tehnologi_epta / 2tehn

Аэротенк с рассредоточенным впуском воды на очистку

Аэротенки могут быть проточного и контактного режима действия, с пневматической или механической (или смещанной) системой аэрации и др. В ряде случаев прибегают к устройству двух и более ступеней биологической очистки и очищаемая вода проходит последовательно через каждую.

Схема работы двухступенчатых аэротенков: 1, 3 – аэротенк I и II ступени, 2, 4 – вторичный отстойник I иII ступени, 5, 6 – трубопровод циркулирующего ила I иII ступени.

11. Типы биоокислителей, их сравнительная оценка, область применения различных типов.

Окситенки. В отечественной практике очистки с.в. с применением кислорода используются окситенки. Конструктивно окситенки выполнены в виде резервуара круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, разделяющей его на зону аэрации в центре и илоотделитель по периферии сооружения. В средней части по высоте цилиндрической перегородки устроены окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илотделитель; в нижней части перегородки - окна для возвращения ила в зону аэрации.

Окситенк оборудуется системой автоматизации, обеспечивающей подачу кислорода в зону аэрации в строгом соответствии со скоростью его потребления.

Отличительными признаками окситенкаявл-ся высокая эффективность использования подаваемого кислорода, значительное сокращение общего объѐма сооружения в связи с двухцелевым использованием объѐмов илоотделителя, а также автоматическое регулирования подачи кислорода в соответствии со скоростью его использования. Технологический расчѐт окситенков осуществляется по тем же ф-лам что и расчѐт аэротенков-смесителей, но с рабочей дозой ила в пределах 6-10г/л и концентрацией растворѐнного кислорода 6-12мг/л.

Окситенки рекомендуется применять на городских очистных станциях производительностью свыше 50 тыс. м3/сут, а также на станциях меньшей производительности при получении технического кислорода от промышленных предприятий. Для промышленных предприятий применение окситенков обосновывается технико-экономическим сравнением с учетом характера и величины загрязнения сточных вод и источника получения кислорода.

1-продувочный тр-д, 2,5-задвижки с электрическим приводом, 3-электродвигатель, 4-турбоаэратор, 6- герметическое перекрытие, 7-тр-д подачи кислорода, 8-вертикальные стержни, 9-сборный лоток, 10-труба для сброса избыточного ила, 11-круглый резервуар, 12-цилиндрическая перегородка, 13-зона аэрации, 14скребок, 15-окна для поступления возвратного ила в зону аэрации, 16-окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель, 17-труба для подачи ст. воды в зону аэрации, 18-илоотделетель, 19-труба для отвода очищенной воды.

Флототенк. Скоростные биоокислители, предназначены для неполной биологической очистки концентрированного потока представляют собой реакторы с интенсивным массообменном. Примером такого сооружения явл-сяфлототенк, включающий ячеистый аэротенк и напорный флотатор для отделения и концентрирования биомассы из иловой смеси.

Принципиальная схема работы флототенка состоит в том, что сточные воды после механической очистки подаются в безнапорную зону аэрации, которая оборудована соответствующими аэрационными устройствами. Иловая смесь в зоне аэрации насыщается воздухом с помощью насосов и эжекторов.

Воздухом также может насыщаться часть расхода рециркулирующей осветленной сточной жидкости, которая затем подаѐтся в безнапорную зону флотационного илоотделителя. Сфлотированный ил концентрацией 30-50 г/л из пенного флотатора удаляется скребками различной конструкции или самотечным переливом на рециркуляцию в зону аэрации и частично в качестве избыточного активного ила отводится на сооружения обработки осадка.

