Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Шабалин А.Ф. Очистка сточных вод предприятий черной металлургии учебное пособие для техникумов

.pdf
Скачиваний:
62
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
25.23 Mб
Скачать

Рис. 138. Биологический фильтр:

I — рабочий слой; 2— распределительный слой; 3—поддерживающий слой; 4— дозирую­ щий бачок; 5 — разбрызгиватели; 6 — сборный лоток; 7 — ограждение

316 Биологическая очистка фенольных сточных вод

ной воды, температура воздуха и Природа органического вещества.

При расчете биологических фильтров можно принимать БПК на одного обслуживаемого канализацией жителя 40 г в сутки.

Окислительная мощность биофильтров, загруженных котельным шлаком, колеблется от 150 до 600 г на 1 м3 загрузки в сутки; для расчетов окислительная мощность биофильтров принимается по табл. 32.

Таблица 32

Окислительная мощность в г кислорода в сутки на 1 м3 загрузки биофильтра

для средней зимней температуры сточных вод 4-Ю°

 

Окислительная мощность в г кислорода в сутки

 

на 1 м9 загрузки биофильтра

Среднегодовая температура

 

для открытых биофильтров

воздуха в градусах

для биофильтров,

и биофильтров, размещаемых

 

размещаемых в отапливае­

в неотапливаемых

 

мом помещении

помещениях

 

До 4-3

200

 

От

+3 до

4-6

250

150

От

4-6 до

4-10

 

250

 

От 4-10

 

300

При средней зимней температуре,

иной, чем +10°

(но не ме­

нее + 6°), окислительную мощность,

приведенную в табл. 32, сле­

дует увеличивать или уменьшать пропорционально

отношению

фактической температуры к

+10°.

 

на 1

м3

загрузки в

Нагрузка сточной воды на биофильтр

сутки может быть определена из

уравнения

 

 

 

 

w0(a— ь) — М,

 

 

(VI1-11)

где М — окислительная мощность биологического фильтра,

г О?

на 1 м3 загрузки в сутки;

 

 

 

 

 

а — БПК сточной воды, поступающей на фильтр, г/м3-,

 

b — БПК воды, выходящей из биофильтра.

считать,

что

Если приводится

полная

очистка, то

можно

6 = 0, тогда из уравнения

(V-11)

 

 

 

 

 

 

wQ-a = M

или

wQ = — м9.

 

(VII-12)

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

Удельный объем

загрузочного

фильтрующего

материала

м3),.необходимый для_биологической очистки

бытовых сточ­

Биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

317

ных вод (в л-t3 в сутки) представляет собой

обратную величину

У, = — м3/м3 сутки,

 

(VI1-13)

М

 

 

а требуемый объем загрузки биофильтра для очистки сточных вод в количестве Q (м31сутки) будет

(VII-14)

Обозначив высоту загрузки биофильтра через Н м,

найдем

за­

нимаемую им площадь

 

 

F =

(VII-15)

Биологические фильтры делят на секции, каждая площадью

до 100 м2, число секций принимают обычно кратным числу

пер­

вичных (например, двухъярусных) отстойников. В качестве за­ грузочного материала для биологических фильтров чаще всего

используют шлак из топок котельных, сжигающих каменные угли; можно использовать также щебень из жженого крипича или естественных пород и другие кусковые материалы. Фильтру­ ющий материал укладывают слоями разной крупности: первый слой снизу (поддерживающий) высотой 0,2 м и крупностью 70—50 мм\ второй слой (рабочий) высотой 1,8 м и крупностью

30—40 мм. Общая высота слоя загрузки биофильтров 2 м. Для районов со среднегодовой температурой воздуха +7 и выше допускается снижение высоты загрузки до 1,5 м. Нижний слой материала укладывают на дренажное дно. Дренаж может быть

устроен из железобетонных плиток (рис. 139,

а), кирпича

(рис. 139, б) или керамических труб (рис. 139, в).

 

Основными

условиями нормального

протекания биологиче­

ского процесса

(окисления и минерализации задержанных орга­

нических веществ) являются достаточная

аэрация

загрузки и

равномерное распределение сточных вод по поверхности фильт­ ра. Для лучшей аэрации боковые стенки биологического фильтра устраивают из камня, уложенного насухо, или из кир­ пича (рис. 140), уложенного с просветами (ажурная кладка),

хотя аэрация через боковые стенки относительно невелика. Вы­ сота междудонного пространства биофильтра составляет не ме­

нее 0,3 м. Нижнему днищу биофильтра придается уклон не ме­ нее 0,01 к сборным лоткам, а сборным лоткам продольный уклон не менее 0,005. В междудонное пространство должен быть обес­ печен свободный приток воздуха. Площадь отверстий для прито­ ка воздуха должна быть не менее 1% биофильтра.

Воздух, несущий кислород, поступает в тело фильтра частич­ но сверху вместе с очищаемой сточной водой, но преимуществен­ но через дренажную систему. Для аэрации фильтров существен-

По Б-Б

ПО АА

Рис. 139. Типы дренажа биологического фильтра

Биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

319

ное значение имеет соотношение между температурой внутри те­ ла фильтра, а следовательно, температурой очищаемой воды, и температурой вне фильтра, т. е. температурой окружающего' воздуха. С течением времени поверхность кусков фильтрующего материала покрывается биологической пленкой из задержанных веществ, заселенной микроорганизмами-минерализаторами.

