана, если прекратится подача воздуха. Для того чтобы был обеспечен максимальный эффект при применении мелкопузырчатых диффузоров воздуха, необходимо дополнить мелкопузырчатую аэрацию системой барботажа (дырчатые трубы с размером отверстий 2-5 мм), чтобы обеспечить хорошее перемешивание и идеальный массообмен в хлопьях ила, так как мелкопузырчатая аэрация не достаточно хорошо перемешивает иловую смесь.

Идеальный эффект одновременного насыщения иловой смеси кислородом и удовлетворительного массообмена в хлопьях ила обеспечивает среднепузырчатая (5-10мм) аэрация. Для среднепузырчатой аэрации используют перфорированные трубы с насечкой 3-4 мм. Дырчатые трубы укладывают в 1-2-3 ряда вдоль длинной стены аэротенка. Воздух подают по стоякам, расположенным на расстоянии 20-30см. Рис 1в.

Эффективность аэрации зависит также от формы применяемых аэрирующих элементов (более эффективно насыщают иловую смесь тарельчатые, а не трубчатые аэраторы) и их расположение по днищу аэротенков. Пристенная форма монтажа аэраторов наиболее часто используется, так как это оправданно экономически (меньше требуется аэрирующих элементов). Однако при такой системе подачи воздуха в аэротенках создаются турбулентные циркулирующие вертикальные потоки, которые увеличивают скорость подъема пузырей воздуха с 0,3 м/с (без циркулирующих потоков) до 0,9 м/с, а, следовательно, воздух в контакте с иловой смесью находится значительно меньшее время, чем при его подаче через диффузоры, расположенные равномерно по всему днищу аэротенка. Кроме того, при расположении аэраторов по всему днищу достигается эффект наибольшего перемешивания и равномерной аэрации по всей поверхности аэротенка. При использовании промежуточной схемы монтажа аэраторов количество используемых аэраторов невелико, а эффект вертикальной циркуляции сточных вод в аэротенках снижается, следовательно, снижаются потери кислорода.

Когда определяется общий расход воздуходувки, при подаче воздуха потери напора в мелкопузырчатых аэраторах принимают 0,7м. Производят расчет воздуха, требуемого для аэрации. Число рабочих воздуходувок: при расходе более 5тыс м3/ч – более 2, при меньшем расходе – одна.

2. С механической. Принцип работы механической аэрации основан на вовлечении воздуха в воду непосредственно из атмосферы, вращением аэратора и перемешиванием его с водой. Механические аэраторы разнообразны по конструкции, но принцип работы одинаков. Все механрические аэраторы по принципу действия: импеллерные (кавитационные), поверхностные (более распространенные). По плоскости расположения оси вращения р отора: вертикальные, горизонтальные. По конструкции ротора: конические, дисковые, цилиндрические, колесные, турбинные, винтовые. Наибольшее распространение получили аэраторы поверхностного типа (рис.6, 7).

Схема установки аэратора Симплекс. Схема работы механического поверхностного аэратора дискового типа. 1-вал аэратора, 2-верхнее расширение стабилизатора, 3-стабилизатор,4-лопатки аэратора.

Импеллерные (кавитационные) аэраторы отличаются от поверхностных тем, что турбина погружается на значительную глубину в жидкость и соединяется с атмосферным воздухом через полый вал, приводящий турбину во вращение.

3 . С комбинированной (пневмо-механической) системой. Основана на совмещении элементов пневматической и механической аэрации. Среди смешенных наибольшее распространение получили турбинные и струйные системы аэрации. Турбинный аэратор представляет собой 1 или 2 вертикальные турбины на валу, одна турбина у дна, другая на расстоянии 75см от поверхности воды. Струйные (эжекторные) (рис 8), 1-воздухоприемный патрубок, 2-напорный патрубок, 3-приемная камера, 4-сопло,5-камера смешения, 6-диффузор

Принцип действия аналогичен механическим аэраторам с вертикальной осью вращения. Они обязательно содержат сопла, патрубок, камеру и диффузор, хотя разных видов по конструкции

С пневматической и пневмо-механической: низконапорные и обычные. Этот параметр влияет на всю конструкцию аэротенка. В качестве низконапорной аэрации используют решетки.

Систему аэрации выбирают технико-экономическим сравнением аэраторов.

Специальные конструкции аэротенков:

Конструкции аэротенков определяются расходами сточных вод, исходными концентрациями и системами аэрации.

Если аэротенк и отстойник прямоугольной формы, то их блокируют в одно сооружение.

Аэротенки-отстойники: совмещен аэротенк и ВО

Схема использования механического поверхностного аэратора дискового типа со стабилизатором потока для подачи ила из отстойной в аэрационную зону. 1-зона аэрации, 2-отстойник, 3-трубопровод для подсасывания ила, 4-окна для впуска жидкости.

З оны вторичного отстаивания связаны между собой окнами, щелями, отверстиями и так далее, которые обеспечивают переток иловой смеси из аэрационной зоны в отстойную и обратно без применения оборудования для принудительного возврата (насосы и тд). Рис.15, 16.

