Методическое пособие 437

Рис. 4. Осветлитель-перегниватель [1, с. 455]:

1 - подающий лоток; 2 - центральная труба; 3 - отражательный щит; 4 - камера флокуляции; 5 - зона отстаивания (осветлитель); 6- сборный периферийный лоток; 7 - отводящая труба осветленной воды; 8 - иловая труба ; 9 - камера для сбраживания осадка (перегниватель); 10 - труба для удален ия сброженного осадка; 11 и 12 - лоток и труба для удаления кор ки;

13 - илораспределительная труба

4. Концентрирование (уплотнение) осадков сточных вод

Избыточный активный ил после вторичных отстойников имеет влажность 99,2 % [7]. Влажность сы рого уплотненного ила составляет 9 7 %, т.е. его концентрация увеличивается в 3/0,8=3,75 и во столько же будет больше объем неуплотненного ила, т.е. 3,75(0,7 ÷1,1) л/чел. сут., на который и следует рассчитывать вместимость илоуплотнителей.

Избыточный активный ил после вторичных отстойников имеет влажность 99,2 %. Влажность сырого уплотненного ила составляет 97 % , т.е. его концентрация увеличивается в 3/0,8=3,75 и во столько же будет больше объем неуп-

11

лотненного ила, т.е. 3,75( 0,7 ÷1,1) л/чел. сут., на который и следует рассчитывать вместимость илоуплотнителей.

4.1.Гравитационное уплотнение

Гравитационное уплот нение - наиболее распространенный прием уменьшения объема избыточного активного ила. Оно в значительной мере уменьшает объем сооружений и затраты электроэнергии, необходимые для последующей его обработки. Конструкции вертикальных и радиальных уп лотнителей аналогичны конструкциям перв ичных отстойников.

Общая вместимость ил оуплотнителей определяется по пр одолжительности уплотнения и принимается в соответствии с СП в пределах 2 -6 часов. При использовании флотационн ых илоуплотнителей продолжительность уплотнения составляет 0,5-1 часов.

Илоуплотнители в виде отстойников вертикального типа п ринимаются по [2, табл.12.4, с.106], радиального типа по [2, табл. 12.6, с. 109].

Варианты технологического расположения уплотнителей на схеме станции очистки сточных вод с исп ользованием аэротенков даны на рис. 5.

Рис. 5. Варианты схем технологического расположения уплотнителей на станции очистки сто чных вод с использованием аэротен ков [1, с. 443]:

1- подача сточных вод; 2 - первичный отстойник; 3- аэротенк; 4 - вторичный отстойник; 5 - отведение очищенной воды; 6 - илоуплотнитель; 7 - блок обработки осадков; 8 – осадкоуплотнитель; 9 - активный ил; 10 - иловая вода; 11 - осадок; 12 - п реаэратор; 13 - обработанный осадок

12

По схеме "а" избыточный активный ил непрерывно поступает в илоуплотнитель, где отдает основную массу свободной влаги в виде иловой воды. Осадок из илоуплотнителя подается на дальнейшую обработку

Применение схемы "б" предполагает непрерывность отбора осадка из первичного отстойника с большей влажностью и последующим доуплотнением его в отдельном уплотнителе.

Уплотнением избыточного активного ила совместно с осадком первичных отстойников по схеме "в" достигается некоторое снижение влажности получаемого осадка. При совместном уплотнении активного ила и осадка первичных отстойников уплотнитель целесообразно использовать как резервуар-регулятор расхода осадка для последующей его обработки.

По схеме "г" уплотнение осадков осуществляется без илоуплотнителей. Активный ил подается в преаэраторы в объеме, превышающем его избыточное количество, откуда со сточной водой поступает в первичные отстойники. Выносимый из первичных отстойников активный ил компенсирует недостающую часть циркулирующего активного ила, подающегося на аэротенки. Таким образом, в преаэраторы подается такая часть активного ила, которая превышает его избыточное количество, но позволяет выделить в первичных отстойниках весь избыточный активный ил. Эта схема дает возможность получать один вид осадка - смесь сырого осадка и активного ила.

