книги из ГПНТБ / Орловский, Зиновий Александрович. Очистка сточных вод в аэротенках
.pdf3. А. ОРЛОВСКИЙ
Экземпляр
U^T. зала
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД В АЭРОТЕНКАХ
ИЗДАТЕЛЬСТВО
МИНИСТЕРСТВА КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РСФСР
Москва — 1960
В книге описаны методы расчета и конструкции аэрационных сооружений для очистки городских
сточных вод, а также результаты научно-исследо вательских работ, выполненных автором на дейст вующих и опытных станциях аэрации.
Книга рассчитана на инженеров и техников, ра ботающих в области исследований, проектирования строительства и эксплуатации очистных канализа ционных сооружений и может быть использована студентами факультетов водоснабжения и канализа ции строительных вузов.
ГОС ПУБЛИЧНАЯ |
' |
------ |
*УЧН»-."ХНИЧЕеКАЯ |
|
СМ/ |
БИБЛЛО^ЫА ССОР |
{ |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Очистка сточных вод аэрацией с активным илом широко внедряется не только в Москве, где имеются станции аэрации и строятся новые, но и в других городах нашей страны. Уже назрела необходимость обобщить накопленный опыт проекти рования строительства и эксплуатации станций аэрации, а так же осветить результаты научно-исследовательских работ в этой области.
В книге Две части; в первой описываются аэротенки, во вто рой— вторичные отстойники.
Описанные конструкции аэротенков и вторичных отстойни ков могут быть использованы также и при проектировании и эксплуатации станций аэрации для очистки промышленных сточных вод, которые по своему составу подвергаются биологи ческой очистке.
Экспериментальные работы велись автором в лаборатории и на сооружениях Люблинской станции аэрации треста «Мос-
очиствод».
ЧАСТЬ I
АЭРОТЕНКИ
ГЛАВА /
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АЭРОТЕНКОВ
Идея очистки сточных вод методом |
аэрации появилась еще |
в конце XIX века. В 1887 г. Дибдин (Англия) высказал мнение |
|
о возможности очищать сточную воду |
продувкой ее воздухом |
с добавлением специфических организмов, специально культи
вируемых для этой цели. Однако ряд опытов, 'Проведенных Дибдином и другими, не дал удовлетворительных результатов.
Только в 1911 г. Блек и Фелпс [21] на опыте показали, что пу
тем искусственной аэрации сточной жидкости можно окислить находящиеся в ней органические вещества.
В 1912 г. американец Кларк на станции Лоренс (штат Массачузетс) проводил продувку сточной жидкости в бассейне, где были вертикально поставлены шиферные пластины, на ко
торых разрасталась биологическая пленка. При 5—6-часовом продувании наблюдалось снижение окисляемости. Количество
продуваемого воздуха при |
этих опытах было незначителиным |
и составляло всего один объем на объем жидкости. |
|
Вслед за этим в 1913 г. |
Фоулер (Манчестер) провел успеш |
ные опыты очистки сточной воды в бассейне без перегородок с продувкой воздухом в присутствии солей железа, а его сотруд никам Ардерну и Локкету удалось получить культуру активно го ила, добавка которого к сточной воде позволила очищать ее в течение нескольких часов. Раньше для получения того же эф фекта приходилось продувать сточную воду в течение пяти не дель. Результаты своих исследований Ардерн и Локкет опубли ковали в 1914 г. Эта дата считается началом применения ме тода аэрации с активным илом для очистки сточной жидкости.