Рис. 140. Ажурная кирпичная стенка биологического фильтра

Частицы биологической пленки по мере ее утолщения отры­

ваются от поверхности кусков заргузки (особенно весной) и смы­

ваются счищаемой водой. Вместе с ними выносятся погибшие личинки насекомых и черви. Все это составляет механическую примесь в воде, для задержания которой устраиваются вторич­ ные отстойники. Вода по поверхности фильтра распределяется

специальными устройствами — неподвижными дырчатыми жело­ бами, дырчатыми трубами, разбрызгивателями и др. Наиболее совершенным и распространенным в последнее время способом распределения сточных вод является разбрызгивание их по по­ верхности фильтра разбрызгивателями (спринклерами), действующими под напором.

320 Биологическая очистка фенольных сточных вод

Разбрызгиватель (рис. 141) представляет собой насадку, на­ винчивающуюся на стояки, установленные на распределительные сети. Отверстия в насадке делаются диам. 15—25 мм, в зависи­ мости от производительности. Выходящая из отверстия струя воды ударяется об отражательный зонт, благодаря чему обра-

а

 

 

 

б

Рис. 141. Разбрызгиватели

на

распределительной сети биологического

а — с центральной

 

 

фильтра:

опорой для зонта; б — с

боковой опорой для зонта; 1 — отра­

жательный зонт;

2— выходное

отверстие;

3—головка; 4 — прилив; 5 — газовая

 

труба

диам.

50 мм

зуется как бы факел мелких брызг. Высота головки разбрызги­

вателя над поверхностью

загрузки биофильтра принимается

в 0,15 м.

приведенного на рис. 141, б, лучше,

Разбрызгиватель типа,

так как опора, к которой

прикреплен обратный конус (зонт),

предназначенный для разбрызгивания воды при выходе ее из от­ верстия, находится в стороне. Радиус факела зависит от напора. Разбрызгиватели располагают таким образом, чтобы орошаемые

Биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

321

ими площади частично перекрывали друг друга (рис. 142). Оро­ шаемую каждым разбрызгивателем площадь условно принимают равной площади вписанного в круг шестиугольника. Исходя из этого, она может быть вычислена по формуле

f = 2,6

(VII-16)

где R—радиус круга, орошаемого разбрызгивателем.

Расстояние между рядами

а=1,5%м, (VII-17)

а между разбрызгивателями

 

 

b = 1,732 R m.

(VII-18)

 

Крайние разбрызгиватели дол­

 

жны

отстоять на таком расстоя­

 

нии

от стенок фильтра,

чтобы

 

брызги

не попадали

за пределы

 

фильтра.

Для этого

расстояние

Рис. 142. Схема действия

от крайнего разбрызгивателя сле-

разбрызгивателей

дует принимать не менее R.

Подбирать разбрызгиватель можно по графику, приведенно­ му на рис. 143.

Период орошения — порядка 2—3

мин. при

максимальном

притоке сточных вод, а на станциях небольшой

производитель­

ности период орошения допускается

увеличить,

но

не более

чем до 15 мин.; время перерыва между периодами

орошения

5—10 мин.

К разбрызгивателям сточная вода поступает через дозирую­ щее устройство. При отсутствии последнего вода непрерывно вытекала бы через разбрызгиватели, мешая регулярному поступ­ лению воздуха в толщу фильтров. От дозирующего устройства вода самотеком поступает к разбрызгивателям по распредели­ тельной сети труб,уложенных на кирпичных или бетонных стол­ биках. Больше всего распространено дозирующее устройство в виде железобетонного бачка с сифоном, автоматически включа­ ющим и выключающим излив воды через разбрызгиватели

(рис. 144). В бачке устанавливают на подставках сифонный ко­ локол 1 в виде опрокинутого металлического стана таким обра­ зом, чтобы между нижней кромкой стакана и дном бака образо­ вался зазор *.

1 Описание действия сифона см. в книге 3. Н. Шишкина, А. Я. Карелина и др. Канализация, Стройиздат, 1951.

21 Заказ 1855

Напор у разбрызгиватели,

О

55

10

15

20

25

30

Площадь орошения, м2

Рис. 143. Кривые для подбора разбрызгивателей в зависимости от напора

Рис. 144. Дозирующий бачок с сифоном:

1 — сифонный колокол; 2 — переливная труба; 3 — разбрызгиватель; 4 — сальники

Биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

323

Чтобы обеспечить необходимые ‘перерывы в орошении фильт­ ра, количество сточной воды q\, изливающейся из разбрызгива­ телей при минимальном горизонте воды А в баке (при мини­ мальном притоке воды), должно быть в 1,5 раза больше расчет­ ного (максимального) притока <7макс . Расход воды через раз­

брызгиватели при рабочем горизонте Б определяется величиной

свободного напора

Н2 = Нх— (h2 -Т /13),

где h2 — потеря напора в сифоне;

/г3 — потеря напора в трубопроводе.

