Окситенки
Окситенки — это сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или воздух, обогащенный кислородом.
Основным отличием окситенка от аэротенка, работающего на атмосферном воздухе, является повышенная концентрация ила. Это связано с увеличенным массообменом кислорода между газовой и жидкой фазами.
Конструктивная схема окситенка представлена на рисунке 53 Он представляет собой резервуар, круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, которая отделяет зону аэрации от зоны илоотделения.
Рекомендуемая концентрация ила в окситенках составляет 6-8 г/л. Возможна работа данного устройства и при более высоких концентрациях активного ила.
В средней части цилиндрической перегородки прорезаны окна для перемещения иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель, в нижней части — для поступления возвратного ила в зону аэрации. В зону аэрации с помощью турбоаэратора подается кислород.
Анаэробные методы биохимической очистки
Анаэробные методы обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод, а также как первую ступень очистки очень концентрированных промышленных сточных вод (БПКполн 4-5 г/л), содержащих органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения. В зависимости от конечного вида продукта различают следующие виды брожения: спиртовое, пропионовокислое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами броже¬ния являются: спирты, кислоты, ацетон, газы брожения (СО2, Н2, СН4).
Для очистки сточных вод используют метановое брожение. Этот процесс очень сложный и многостадийный. Процесс брожения проводят в метантенках — герметически закрытых резервуарах, для ввода несброженного и отвода сброженного осадка. Схема метантенка показана на рисунке 54.
Перед подачей в метантенк осадок должен быть по возможности обезвожен.
Основными параметрами аэробного сбраживания являются температура, регулирующая интенсивность процесса, доза загрузки осадка и степень его перемешивания. Процессы сбраживания ведут в мезофильных (30 — 35 °С) и термофильных (50 — 55 °С) условиях. Метантенк представляет собой железобетонный резервуар с коническим днищем, снабженный устройством для улавливания и отвода газа, а также оборудованный подогревателем и мешалкой. Применяются метантенки диаметром до 20 м и полезным объемом до 4000 м3.
Метантенки применяются для минерализации осадков бытовых и производственных сточных вод, содержащих доступные для микроорганизмов органические вещества.
23. Очистки воды от взвешенных веществ
Для очистки воды от взвешенных веществ используют механические и физико- химические методы. К первым относятся процеживание, отстаивание, центрифугирование и фильтрование, ко вторым — коагуляция и флотация.
Основными источниками загрязнения поверхностного стока взвешенными веществами являются пыль, аэрозоли, промышленные выбросы, частицы несгоревшего топлива, продукты разрушения дорожных покрытий, мусор и т. д. Так, например, удельный внос взвешенных веществ с дождевыми стоками из городов Европы плотностью населения около 100 чел./га составляет 2500 кг/(га • г) [3].
Взвешенные вещества, содержащиеся в поверхностном стоке, большей частью имеют минеральное происхождение (песок, глина, глинистые частицы, частицы руд и шлаков, нерастворимые соли). К органической части взвесей можно отнести коллоидные гумино- вые соединения, продукты распада органического вещества [10]. В поверхностном стоке содержится от 60 до 85 % частиц с гидравлической крупностью от 0,3 до 0,45 мм/с [4].
Кроме того, запрещен спуск сточных вод, содержащих взвешенные вещества, со скоростью их выпадения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для непроточных.
Очистку вод от основной массы грубоди- сперсных примесей осуществляют в сооружениях, принцип работы которых основан на действии гравитационных сил. К ним относят отстойники, песколовки, гидроциклоны, осветлители. Для более тщательной очистки применяют фильтры различной конструкции [8].
Помимо механических методов очистки воды (процеживание, отстаивание, фильтрование, центрифугирование) применяют также физико-химические, например, коагуляция, флокуляция и флотация
Отстаивание применяют для выделения из сточных вод твердых или жидких примесей под действием гравитационных сил. Для этого используют различные аппараты и сооружения: песколовки, первичные и вторичные отстойники, нефтеловушки, илоуплотните- ли и др.
Песколовки предназначены для удаления из воды тяжелых минеральных примесей (главным образом песка); обычно улавливают частицы размером от 0,15 до 0,30 мм. Песколовки подразделяют на:
горизонтальные (с прямолинейным или круговым движением воды);
вертикальные;
песколовки с винтовым (поступательно- вращательным) движением воды.