Позднее были проведены исследования в Салфорде и Ман честере (Англия) на опытных установках полупроизводственного масштаба. Полученные результаты полностью подтверди ли правильность метода, предложенного Ардерном и Локкетом. Но эти установки работали по принципу периодического на-
5
волнения и опорожнения, вследствие чего много времени тра тилось бесполезно. В дальнейшем американский инженер Франк предложил метод непрерывной работы этих сооруже ний при,протоке жидкости. В качестве составной части установ
ки появйлся отстойник, где происходило отделение активно
го ила от очищенной сточной жидкости. Этот метод был про
верен на |
опытной станции в Мильвоки. В 1915 г. |
в |
США |
||||||
инженер Франк дал заявку на |
первый патент |
на |
проточный |
||||||
аэротенк. |
эксплуатационные установки |
крупного |
масштаба |
||||||
Первые |
|||||||||
в США были пущены в Хаустоне |
(1916 г.), |
Мильвоки |
(1920 г.) |
||||||
и Индианаполисе ('1926 г.). В Англии в 1914— 1923 |
гг. |
было |
|||||||
введено в |
эксплуатацию несколько десятков |
станций |
различ |
||||||
ной мощности. |
|
активным |
илом |
в |
ряде |
||||
Уже к |
1924 г. методом аэрации с |
||||||||
стран очищалось свыше 1,6 млн. |
,и3 |
сточной |
жидкости |
в сут |
ки. Особенно быстрое развитие станции аэрации получили в США [19], где к 1940 г. имелось около 300 таких станций с су
точной мощностью в 6,5 млн. л«3. Интересно отметить, что с 1928 по 1940 гг. общее количество очистных канализационных
станций возросло в два раза, в том числе количество станций аэрации в 12 раз.
К настоящему времени станции аэрации получили широкое развитие за границей. Многие крупные города США и Запад ной Европы, где требуется биологическая очистка сточных вод, имеют станции аэрации: Нью-Йорк, Чикаго, Лондон, Бирмин-
гам, Манчестер, Париж, Берлин, Гаага, Копенгаген и др.
Пропускная способность заграничных станций аэрации—са мая различная: от несколйких сот кубометров до 3 млн. .и3
в сутки. Метод очистки сточных вод аэрацией с активным илом по-настоящему разработан советскими учеными. Крупные ис
следовательские работы велись в Москве с 1915 г. С. Н. Стро гановым, Н. А. Базякиной, И. Г. Поварниным и К. Н. Король
ковым. В дальнейшем исследования процесса аэрации прово дили Е. Ф. Константинова, М. М. Калабина, В. В. Безенов, Е. Ф. Кононова, А. Т. Демина, А. В. Александрова и др. В Харь кове работали Д» С. Черкес и М. И. Атлас.
Результаты проведенной в Москве работы в 1915—1924 гг. по опытам аэрации изложены в четырех выпусках «Трудов со вещания по очистке сточных вод».
В 1920—1921 гг. на очистной станции в Харькове проведены наблюдения за работой опытного аэротенка. Результаты этих исследований легли в основу проекта аэротенка эксплуатаци онного типа, предназначенного для окончательной проверки ра боты на полную очистку и для коагуляции взвешенных и колло идных веществ. Результаты этих исследований получили высо
кую оценку со стороны Второго Всесоюзного водопроводного и санитарно-технического съезда в Харькове в 1927 г.
6
В 1926—1927 rf. на Люблинских нолях орошения в Москве
была построена опытная аэростанция, отчет о работе которой
был доложен В. В. Безеновым на Третьем всесоюзном водо
проводном съезде в 1930 г. На этой станции изучалась работа аэрокоагулятора и аэрофильтра. Результаты наблюдений и ранее накопленные знания позволили запроектировать по пред ложению С.. Н. Строганова Кожуховскую станцию, которая бы
ла введена в эксплуатацию в 1929 г. в Москве и явилась пер вым сооружением в мире, где были применены аэрокоагуля торы и аэрофильтры. Успешный опыт работы Кожуховской станции подтвердил правильность решений, положенных в ос
нову проекта, и дал возможность нашим ученым продолжить
исследования в условиях эксплуатации крупных сооружений.
Разработкой метода расчета аэрационных сооружений за нялся К. Н. Корольков, который предложил две формулы для
расчета количества потребного воздуха и для определения пе риода аэрации [9, 10]. Эти формулы были основаны на опытных данных Кожуховской станции и на некоторых, весьма ограни ченных сведениях о заграничных станциях. Глубокая теорети
ческая база, положенная К. Н. Корольковым в основу своих представлений о ходе процесса аэрации, дала ему возможность выразить математически основные зависимости между элемен
тами процесса как при полной, так и при неполной очистке.
