14 Ковальчук Очистка стічних вод

Розрахунок біофільтрів із площинним завантаженням за критеріальним комплексом здійснюється по БПК5 у наступній послідовності:

1.В залежності від БПК5 очищених стічних вод Lex за рис. 9.24 чи табл. 9.11 знаходять значення критеріального комплексу η ;

Рис. 9.24. Залежність Lex = f (η )

2.За середньозимовою температурою стічних вод T за формулою (9.4) визначається значення константи швидкості біохімічного окислення за-

бруднень KT ;

3.Приймається висота шару завантаження біофільтра H ;

4.З урахуванням пористості прийнятого матеріалу завантаження P за формулою (9.41) визначається розрахункове питоме навантаження по БПК5 на 1

м2 площі завантаження за добу N;

5.За заданою величиною БПК5 очищуваних стічних вод Len і питомою площею поверхні прийнятого матеріалу завантаження Sпит за формулою

261

(9.39) визначається розрахункове значення об’ємного гідравлічного навантаження qоб ;

6.За знайденим значенням об’ємного гідравлічного навантаження визначається об’єм завантаження біофільтрів

де Q - розрахункова витрата очищуваних стічних вод, м3/добу.

Метод розрахунку біофільтрів з площинним завантаженням, на-

ведений у СНиП 2.04.03-85, грунтується на методі розрахунку за критеріальним комплексом. Визначення об’єму і площі поверхні біофільтрів із блочним завантаженням (пористість 93-96 %, питома поверхня завантаження 90110 м2/м3) здійснюється при цьому за наведеними вище формулами (9.44) і (9.45). Для спрощення розрахунків у СНиП 2.04.03-85 наведена таблиця, яка дозволяє визначити об’ємне гідравлічне навантаження на біофільтри в залежності від розрахункового ефекту очистки стічних вод по БПК5, середньозимо-

Таблиця 9.12

Гідравлічне навантаження на біофільтри з площинним завантаженням

262

вої температури стічних вод і висоти біофільтра (табл. 9.12). БПК5 очищуваних стічних вод при цьому не повинна перевищувати 200-250 мг/л. За цієї ж умови розрахунок біофільтрів з площинним завантаженням можна також здійснювати за допустимим навантаженням по БПК5 (див. табл. 9.13).

9.6.5. Розрахунок дискових біофільтрів

Метод розрахунку дискових біофільтрів за питомою поверхньою дисків грунтується на встановленій експериментально залежності між ефектом очистки стічних вод, числом ступенів дискового біофільтра і питомою

Кількість дисків на кожному ступені визначається в залежності від їх

коефіцієнт, який враховує, що диск працює двома сторонами.

При розрахунку за питомим навантаженням на поверхню дисків

Таблиця 9.14

Питома поверхня дискових біофільтрів

263

спочатку визначається необхідний ефект очистки по БПКповн і далі за табл. 9.15 - число ступенів біофільтра N і питоме навантаження по БПКповн на 1 м2 поверхні дисків за добу qL (таблиця 9.15).

Потрібна загальна площа поверхні дисків при цьому буде складати

де Len і Lex - БПКповн відповідно неочищених і очищених стічних вод, мг/л; Q - розрахункова витрата стічних вод, м3/добу.

Далі за формулою (9.47) визначається кількість дисків діаметром d на кожному ступені біофільтра.

Приріст біологічної плівки у дискових біофільтрах складає 0,6 г на 1 г знятої БПКповн.

9.6.6. Розрахунок систем зрошення поверхні біофільтрів

Розрахунок спринклерної зрошувальної системи біофільтра здійс-

нюють у наступному порядку.

1.Попередньо приймається статичний напір на стояках зрошувальної системи Hзаг = 2 м;

2.Втрати напору в мережі попередньо приймаються рівними 25 % загально-

го напору. Максимальний вільний напір на голівці спринклера в цьому випадку буде складати Hв = 0,75Hзаг ;

3.У залежності від діаметра спринклера і вільного напору Hв за графіками визначають радіус зони зрошення R і максимальну витрату спринклера q

(див. рис. 9.25);

4.За радіусом зони зрошення R і розмірами біофільтра в плані визначають кількість спринклерів і проектують схему водорозподільної мережі;

5.Здійснюють гідравлічний розрахунок водорозподільної мережі, визначають втрати напору до найбільш віддаленого спринклера й вільний напір на ньому. Швидкість потоку в головній магістральній трубі зазвичай приймають рівною 1 м/с, а в трубах, на яких встановлені стояки із спринклерами, - до 0,75 м/с. Якщо прийняте і отримане значення Hв суттєво відрізняються одне від одного, то здійснюють перерахунок мережі;

6.Визначають об’єм дозувального бака за формулою

264

де 1,1 - коефіцієнт, що враховує частину рідини, що залишається у баку при сифонуванні; Qcp - середня витрата стічних вод, що надходять у бак,

м3/с; tнап - тривалість наповнення бака (не менше 5 хв).