Принципиальная схема скоростного биоокислителя (флототенка) Гидролизпрома 1 - пневмомеханические аэраторы; 2 — перепускные камеры; 3I и 3II — регенераторы активного ила I и II ступени; 4I и 4II — флотационные камеры I и II ступени; 5I и 5II — биоокислнтельI и II ступени; / — подача дрожжевой бражки; // — подача эрлифтом регенерированного активного ила; III — впуски иловой смеси; IV I и IV II - подача иловой смеси, насыщенной воздухом, во флотационные камеры после I и II ступени биоокислителя; V — вывод осевшего осадка; VI — воздухопроводы; VII - отвод воды из флотационной камеры I ступени; VII II — отвод очищенной воды из сооружения; VIII

— подвод воды после I ступени флотации; IX I и IX II отвод иловой смеси из I и II ступени биоокислителя

12.Регенерация активного ила, обоснование необходимости регенерации при очистке городских и производственных сточных вод, технологическое оформление процесса.

Регенерацияпериод времени для переработки загрязнений активным илом. Длительность пребывания ила в регенераторе значительно больше длительности аэрации в собственно аэротенке, хотя суммарная длительность изъятия и окисления загрязнений остается той же, что и при реализации процесса по классической схеме. Однако концентрация ила в регенераторе в 2-2,5 раза выше, чем в собственно аэротенке, поскольку ил в него направляется прямо из отстойных сооружений и без подачи сюда сточной жидкости. Это позволяет на 15-20% уменьшить суммарный объем аэрационных сооружений по сравнению с объемом при осуществлении процесса очистки только в аэротенке.

Объем регенераторов, выраженный в % от суммарного объема собственно аэротенков и регенераторов, получил название "процента регенерации". Типовые аэротенки разработаны в виде 2,3 и 4-коридорных, соответственно в них можно обеспечить 25, 33, 50, 66, 75% регенерации. В принципе можно обеспечить любой процент регенерации, выделяя под регенераторы соответствующий объем аэротенков.

1 рис. Аэротенк с регенерацией активного ила: 7’ – регенерированный АИ; 9’ – регенератор ила.

2 рис. Аэротенк-вытеснитель с 33% регенерацией: 1’ – канал сточной воды на биологическую очистку; 3’ – канал иловой смеси; 7’ –канал циркуляционного АИ

1 – сточная вода после первичных отстойников; 2 – аэротенк; 3 – иловая смесь из аэротенков; 4 – вторичный отстойник; 5 – очищенная вода; 6 – иловая камера; 7, 8 – циркуляционный и избыточный АИ; 9 – воздух из воздуходувок; 10 – аэрационная система для подачи и распределения воздуха в аэротенке.

13.Сравнительный анализ конструктивных особенностей, технологических параметров и эффективности работы биофильтров с объемной и плоскостной загрузкой.

По виду загрузочного материала биофильтры делятся на: биофильтры с объемной загрузкой (гравий, шлак, керамзит, щебень, и др.) и биофильтры с плоскостной загрузкой (пластмассы, асбестоцемент, керамика, металл, ткани и др.).

Биофильтры с объемной загрузкой подразделяются на следующие виды:

-капельные, имеющие крупность фракции загрузочного материала 20-30 мм и высоту слоя загрузки 1-2 м;

-высоконагружаемые, имеющие крупность загрузочного материала 40-60 мм и высоту слоя загрузки 2-4 м;

-биофильтры большой высоты (башенные), имеющие крупность загрузочного материала 60-80 мм и высоту слоя загрузки 8-16 м.

Объемный загрузочный материал имеет плотность 500-1500 кг/м3 и пористость 40-50%.

Биофильтры с плоскостной загрузкой подразделяются на следующие виды:

-с жесткой засыпной загрузкой. В качестве загрузки могут использоваться керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы. В зависимости от материала загрузки плотность ее составляет 100-600 кг/м3, пористость 70-90%, высота слоя 1-6 м;

-с жесткой блочной загрузкой. Блочные загрузки могут выполняться из различных видов пластмассы

(гофрированные и плоские листы или пространственные элементы), а также из асбестоцементных листов. Плотность пластмассовой загрузки 40-100 кг/м3, пористость 90-97%, высота слоя загрузки 2-16 м;

- с мягкой или рулонной загрузкой, выполненной из металлических сеток, пластмассовых пленок, синтетических тканей (нейлон, капрон), которые крепятся на каркасах или укладываются в виде рулонов. Плотность такой загрузки 5-6 кг/м3, пористость 94-99 %, высота слоя загрузки 3-8 м.

