- •И.В. Журавлева пРоЕКтИрОваНиЕ сОоружений биологической очистки сточных вод на сТаНЦиЯх водоотведения
- •Рецензенты:
- •Введение
- •Глава I Биологическая очистка в искусственных условиях
- •1.1. Сооружения биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях
- •1.2. Биофильтры
- •1.2.1. Капельные биофильтры
- •1.2.2. Высоконагруженные биофильтры
- •1.2.2.1. Расчёт аэрофильтров
- •1.2.2.2. Расчёт биофильтров с пластмассовой загрузкой
- •1.3. Аэротенки
- •Расчёт аэротенков
- •1.4. Аэротенки-отстойники
- •1.5. Вторичные отстойники
- •1.5.2. Расчёт горизонтальных и радиальных вторичных отстойников
- •1.6. Илоуплотнители
- •Глава 2 Компоновка очистных сооружений
- •2.1. Требования к генеральному плану очистной станции
- •2.2. Высотное проектирование очистной станции
- •Методика построения высотной схемы
- •Глава 3 Примеры расчёта
- •3.1. Расчёт аэротенков
- •3.2. Расчёт вторичных отстойников
- •3.3. Расчёт илоуплотнителей
- •3.4. Пример расчёта и построения профиля движения сырого осадка
- •3.5. Пример расчёта и построения профиля движения активного ила
- •Заключение
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задачи для решения на практических занятиях
- •ПРоЕКтИрОваНиЕ сОоружений биологической очистки сточных вод на сТаНЦиЯх водоотведения
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
1.1. Сооружения биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях
Методы биоокисления в искусственных условиях осуществляются в двух модификациях – с микроорганизмами, прикреплёнными к материалу загрузки фильтра (биофильтры) или свободно плавающими в обрабатываемой воде (аэротенки).
Качественный и количественный состав микронаселения ила и плёнки зависит от многих факторов: состава обрабатываемой воды, массы загрязнений, приходящихся на единицу массы ила в единицу времени, доступа кислорода, гидродинамического режима в сооружении и т.д. Чем больше различных органических соединений в стоках, тем разнообразнее биоценоз ила. В биоплёнке относительно высокий процент анаэробной микрофлоры.
Микронаселение ила служит индикатором процесса очистки. В нормально работающем иле обычно наблюдается большое разнообразие простейших, и нет количественного преобладания какого-либо одного из видов, все организмы подвижны, находятся в оживлённом состоянии; ил хорошо флоккулирует и легко оседает. При недостатке питания наблюдается измельчение простейших, они становятся прозрачными; сначала видоизменяются инфузории, а затем и коловратки. Вода над илом имеет мелкую, плохо оседающую муть. Ил с избытком питания мало разнообразен по видам, количественно преобладает один из видов. В большом количестве развиваются нитчатые бактерии. Число организмов в 1 мл изменяется от единиц до нескольких сотен тысяч. Ориентировочно:
«мало» организмов ‑ 1-10 тыс. шт./мл;
«нормально» ‑ 10-100 тыс.;
«много» ‑ более 100 тыс. шт./мл.
Чаще всего биологическая очистка состоит из двух сооружений: аэротенков или биофильтров для контакта активного ила с очищаемой сточной водой и отстойных сооружений – для отделения активного ила от очищенной сточной воды.
Тип сооружений принимают при проектировании в зависимости от концентраций исходного и конечного БПКполн, поступающегося на биологическую очистку.
1.2. Биофильтры
Биофильтры – это сооружения, в которых сточная жидкость фильтруется через крупнозернистый материал, покрытый биологической плёнкой. Биологические плёнки представляют собой колонии аэробных микроорганизмов. Микробиальный состав меняется по высоте сооружения, что соответствует постепенному снижению нагрузки по загрязнениям в направлении фильтрации и нарастанию растворённого кислорода в очищенной воде.
Сущность биологического процесса заключается в протекании загрязнённой сточной воды через слой фильтрующей загрузки. Сточная жидкость омывает тонким слоем поверхность фильтрующего материала. В результате из сточной жидкости извлекаются как нерастворимые, так и растворимые органические вещества. Происходит процесс поглощения биологической плёнкой (аэробными микроорганизмами) органических веществ, которые в слое фильтрующей загрузки подвергаются окислению.