Илоуплотнители используются для снижения влажности активного ила, чтобы сократить размеры сооружений по стабилизации и обезвоживанию осадка. Они бывают вертикального, радиального типа. Расчет илоуплотнителей приведен в [5, п. 6.13, стр. 237]. Основные параметры илоуплотнителей приведены в табл. 5.

4.2. Флотационное уплотнение

Наряду с гравитационным уплотнением используется флотационное илоотделение, позволяющее уменьшить продолжительность уплотнения.

При расчете радиальных флотационных илоуплотнителей принимается давление для насыщения воды воздухом 0,2-0,4 МПа, количество воздуха, подаваемого для насыщения 1м3 жидкости, составляет 0,05-0,06 м3, отношение объема рабочей жидкости к объему уплотняемого ила 2:1-3:1, продолжительность уплотнения 0,7-1ч, конечная влажность уплотненного ила 94,5-95 %.

Флотационные уплотнители сокращают продолжительность уплотнения по сравнению с гравитационными в несколько раз и позволяют достичь меньшей влажности уплотнённого ила. В режиме флотации работают радиальные уплотнители. Основные параметры флотатора сведены в табл. 6.

Таблица 6

Основные параметры флотатора

Расчёт флотационного уплотнителя приведён в [5, с. 242] и [9,

пп4.12, 4.14].

4.3.Уплотнение ила с использованием центробежного поля

4.3.1.Гидроциклоны

Наиболее компактным и эффективным способом разделения активного ила на фракции: молодой ил, минерализованный ил и влага является трёхпродуктовый напорный гидроциклон, который работает по принципу, показанному на рис. 6. Традиционно гидроциклоны использовались для отделения влаги от песка, а теперь нашли применение и для активного ила.

14

ис ходная

см есь

песок

Минерализованный

ил

Рис. 6. П ринцип работы гидроциклона [2, с. 131]:

а) об щий вид; б) схема движения потоко в.

1 - крышка; 2 - труба; 3 - сливное отверстие; 4 - слив ной патрубок; 5 - внутренний винтовой поток; 6 - внешний винтовой поток;

7 - водовоздушный столб

В гидроциклоне возникают центробежные силы за счёт тангенциального подсоединения трубопровода к цилиндрическому корпусу а ппарата. Гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном или горизонтальном положении. Можно устанавливать один или несколько параллельно работающих аппаратов, объединяемых в блоки. Чтобы избежать засорения ги дроциклона, рекомендуется устанавливать защитные сетки на всасывающих тр убах насосов, питающих гидроциклоны. Ра змеры ячеек сетки должны быть в 6…10 раз меньше диаметра шламовой насад ки.

Тяжёлые фракции ак тивного ила направляются в конич ескую часть аппарата, основной поток (ило вая вода) удаляется из центральной части аппарата. Лёгкие фракции (молодые) ила движутся по центральной спирали вверх к сливной насадке. Разделен ие фракций зависит от диаметров насадок, размеров других конструктивных элементов гидроциклона.

Основные параметры гидроциклонов приведены в табл. 7. 15

Таблица 7

Параметры напорных гидроциклонов

4.3.2. Сепараторы

Сепараторы применяют для сгущения активного ила и фугата после шнековых центрифуг. Основные данные отечественных сепараторов приведены в табл.8.

16

4.3.3. Стабилизация осадков сточных в од

Осадки очистных со оружений с нагрузкой свыше 50 тыс. ЭЧЖ (эквивалентное число жителей) до лжны подвергаться стабилизации.

Допускается использование биологических, химических, термических и термохимических методов стабилизации. Стабилизации мо гут подвергаться жидкие, либо обезвожен ные (либо подсушенные в естеств енных условиях) осадки сточных вод. Жидкие осадки могут быть стабилизир ованы с использованием метода анаэробного метанового сбраживания, ан аэробно-аэробной, аэробно-анаэробной обработки; аэробной стабилизации.

Анаэробное (метано вое) сбраживание рекомендуется для стабилизации осадков на очистных сооружениях с нагрузкой свыше 100 ты с. ЭЧЖ (при обосновании допускается и на сооружениях с нагрузкой 50 - 100 т ыс. ЭЧЖ).