Пропускная способность биофильтров зависит от конструктивных особенностей того или иного типа сооружения и объясняется содержанием активной биомассы на единицу объема биофильтра.

Плотность плоскостных загрузочных материалов (12,2-140 кг/м3) значительно меньше, чем традиционных из гравия или щебня (1350-1500 кг/м3), что позволяет упростить и облегчить фундамент и ограждающие конструкции биофильтров. Пористость плоскостных загрузочных материалов (87-99%) более чем вдвое выше, чем у объемных загрузок (40-50 %), что позволяет отказаться от принудительной вентиляции и сэкономить значительное количество электроэнергии. Удельная поверхность плоскостных загрузочных материалов 80-450 м2/м3, против 50-80 м2/м3 у объемных. Однако, даже при одинаковой удельной поверхности активная поверхность плоскостных загрузочных материалов значительно больше за счет отсутствия мертвых зон, образующихся при соприкосновении фракций засыпного загрузочного материала.

По данным зарубежных ученых, производительность сложных загрузочных материалов, по сравнению с гладкими (при одинаковой площади удельной поверхности и в одинаковых условиях работы), на 67% выше.

14.Задачи и методы доочистки сточных вод. Примеры схем сооружений блока доочистки при решении различных задач.

Существующие очистные сооружения в основном не обеспечивают нормативные требования к сбросу очищенных сточных вод, поэтому требуется их доочистка. Чаще всего полная биологическая очистка дополняется сооружениями фильтрации очищенных СВ, глубокой биологической очисткой от биогенных элементов в биологических окислителях и биопрудах, физико-химическими методами доочистки или комбинацией этих методов. В особых случаях необходимая степень очистки достигается только при использовании сорбции на активированном угле. Все эти мероприятия направлены на получение минимальных допустимых концентраций органических соединений, азота, фосфора и других специфических компонентов (нефтепродуктов, СПАВ, эфирорастворимых веществ, тяжелых металлов и других компонентов). Глубокая очистка и доочистка СВ необходима перед использованием их в системах повторного и оборотного водоснабжения промышленных предприятий, в сельском хозяйстве. В зависимости от требуемой степени глубокой очистки капитальные вложения на строительство сооружений глубокой очистки увеличивают общие затраты на 30-100% и требуют привлечения дополнительных материалов: реагентов, ионообменных смол, активированного угля.

Глубина доочистки СВ, используемых в замкнутых системах водоснабжения предприятий, зависит от технологических требований к ее качественным показателям; и в некоторых случаях эти требования могут быть менее жесткие, чем к качеству очищенной воды перед сбросов в водоем.

Рассматриваемые методы глубокой очистки СВ можно разделить:

1.На глубокую очистку СВ от органических загрязнений и взвешенных веществ;

2.Глубокую очистку СВот биогенных элементов;

3.Глубокую очистку СВ от отдельных компонентов;

4.Удаление из очищенных СВ бактериальных загрязнений (дезинфекция или обеззараживание СВ)

5.Насыщение СВ кислородом.

Сооружения доочистки СВ предназначены для удаления взвешенных веществ и органических загрязнений. Наиболее распространенными методами глубокой очистки биологически очищенных СВ являются процеживание и фильтрование.

Глубокая очистка СВ от органических загрязнений и взвешенных веществ

Процеживание СВ. Метод процеживания СВ на микрофильтрах.

1 – СВ на доочистку; 2 – впускная труба; 3 – барабан микрофильтра; 4

– сетчатые стенки; 5 – промывные трубы; 6 – промывная вода; 7 – очищенная сточная вода.

Принцип работы микрофильтра: сточная вода из подводящего канала по впускной трубе поступает внутрь барабана микрофильтра, фильтруется через сетчатые стенки и поступает в резервуар, в котором расположен барабан фильтра, а затем из резервуара через водослив

изливается в отводящий канал фильтрата. Хлопья активного ила, водоросли и другие плавающие загрязнения задерживаются на сетке с размерами отверстий 35 мкм. При вращении барабана сетка с прилипшими к ней загрязнениями поступает в зону действия промывных труб, промывается и вновь погружается в воду.