Рис. 9.25. Графік для розрахунку площі зрошення f і витрати води через спринклер q в залежності від напору Hв для різних діаметрів отворів спринклерів [10]

Розміри елементів дозуючого бака приймаються в залежності від діаметра сифона [5].

Розрахунок реактивного зрошувача полягає у визначенні його роз-

мірів, кількості розподільних труб, числа отворів на них і відстаней між ними, числа обертів зрошувача і напору води, при якому забезпечується необхідна швидкість виходу рідини з отворів зрошувача. Розрахунки показують, що для приведення зрошувача в дію необхідний відносно невеликий напір 0,2-1 м.

При гідравлічному розрахунку реактивного зрошувача за методом Академії комунального господарства (м. Москва) [10] спочатку визначається напір для забезпечення необхідної швидкості витікання води з отворів, а також для подолання тертя в підшипнику і трубах

265

де q - розрахункова витрата стічних вод, л/с; m - число отворів в одному плечі зрошувача; d - діаметр отворів, мм; Dтp - діаметр труби зрошувача,

мм; Dзp - діаметр зрошувача, мм; K - модуль витрати, л/с.

Модуль витрати К може бути визначений за формулою Н.Н. Павловського, чи взятий із таблиці 9.16 в залежності від діаметра трубопроводу

Dтp .

Таблиця 9.4.

Значення К для різних діаметрів радіальних труб зрошувача [ 5]

де a - відстань між двома останніми отворами (приймається рівною 40 мм). Відстань від центру і-го отвору до центру зрошувача можна визначи-

де Rзp - радіус зрошувача, м.

Література

1.Ludwig Hartman. Bioligiczne oczyszczanie ścieków. Wydawnictwo Instalator Polski. Warszawa, 1993. - 272 с.

2.СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М., 1986. - 72 с.

266

3.J.Chudoba, M.Dohányos, J.Wanner. Biologické čištení odpadních vod. - SNTL, Praha, 1991. - 465 c.

4.Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Биологические фильтры. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1982. - 120 с.

5.Канализация/Н.Ф.Федоров, С.М.Шифрин. - М.: Изд-во «Высшая школа», 1968. - 592 с.

6.Яковлев С.В. Искусственные биологические окислители и методы их расчета. - М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1959. - 156 с.

7.Karl i Klaus R. Imhof. Kanalizacja miast i oczysczanie ścieków. Poradnik. Projprzem-EKO. Bydgoszcz, 1996. - 450 с.

8.Яковлев С.В., Карюхина Т.А. Биохимические процессы в очистке сточных вод. - М.: Стройиздат, 1980. - 200 с.

9.W.Blaszczyk, M.Roman, H.Stamatello. Kanalizacja. Tom 2, Arkady, Warszawa, 1974. - 466 с.

10.Канализация населенных мест и промышленных предприятий/Н.И.Лихачев, И.И.Ларин, С.А.Хаскин и др.; Под общ. ред. В.Н.Самохина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981. - 639 с. - (Справочник проектировщика).

11.Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов/С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, В.И.Калицун. - М.: Стройиздат, 1996. - 591 с.

12.Биологическая очистка производственных сточных вод: Процессы, аппараты и сооружения/С.В.Яковлев, И.В.Скирдов, В.Н.Швецов и др.; Под ред. С.В.Яковлева. - М.: Стройиздат, 1985. - 208 с.

267

Розділ 10

АЕРОТЕНКИ

10.1. Основи методу очистки стічних вод активним мулом

Аеротенками називають споруди, в яких в умовах безперервної штучної аерації здійснюється біологічна очистка стічних вод за допомогою вільноплаваючого активного мулу - біоценозу мікроорганізмів, головну роль в якому відіграють бактерії. Зовнішній вид активного мулу нагадує дрібні пластівці гідроксиду заліза чи алюмінію з кольором від світло-коричневого до темно коричневого і навіть чорного. Розміри пластівців коливаються від ледь помітних оком до 2-3 мм, а іноді й більше.