О КСИКОНТАКТ

1-подача СВ, 2-подача сжатого воздуха,3-зона аэрации, 4-аэраторы вибрэйр,5-перегородка, 6-дегазатор, 7-зоны отстаивания,8-илоуплотнитель,9-выпуск очищенных СВ, 10-выпуск избыточного ила

Оксиконтакт предназначен на большие расходы сточных вод. Перегородки имеют в их верхней части регулируемые переливные окна, через которые иловая смесь поступает в отстойную зону. В низу перегородки примыкают к наклонной внешней стенке аэротенка таким образом, что образуется продольная щель с каждой продольной стороны аэрационной зоны. Через эти щели осаждающийся в отстойной зоне активный ил под воздействием гравитационных сил возвращается в зону аэрации. Осветленная вода после отделения ила собирается лотками 2, расположенными вдоль внешней стороны каждой отстойной зоны. Избыточный активный ил отводится из осадочной части отстойной зоны через илоотводные трубопроводы, расположенные на определенных расстояниях друг от друга. Аэрационная зона снабжается воздухом через колпачковые аэраторы «Вибрэйр», монтируемые либо в плиту днища, перекрывающую воздушный канал, либо в воздуховоды, укладываемые по днищу этой зоны таким образом, чтобы вызывать двойной спиралеобразный поток иловой смеси, показанный на рис. 11.18 стрелками.

Д ля станций с небольшой пропускной способностью применяют аэротенки-отстойники круглой формы с концентрическими зонами аэрации и отстаивания. (рис 16) Часть сооружения работает как аэратор, а др. часть – как отстойник. Обе части связаны м/у собой отверстиями, окнами, щелями и тд. для перетекания иловой смеси туда и обратно самотеком. Оксиконтакт – пример аэротенка-отстойника.

Зона отстаивания находится по периферии. Это аэротенки – смесители.

П рименяют также и промежуточный тип аэротенков-отстойников, где перетекание смеси осуществляется принудительно. 1-трпр для подачи СВ, 2-зона аэрации,3-лоток осветленной воды, 4-воздуховод, 5-кольцевой перфорированный аэратор, 6-диспергатор-мешалка, 7-зона отстаивания.

Циркуляционные окислительные каналы.

Окислительный канал без ВО и с ВО. 1-НС,1’-НС возврата ила в ЦОК, 2-ЦОК, 3-горизонтальный аэратор, 4-удаление избыточного активного ила, 5-отведение очищенной воды, 6-ВО

Эти каналы обычно трапецеидального (овального) сечения в плане. Иловая смесь циркулирует со скоростью 0,25-0,3м/с. Они могут быть оборудованы мешалками на прямых участка и тд. Аэрация осуществляется на всем канале. Цоки работают по принципу аэротенков с продленной аэрацией, средняя продолжительность пребыв ила в цоке = 40 сут. В завис от расхода применяют с вторичным и без вторичного отстаивания. Если малый расх, то без вторичного отстаивания. Они могут применяться в зимних условиях, когда температура не ниже -25 град. Аэрация в цок производится механическими аэраторами, которые устанавливают в начале канала. Длина аэраторов не меньше ширины по дну, не больше ширины по зеркалу воды, число аэраторов не менее 2. После Цок продолжительность пребывания в вторичных отстойниках не менее 1,5ч.

Есть такие сооружения как окситенки: Использование кислорода вместо воздуха позволяет поддерживать в очищаемой воде концентрацию растворенного кислорода в 5-10 мг/л вместо обычно принятой для аэротенков концентрации в 1,5-2 мг/л. Это дает возможность существенного повышения окислительной способности сооружения и устойчивости очистных процессов при шоковых и резко колеблющихся нагрузках на активный ил. +Прирост активного ила в таких сооружениях на 25- 35% ниже, чем в аэротенках за счет более глубокого окисления изымаемых загрязнений. Активный ил значительно лучше отделяется от очищенной воды и уплотняется, что позволяет уменьшить объем вторичных отстойников и уплотнителей избыточного ила. По технологической сути процессы биологической очистки в сооружениях с использованием кислорода идентичны очистным процессам в аэротенках. Но их конструктивное оформление и эксплуатация значительно сложнее, чем аэротенков. Это связано с необходимостью практически полного использования подаваемого кислорода, учитывая стоимость его получения и подачи в сооружение. В отечественной практике очистки сточных вод с применением кислорода используются окситенки, предложенные НТЦ РФ НИИВОДГЕО (рис. 11.23). Илоотделитель 18 оборудован перемешивающим устройством, представляющим собой вращаемые приводом решетки из вертикальных стержней 8 (30-50мм) расположенных один от другого на расстоянии 300 мм. В нижней части решеток размещается шарнирно подвешенный скребок 14. Благодаря направляющим щиткам жидкость в илоотделителе медленно движется по окружности, вследствие чего значительно интенсифицируется процесс отделения и уплотнения ила. Очищенная вода проходит сквозь слой взвешенного активного ила, доочищается от взвешенных и растворенных органических веществ, поступает в сборный лоток и отводится по трубе. Окситенк оборудуется системой автоматизации, обеспечивающей подачу кислорода в зону азрации в строгом соответствии со скоростью его потребления. Высокая концентрация растворенного кислорода в окситенке позволяет значительно повысить дозу активного ила в сооружении и интенсифицировать процессы нитрификации аммонийного азота.+++ Это дает возможность повышения окислительной мощности окситенков в 5 — 6 раз по сравнению с аэротенками и снизить капитальные затраты в 1,5 — 2 раза, а эксплуатационные в 2,5 — З раза.В настоящее время наиболее перспективно применение окситенков на объектах, которые имеют собственный технический кислород или могут получать его от соседних предприятий (например, заводы по производству синтетического каучука, а также химические, коксохимические, нефтехимические и др.).1-продувочный трпр, 2и5-задвижки с электрическим приводом, 3-электродвигатель, 4-турбоаэратор,6-герметическое перекрытие, 7-трпр подачи кислорода, 8-вертикальные стержни,9-сборный лоток, 10-труба для сброса изб ила,11-круглый резервуар,12-цилиндрич перегород, 13-зона аэрации,14-скребок, 15-окна для поступления возвр ила в зону аэрац, 16-окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель,17-труба для подачи СВ в зону аэрации, 18-илоотделитель, 19-труба для отвода очищенной воды.