Фильтрация СВ. При фильтровании биологически очищенной сточной жидкости происходит снижение содержания взвешенных веществ путем изъятия частик активного ила и накопления их в фильтрующей загрузке. Процесс как на фильтрах систем водоснабжения. В зависимости от способа подачи сточной воды:

фильтры с нисходящим потоком жидкости и с восходящим потоком.

Скорый фильтр с нисходящим потоком воды: 1 – корпус фильтра, 2 – желоба для распределения фильтруемой воды и для отвода промывной, 3

– дренажная система, 4 – отвод фильтрованной воды, 5 – подача промывной воды, 6 – отвод грязной промывной воды, 7 – распределительный карман, 8 – подача осветляемой воды.

Фильтр с восходящим потоком воды и водовоздушной промывкой: 1 – загрузка, 2 – пескоулавливающий желоб, 3 – карман, 4 – отвод фильтрованной воды, 5 – отвод промывной воды, 6 – подача воды на промывку, 7 – подача очищенной воды, 8 – подача воздуха, 9 и 10 – распределительные системы для подачи соответственно воды и воздуха, 11 – струенаправляющий выступ.

Промывка подразделяется на текущую (производится при предварительном сбросе воды по поверхности загрузки несколько раз в сутки) и профилактическую (1-2 раза в неделю сразу после текущей). В зависимости от сорбционного материала в фильтрах промывка водная или водовоздушная и зависит от концентрации взвешенных веществ в промывной воде и грязеемкости загрузки.

Зернистый фильтрующий материал: кварцевый и керамзитовый песок, гранитный щебень, гранодиорит, шунгизит, гравий, горелые породы, металлургические шлаки, окатанный речной песок и др.

Биореакторы очистки – новые методы, которые сочетают достоинства фильтров и предусматривают возможность биологической деструкции остаточных органических загрязнений после полной биологической очистки СВ с помощью прикрепленной биомассы.

Принцип работы: подача биологически очищенной СВ, под загрузочным материалом установлена система аэрации, которая обеспечивает необходимую циркуляцию СВ. Поток вовлекает поступающую сточную жидкость в циркуляцию и снабжает биомассу гидробионтов, прикрепляющуюся на загрузке, кислородом, активным илом из вторичных отстойников и растворенными в воде органическими веществами. При заиливании загрузочного материала – отмывка подачей воздуха через систему аэрации, при этом подача СВ на доочистку прекращается на период промывки. Скорость фильтрации 5-7 м/ч при времени обработки СВ

0,5-1 ч.

Биореактор глубокой очистки: 1 – резервуар, 2 – загрузка из стеклоершей, 3 – трубопровод подачи СВ, 4 – сборный желоб, 5 – трубопровод отвода воды, 6 и 8 – аэрационная система, 7 и 9 – воздухопровод, 10 – опоры, 11 – окна, 12 – перепускное окно, 13 – стенка контейнера, 14 – трубопровод опорожнения, 15 – эрлифтная ниша.

Биосорбер. Технология основана на совмещении процессов адсорбции органических загрязнений из воды с их биологическим окислением микроорганизмами, иммобилизованными на поверхности и в микропористой структуре пористого гранулированного носителя. БПКполн снижается до 1,5-3 мг/л, ХПК – на 40-60%, практически полностью удаляются СПАВ и нефтепродукты, взвешенные вещества до 3 мг/л.

Переоборудование станций аэрации на технологию с биореакторами доочистки с одновременным повышением эффекта очистки СВ позволяют без строительства отдельных сооружений глубокой очистки

сэкономить значительные средства.