В результате жизнедеятельности аэробных микробов происходит процесс минерализации органических веществ. Отработанная и отмершая биоплёнка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.
Биофильтр состоит из следующих элементов:
фильтрующей загрузки, помещённой в резервуар с водонепроницаемыми или водопроницаемыми стенками;
водораспределительного устройства;
дренажного устройства;
воздухораспределительного устройства.
Число секций или биофильтров принимают чётным, не менее двух и не более восьми. Все секции рабочие.
По режиму работы биофильтры делятся на 2 группы:
периодического действия, вследствие высокой истираемости и малой прочности почти не применяются;
непрерывного действия, которые, в свою очередь, подразделяются в зависимости от производительности на 1 м3 загрузки и по конструктивным особенностям материала на такие типы:
с объёмной загрузкой:
а) капельные биофильтры устраивают с естественной аэрацией. Для этого предусматривают по периметру в пределах междонного пространства окна с устройствами, позволяющими закрывать их наглухо. Площадь окон должна составлять 1 – 5 % площади фильтра [1, п. 6.120]. Пропускная способность - до 1000 м3/сут., Lex=10 – 15 мг/л; крупность фракций загрузочного материала 20 – 30 мм, материал – щебень, галька прочных горных пород, керамзит, а также пластмассы, способные выдерживать температуры от 6 до 30 С, высота слоя загрузки 1 – 2 м, нижний поддерживающий слой высотой 0,2 м с крупностью 70 – 100 мм;
б) высоконагружаемые биофильтры, Lex=15 – 30 мг/л, гидравлическая нагрузка 10 – 30 м3/(м2сут.), крупность загрузочного материала 40 – 60 мм, высота слоя загрузки 2 – 4 м, допустима производительность до 30 тыс. м3/сут.;
в) башенные биофильтры – большой высоты. Производительность до 50 тыс. м3/сут.; Lex=20 – 25 мг/л), крупность загрузочного материала 60 – 80 мм, высота слоя загрузки 8 – 16 м;
с плоской загрузкой:
БПКполн. очищенной воды принимается 15 – 30 мг/л. Крупность загрузочного материала 40 – 60 мм и высота слоя загрузки 2 – 4 м.
г) биофильтры с жёсткой загрузкой в виде колец, обрезков труб и других элементов для производительности до 10 тыс. м3/сут. В качестве загрузки могут быть использованы керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы. Плотность загрузки загр.=100 – 600 кг/м3, пористость 70 – 90 %, высота слоя загрузки 1-6 м;
д) биофильтры с жёсткой загрузкой в виде решёток или блоков, собранных из чередующихся плоских и гофрированных листов для производительности до 50 тыс. м3/сут. Блочные загрузки могут выполняться из различных видов пластмасс. Плотность пластмассовой загрузки 40 – 100 кг/м3, пористость 90 – 97 %, высота слоя загрузки 2 – 16 м. Плотность асбестоцементной загрузки 200 – 250 кг/м3, пористость 80 – 90 %, высота слоя загрузки 2 – 6 м;
е) биофильтры с мягкой или рулонной загрузкой. Материалы (пластмасса, синтетические ткани) крепятся на каркас или укладываются в рулоны. Плотность такой загрузки 5 – 60 кг/м3, пористость 94 – 99 %, высота слоя загрузки 3 – 8 м.
Биофильтры проектируют в виде резервуаров со сплошными стенками и двойным дном: нижним – сплошным, верхним – решётчатым (колосниковая решётка) для поддержки загрузки. Высоту междонного пространства не менее 0,6 м, уклон нижнего днища к сборным лоткам – не менее 0,01; продольный уклон сборных лотков – не менее 0,005.
Биологические фильтры для очистки производственных сточных вод допускается принимать как основные при одноступенчатой схеме очистки или в качестве сооружений первой или второй ступени при 2-ступенчатой схеме биологической очистки.
Размещать биофильтры целесообразно для обеспечения наилучших условий эксплуатации в отапливаемых помещениях.