В Москве, Харькове и |
других городах |
Советского Союза, |
|
в научно-исследовательских институтах |
(ВОДГЕО, Академия |
||
коммунального хозяйства) |
также велась |
и |
продолжает вестись |
научно-исследовательская работа по очистке городских и про мышленных сточных вод методом аэрации.
В СССР имеется ряд станций аэрации. Ведущее место в их
проектировании и строительстве |
занимает Москва, |
имеющая |
|
7 станций аэрации. |
Такие же |
сооружения есть в |
Харькове, |
Сочи, Кисловодске и |
других городах. В настоящее время про |
ектируются и строятся станции аэрации в Челябинске, Сверд ловске, Ташкенте, намечается строительство в Тбилиси и Ере
ване.
Крупнейшей в Европе станцией аэрации до последнего вре мени считалась Люблинская. Ее расчетная мощность 300 тыс. м? в сутки. Аэрационные сооружения этой станции бы ли пущены вскоре после войны; они проектировались на базе использования иностранного опыта и опыта, полученного на Кожуховской станции.
Курьяновская станция, мощность которой вначале составля
ла 500 тыс. Л13 в |
сутки, |
в настоящее время |
расширяется до |
1 млн. .и3. При ее |
проектировании использован опыт Люблин |
||
ской станции. |
|
|
|
Большой опыт, полученный на Курьяновской станции, поз |
|||
волил запроектировать |
одну из крупнейших |
в мире — Любе |
рецкую станцию мощностью в 1,2 млн. л£3 в сутки.
7
Механическая аэрация в настоящее время применяется еще на ряде очистных станций ,в городах Англии — Лондоне, Ман честере, Шеффилде и др. Однако при строительстве новых
станций применяют аэротенки только с пневматической аэра
цией. В США также имеются небольшие очистные станции с механической аэрацией, производительность которых не пре вышает 3—5 тыс. .и3 в сутки [19]. Станций с механической аэ рацией в СССР не существует.
В 1929—1936 гг. в тресте «Мосочиствод» под руководством проф. Строганова была проведена научно-исследовательская работа по изучению способов механической аэрации. Нашим
исследователям удалось получить вполне удовлетворительную
конструкцию механического аэратора [13], превосходящую по ряду показателей заграничные модели. Экономические подсче
ты показали, что стоимость строительства и эксплуатации станций с механическими аэраторами примерно такая же, как при пневматической аэрации. Однако наличие значительного количества действующих агрегатов, находящихся под откры тым небом, несомненно, усложняет условия эксплуатации. На сказанной установке один аэратор очищал около 70 л<3 сточ ной жидкости в сутки. Если принять мощности станции аэра
ции в 10 000 м3 в сутки, то придется установить до 150 отдель ных агрегатов. Поэтому очистные станции с механическими аэ раторами могут быть рекомендованы только для небольших поселков.
Здесь не представляется возможным осветить вопросы, свя
занные с очисткой |
промышленных сточных вод в |
аэротенках; |
это — большая и |
самостоятельная тема. Однако |
следует ука |
зать, что в аэротенках могут очищаться промышленные стоки,
содержащие органические вещества, но в них не должно быть веществ, тормозящих биологические процессы. В случае недо статка в промышленных стоках азота и фосфора, к ним сле
дует добавлять бытовые сточные воды или искусственно под питывать азотом и фосфором.
Далеко ме все очистные сооружения у нас в стране будут
строиться по типу станций аэрации. Во многих случаях пред
почтение будет отдано почвенным методам очистки, а при со ответствующих условиях — земледельческим полям орошения. В тех случаях, когда от почвенного метода очистки приходит ся отказаться, возрастают роль и значение станций аэрации.
В зависимости от местных условий, могут быть приняты комбинированные методы очистки: зимой сточная жидкость может очищаться на станциях аэрации, а летом — подаваться на орошение огородных культур. В летнее время вода может подвергаться на очистной станции только механической очист ке. В случае, если лето будет дождливым и подача на поля сточной жидкости будет вредить сельскохозяйственным культу
рам, можно очищать воду на станции аэрации.
8