Процесс сбраживани я следует проводить в метантенках.

Допускается проводить сбраживание в мезофильном (температура около 35 °С) и термофильном (те мпература 50 - 60 °С) режимах.

5.Сооружения стабилизации осадков сточны х вод

5.1.Метантенки

Внеобогреваемых сооружениях (септиках, двухъярусных отстойниках, осветлителях-перегнивателях) анаэробное брожение происходит при температурах, определяемых кли матическими условиями. В метантенках процесс может реализован в термофи льных м и мезофипьных условиях, т.е. с подогревом или без подогрева.

Метантенки представляют собой герметичные вертикальные резервуары с коническим или плоским днищем, выполненные из железобетон а или стали.

Внастоящее время разработаны типовые проекты мета нтенков полезным объемом 500-4000 м и диаметром 10-20 м. Для крупных очистных станций разработаны индивидуальные проекты метантенков с полезным объемом 6000-

8000 м3. Схема метантенка представлена на рис. 7.

Рис. 7. Схема метантенка [1, с. 463]: 1- подача осадка; 2 - паровой инжектор; 3 - выпуск сброженного осадка;

4 - опорожнение метантенка;

5 - теплоиз оляция;

6 - система сбора и отвода газа;

7 - циркуляционная труба;

8 - уровень осадка

17

Таблица 9 Основные показатели по типовым проектам метантенков (рис. 7)

Расчет метантенков заключается в определении необходимого их объема в зависимости от количества поступающего в них сырого осадка и избыточного активного ила.

Для расчета метантенков и оценки результатов сбраживания необходимо рассчитать количество загружаемых осадков по сухому и беззольному веществу. Расходы (по сухому веществу) сырого осадка Осух, т/сут, и избыточного активного ила Исух, т/сут, определяют по формулам:

где Со - начальная концентрация взвешенных веществ, мг/л; Э - эффект задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках в долях единицы;

Q - средний расход сточных вод, поступающих на станцию, м3/сут; Lo – БПК полное сточных вод, поступающих в аэротенк; at - вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников, мг/л.

Расходы беззольного вещества сырого осадка Обз, т/сут, и избыточного активного ила Ибз, т/сут. определяют по формулам:

где Зос и Зил - зольность осадка и ила соответственно.

Расход сырого осадка Qoc, м3 /сут. и избыточного активного ила Qил, м3/сут. по объему при фактической влажности определяются по формулам:

где Рос — влажность сырого осадка, %, равная 93-95 %; Рил — влажность уплотненного активного ила, %, равная 96,5-97,5 %; у - плотность сырого осадка и активного ила, принимаемая равной единице.

Общий расход сырого осадка и избыточного активного ила составит: по сухому веществу, т/сут.

по беззольному веществу, т/сут.

по объему при фактической влажности, м3/сут,

Mo6щ=Qoc+Qил. (9)

Средняя влажность смеси сырого осадка и активного ила, %, определяется по уравнению

Средняя зольность сухого вещества смеси сырого осадка и активною ила, %,

Расход сброженного осадка по объему при фактической влажности Мсбр принимают равным Мобщ.

Влажность и зольность сброженного осадка, %, рассчитывают по формулам:

Зсбр = 100 {1 - М6з (1 - Rг) /[М6з (1 - Rг) + (Мсух ~М6з). (13)

Необходимый объем метантенков, м3, определяется в зависимости от объема фактической влажности смеси сырого осадка и активного ила по формуле

19

где D – суточная доза загрузки в метантенк, %, принимаемая по табл. 10.

где Rlim — максимально возможное сбраживание беззольного вещества осадка, кг — коэффициент, зависящий от влажности осадка, принимаемый по табл. 11.

Величину Rlim, %, следует определять в зависимости от химического состава осадка по формуле

где Ж, У и Б — содержание соответственно жиров, углеводов и белков, г, на 1г беззольного вещества осадка.

При отсутствии данных о химическом составе осадков для ориентировочных расчетов принимают: для осадка из первичных отстойников Rlim = 53 % и для избыточного активного ила Rlim = 44 %. Для смеси осадка с активным илом значение Rlim следует определять по среднеарифметическому соотноше-

20