Отстойники являются основными сооружениями механической очистки сточных вод, используются для удаления оседающих или всплывающих грубодисперсных веществ органического происхождения.
В зависимости от назначения в технологической схеме очистной станции отстойники подразделяются на первичные, устанавливаемые в начале технологической схемы перед сооружениями биологической или физико- химической очистки, и вторичные — в конце схемы после биологической очистки.
По режиму работы различают отстойники периодического действия (контактные) и непрерывные (проточные). Первые применяются для очистки малых объемов сточных вод, вторые — для очистки любых объемов загрязненных вод.
По направлению движения воды отстойники подразделяют на
горизонтальные,
вертикальные
радиальные.
К отстойникам относят и осветлители, где одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взвешенного осадка, а также комбинированные сооружения — осветлители — перегниватели и двухярусные отстойники, в которых наряду с осветлением воды осуществляется сбраживание и уплотнение выпавшего осадка.
Для повышения эффективности осаждения в воду вводят коагулянты и флокулянты
Сущность метода фильтрования заключается в пропускании жидкости, содержащей мелкодиспергированные примеси, через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых частиц. Кроме тонкодиспергированных веществ на фильтрационных установках извлекают масла, нефтепродукты, смолы и др. При этом движущей силой процесса является разность давлений до и после фильтрующей перегородки [8]. Частицы задерживаются поверхностью зерен под действием молекулярных, электростатических или сил химического сродства и адсорбции.
Механизм извлечения частиц из воды может включать следующие составляющие: механическое процеживание, гравитационное осаждение, инерционное захватывание, химическую и физическую адсорбцию, адгезию, коагуляционное осаждение и биологическое выращивание. В общем случае указанные составляющие могут действовать совместно, а процесс фильтрования состоит из трех стадий:
перенос частиц к поверхности фильтрующего слоя;
прикрепление к поверхности;
отрыв от поверхности.
Фильтры с зернистой загрузкой можно классифицировать по ряду основных признаков:
по скорости фильтрования: медленные (от 0,1 до 0,3 м/ч), скорые (от 5 до 12 м/ч) и сверхскоростные (от 36 до 100 м/ч);
по давлению, под которым они работают: открытые (безнапорные), закрытые (напорные);
по направлению фильтрующего потока: однопоточные (обычные скорые фильтры), двухпоточные (фильтры АКХ, ДДФ), многопоточные;
по крупности фильтрующего материала: мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые;
по числу фильтрующих слоев: однослойные, двухслойные, многослойные.
По характеру механизма задержания взвешенных частиц различают два вида фильтрования:
фильтрование через пленку (осадок) загрязнений, образующуюся на поверхности фильтрующего слоя;
фильтрование без образования пленки загрязнений.
Выделяют следующие методы интенсификации фильтрационного процесса на зернистых загрузках:
фильтрование в направлении убывающей крупности зерен загрузки, а также ее укрупнение с одновременным увеличением высоты слоя с целью снижения интенсивности прироста потерь напора за счет рассредоточения загрязнений в возможно большем его объеме;
применение различных способов предварительной обработки воды с целью увеличения плотности и прочности задерживаемых фильтром загрязнений, более равномерного их распределения в толще фильтрующего слоя;
применение для загрузки фильтров зернистых материалов с высокой межзерновой пористостью и развитой удельной поверхностью.
Каждый из методов в зависимости от конкретных условий обеспечивает повышение производительности в 1,5-3 раза [2].
Выделяют следующие виды фильтров:
зернистые (фильтрующий слой — кварцевый песок, дробленый антрацит, керамзит, шлак, пенополистирол, магномасса и др.);
сетчатые (фильтрующий слой — сетка с размером ячеек 40 мкм);
тканевые (фильтрующий слой — хлопчатобумажные, льняные, суконные, стеклянные или капроновые ткани);
намывные (фильтрующий слой — древесная мука, диатомит, асбестовая крошка и др. материалы, намываемые в виде тонкого слоя на каркас из пористой керамики, металлической сетки или синтетической ткани).
Механическая очистка фильтрованием воды через вертикальную жесткую полимер- бетонную пористую перегородку обеспечивает наибольшую степень очистки жидкости от взвесей различного происхождения