Величину начального свободного напора у разбрызгивателя Н{ принимают равной около 1,5 м, а конечного свободного напо­ ра 0,5 м. Сумма 1г2 + h3 обычно составляет 0,25

Полезный объем воды в баке определяют по продолжитель­ ности наполнения /нап = 5 ч- 10 мин. или по продолжительности

опорожнения /Оп = 1 -ъ 3 мин., т. е.

или

 

 

V = <7разбр^нап Л13,

 

(VI1-19)

 

 

У = (<7разбр — <7максНоп М3,

(VI1-20)

 

 

 

 

где

<7разбр

—средний расход всех

разбрызгивателей,

л/мин,

 

Чразбр

_ *

лг (/разбр. макс “F ?разбр. мин

(VII-22)

 

 

 

— 1.00

g-----------------------■

 

 

 

где

<7Разбр. макс

и

(/разбр. мин ■—расходы,

соответствующие

сво­

 

 

 

 

бодным

напорам — максималь­

 

 

 

 

ному Н2 и минимальному Н2.

 

Полный цикл работы дозирующего бака

(VII-22)

 

 

 

 

t = ^нап + Cn

 

продолжается обычно 7—12 мин.

 

 

 

чем

 

Строительную высоту бака принимают на 0.2 м выше,

верх переливной трубы.

трубопровода и разводящей

 

Диаметры выходящего из бака

сети к разбрызгивателям определяют, исходя из скорости движе­

ния воды в трубах,— около 1 м/сек. Трубы (чугунные или сталь­ ные) укладывают на 0,3—0,7 м от поверхности фильтрующего материала.

Биологические фильтры применяют при необходимости пол­ ной биологической очистки сточных вод перед выпуском их в во­

доем или перед использованием на орошение (см. ниже). Со­ гласно НИТУ 141—56, при среднегодовой температуре воздуха выше +3° и до +6° — биофильтры общей производительностью менее 800 м^/сутки должны размещаться в отапливаемых поме­

щениях. Расчетная внутренняя температура воздуха в помеще­ нии биофильтров должна приниматься равной +8°, а кратность

воздухообмена в час —5.

21*

324 Биологическая очистка фенольных сточных вод

Биофильтры производительностью более 800 м^/сутки при среднегодовой температуре воздуха более +3° и до +6° следует размещать в закрытых неотапливаемых помещениях или на пло­ щадках, защищенных от действия холодных ветров. При средне­ годовой температуре воздуха выше +6° биофильтры любой про­ изводительности выполняют открытыми (вне помещений).

Пример. Определить основные размеры биологических фильтров для станции очистки бытовых сточных вод, поступающих от рабочего поселка с населением N — 15000 человек.

Средний секундный расход сточных вод 31 л/сек и максимальный расчет­ ный расход 38 л/сек.

Сточные воды подвергаются предварительной механической очистке. Среднегодовая температура воздуха для данного района +8°. Принимаем ВПК на одного жителя 40 г/сутки.

По табл. 33 находим окислительную мощность; при среднегодовой тем­ пературе воздуха +8° для открытых биологических фильтров М = 250 г/сутки на 1 м3 фильтрующей загрузки. Тогда объем загрузки биологических фильтров выразится следующей формулой:

а40 • 15 000

Vo = 'm

------------- — = 2400 м3.

 

250

Приняв высоту фильтрующего слоя Н — 2 м, найдем площадь фильтров

п>

2400

= 1200 м2.

н2

Число секций биологических фильтров принимаем равным числу первич ных отстойников.

Если принять два отстойника, то площадь каждой секции будет

= 1200:2 = 600 л2.

Принимаем размеры каждой секции 30X20 м. Средний секундный приток сточных вод на одну секцию

 

<7ср = 31 :

2 = 15,5

л/сек.

 

 

 

а максимальный приток

 

= 38 : 2 = 19

л/сек.

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

^макс

 

 

 

'

 

 

 

Распределение сточных вод по поверхности фильтрующего материала про­

водится разбрызгивателями диам.

19 мм с дозирующим сифонным бачком.

Величину рабочего напора принимаем Hi = 2 м и

минимального напора

Н3 = 0,5 м; потери на местные сопротивления hx + hi = 0,25

Нх = 0,25-2 =

= 0,5 м. Тогда

свободный напор у

разбрызгивателей

будет

Н2 = 2 —(2 X

X 0,25) = 1,5 м и Н2 = 0,5— (0,5

0,25) = 0,375 м.

 

по

графику на

Для разбрызгивателей диам.

 

19

мм площадь орошения

рис. 143 составляет f = 7 м2.

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиус действия разбрызгивателя

 

 

 

 

 

/?=1/Г— = ]/"—=1,64 м.

 

 

 

у

2,6

У 2,6

 

 

 

Расстояние

между рядами

 

разбрызгивателей а = 1,5

R = 1,5-1,64 =

= 2,46 м; расстояние между разбрызгивателями Ъ — 1,732 •

R — 1,732- 1,64 =

= 2,84 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