1 – прямоугольный резервуар,

2 – водораспределительная система, 3 – водосборная система, 4, 5 – лотки отвода очищенной и промывной воды, 6 – эрлифтный канал, 7

– всасывающий коллектор эрлифта, 8 – напорный канал эрлифта, 9 – центральный коллектор, 10 – боковой распределитель, 11 – наклонные щитки, 12 – регулируемые пластины, 13 – козырьки нижней дренажной системы, 14 – псевдоожиженный слой, 15 – плотный фильтрующий слой, 16 – эрлифт, 17 – клапан лотка отвода промывной воды, 18 – клапан коллектора среднего дренажа.

Глубокая очистка СВ от биогенных элементов

Биогенные элементы – соединения азота и фосфора, находящиеся в СВ. Проблема удаления азот- и фосфорсодержащих соединений возникла в связи с ухудшением качества воды рек и водохранилищ, вызванным эвтрофикацией, которая обуславливается наличием избыточного количества питательных элементов в поверхностных слоях воды, что вызывает усиленный рост водорослей и макрофитов, мешает прохождению света вглубь водоема, потребляет растворенный кислород и приводит к созданию условий, несовместимых с жизнью теплокровных организмов.

Методы очистки от соединений азота: биологические, физико-химические, электрохимические, методы отдувки, ионного обмена.

Биологический. Основан на процессах нитрификации и денитрификации. Нитрификация – совокупность реакций биологического окисления аммонийного азота до нитритов и далее до нитратов. Денитрификация – окисление органических веществ при восстановлении азота нитратов до свободного азота.

Процессы осуществляются с использованием биомассы (активного ила или биопленки). Могут применяться комбинированные и раздельные системы очистки. Комбинированные – в одном сооружении нитрификация + денитрификация, раздельные – только один процесс.

Один из методов очистки СВ от азота – очистка в биологических прудах с массовым развитием водорослей, которые потребляют соединения азота из СВ, а также другие остаточные загрязнения. Осуществляется в трехсекционных аэрируемых биопрудах.

Физико-химический.

Хлорирование активным хлором. Хлор добавляется к воде, образуются хлорноватистая и соляная кислоты, аммиак реагирует с хлорноватистой и образует хлорамины. Прибавление активного хлора превращает хлорамины в закись азота – нерастворимый газ.

Метод обратного осмоса. Применение полупроницаемых мембран позволяет достигать эффекта очистки от азотсодержащих соединений до 98,5%, но требуется тщательная предварительная очистка и умягчение воды.

Метод окисления озоном. Целесообразно в случае перехода аммонийного азота в нитратную форму. Только при поддержании щелочной среды.

Метод отдувки аммиака. Отдувка из раствора воздухом при pH=11 в охладительной башне. Нагнетаемый воздух пропускают через загрузку для извлечения аммиака из капель воды. Наиболее дешевый метод денитрификации в условиях, когда предварительно удаляется фосфор путем обработки сточной воды известью.

Ионный метод. Используют, когда требуется обеспечить очень низкую концентрацию азота в воде после очистки. Не зависит от температуры СВ.

Электрохимический метод. Основан на электролизе морской воды с выделением на аноде Cl2, в результате которого выделяющаяся гидроокись магния вступает в реакцию с содержащимися в сточных водах ионами фосфора и аммиаком с образованием нерастворимой комплексной соли. Электроды: пластинчатый графит (анод) и нержавеющая сталь (катод).

Методы удаления фосфора: химические, физико-химические и биологические.

Физико-химические.

Адсорбционный метод. Фосфор поглощается поверхностью сорбента. Сорбент: гранулированная окись алюминия, активированная окись алюминия и сульфат алюминия, гидратированный диоксидом титана и др. материалами, нанесенными на волокнистый материал.

В магнитном поле. Фосфаты связывают реагентом в нерастворимые соединения и воздействуют магнитным полем, в результате выделяется фосфатсодержащий осадок.

Электрокоагуляционно-флотационный метод. При осуществлении этого метода используются алюминиевые и железные электроды.

Метод кристаллизации. Выращивание кристаллов фосфатов в СВ на центрах кристаллизации с последующим их удалением из системы. Осуществляется на фильтрах или во взвешенном слое.

Химические методы. Ионы реагента взаимодействуют с растворимыми солями ортофосфорной кислоты, образуется мелкодисперсный коллоидный осадок фосфата. Коагулянты: соли алюминия и железа, известь.

Биологические методы.

Метод с анаэробной обработкой возвратного рециркулирующего активного ила (эффективность 90%). Анаэробно-аэробная поочередная обработка смеси СВ и АИ (эффективность 70%).

15.Свойства органических осадков, образующихся в процессах очистки сточных вод. Стабилизация органических осадков, сравнительная оценка методов и конструкций сооружений.

Первичные осадки. Осадки сырые задерживаются первичными отстойниками. В бытовых сточных водах эти осадки представляют собой студенистую, вязкую суспензию с кисловатым запахом. Органические вещества в них составляют 75-80%) и быстро загнивают, издавая неприятный запах. Влажность осадка при самотечном удалении после 2-часового отстаивания принимается 95%), а при удалении из отстойника плунжерными насосами – 93-94% > . Механический состав осадков из первичных отстойников отличается большой неоднородностью. Величина отдельных частиц колеблется от 10 мм и более до частиц коллоидной и молекулярной дисперсности.

Осадки вторичные. Активный ил, задерживаемый вторичными отстойниками после аэротенков, представляет биоценоз микроорганизмов и простейших, обладает свойством флокуляции. Структура активного ила представляет хлопьевидную массу бурого цвета. В свежем виде активный ил почти не имеет запаха или пахнет землей, но, загнивая, издает специфический гнилостный запах.

По механическому составу активный ил относится к тонким суспензиям, состоящим на 98% по массе из частиц размерами меньше 1 мм. Активный ил аэротенков отличается высокой влажностью 99,2-99,7%.

Осадки сточных вод - это суспензии, в которых дисперсной фазой являются твердые частицы органического и минерального происхождения, а дисперсионной средой – вода с растворенными в ней веществами.

Свойства суспензии во многом зависят от содержания в ней воды. Общее влагосодержание в осадках принято определять понятием "влажность".

Влажность - содержание массы воды в 100 кг осадка, выраженное в процентах:

Зольность – содержание минеральной части в сухом осадке, выраженное в процентах: S = 100 * (mзол/mсух), где mзол – масса золы, оставшаяся после сжигания сухого остатка, кг.

Стабилизация – процесс, придающий осадкам способность не выделять вредные продукты разложения при длительном хранении.

Стабилизация первичных и вторичных осадков достигается путем разложения органической части до простых соединений или продуктов, имеющих длительный период ассимиляции окружающей средой.

Наибольшее распространение получили методы биологической анаэробной и аэробной стабилизации.

Анаэробное сбраживание органических осадков с.в. применяется для сырых осадков из 1-х отстойников, избыточного активного ила и или для их смесей. При небольшом количестве осадков применяют септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели, в которых биологический процесс разложения органической массы происходит экстенсивно под влиянием внешних условий. Интенсивный процесс минерализации требует создания специальных условий, оптимально обеспечивающих все его стадии. Для его осуществления применяют метантенки и аэробные минерализаторы.

Септики являются комбинированными сооружениями, в которых происходит осветление сточной воды и сбраживание (перегнивание) выпавшего осадка. Септики обычно применяют при очистке небольших количеств сточных вод (до 25 м3/сут), поступающих от отдельно стоящих зданий или группы зданий. Последующей ступенью очистки сточной воды являются доля подземной фильтрации, песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи или колодцы.

Взвешенные вещества, содержащиеся в сточной воде, выпадают в осадок, накапливающийся на дне септика. Осадок представляет собой частицы преимущественно органического происхождения. Под действием анаэробных микроорганизмов органическая часть осадка превращается в газы и минеральные соединения.

Полный расчетный объем септика следует принимать равным 3-суточному притоку — при расходе сточных вод до 5 м3/сут, и не менее 2,5-суточному — при расходе более 5 м3/сут. Влажность осадка, сброженного в септике, составляет 90%.