Здатність активного мулу до утворення пластівців має виключно важливе значення, оскільки дозволяє порівняно легко відділити його від очищених стічних вод відстоюванням (іноді флотацією) і повернути в аеротенк для біологічної очистки нових порцій стічної води, як це показано на рисунку 10.1. Механізм утворення пластівців активного мулу до нашого часу ще не до кінця вивчений. Висловлюється припущення, що пластівцеподібні агрегати активного мулу утворюються, головним чином, в результаті взаємодії полімерів, що виділяються бактеріальними клітинами чи адсорбовані ними. Здатність мулу до пластівцеутворення залежить від виду бактерій, їх віку, складу середовища, температури, рН і інших чинників.

Структура пластівців активного мулу різко видозмінюється при масовому розвитку в активному мулі ниткових бактерій і деяких грибів. Пластівці збільшуються у розмірі, стають рихлими. Ниткові бактерії, пронизуючи пластівці, перешкоджають їх осадженню. Таке явище називається спуханням мулу. Частіше всього воно пов’язане з розвитком бактерій Sphaerotilus natans і може спостерігатись при надлишку вуглеводнів у стічній воді чи нестачі біогенних елементів (передусім - фосфору), при недостатній аерації чи різкому коливанні концентрації забруднень стічних вод. Спухлий мул погано відділяється від очищених стічних вод, що погіршує їх якість.

Найбільш чисельною групою біоценозу активного мулу є бактерії, кількість яких складає від 1.109 до 4.1010 на 1 г сухої речовини мулу. В залежності від умов існування і виду забруднень стічних вод у мулі розвивається від 1 до 5-8 груп бактерій. При очистці міських стічних вод найбільш поширеною й багаточисельною групою є бактерії родів Pseudomonas, Mycobacterium, Bacterium, Pseudobacterium i Bacillus [1]. Крім перелічених гетеротроф-

них бактерій в активному мулі присутні також і автотрофи, найважливішими

268

з яких є нітрифікуючі бактерії. У нормально працюючому активному мулі міститься також невелика кількість ниткових бактерій.

Бактерії активного мулу відносяться до різних фізіологічних груп, кожна з яких об’єднує організми з однаковими харчовими потребами. В активному мулі присутні амоніфікуючі, целюлозорозкладаючі, жиророзщеплюючі, нітрифікуючі й денітрифікуючі бактерії.

Рис. 10.1. Схема очистки стічних вод в аеротенках

269

Крім фізіологічних груп у бактеріальному населенні активного мулу розрізняють екологічні групи, кожна з яких об’єднує мікроорганізми, що існують у певному температурному діапазоні і при певних концентраціях розчиненого кисню. В активному мулі розвиваються мікроорганізми усіх трьох температурних груп - психрофільні, мезофільні й термофільні, але домінують факультативні психрофіли та мезофіли. В умовах достатньої концентрації кисню в активному мулі переважають аероби, однак поряд з ними поширені й факультативні анаероби. В активному мулі виявляються також і облігатні анаероби, існування яких можливе в мікрозонах з малим вмістом кисню чи повною його відсутністю. Такі мікрозони можуть виникати всередині пластівців активного мулу, коли їх розмір та густина збільшуються. Зміна температурного і кисневого режимів в аеротенку призводить до зміни співвідношень між мікроорганізмами різних екологічних груп.

До складу біоценозу активного мулу крім бактерій входять також найпростіші, водні гриби, личинки комах, водні кліщі, хробаки.

Найпростіші в активному мулі представлені саркодовими (Sarcodina), джгутиковими інфузоріями (Mastigophora), війчастими інфузоріями (Ciliata) і смоктальними інфузоріями (Suctoria).

В активному мулі простіші виконують різноманітні функції. Не приймаючи участь в процесах очистки, вони поїдають поряд із молодими старі бактерії і тим самим зумовлюють омолоджування мулу та розвиток нових життєздатних клітин. Простіші виконують також і санітарну функцію, поїдаючи патогенні мікроорганізми, показником чого є зниження вмісту кишкової палички в аеротенках на 95-98 %. Важлива функція простіших - освітлення ними води. Прозорість стічної рідини в присутності інфузорій значно підвищується. Пропускаючи через свій організм тонкі завислі частинки, інфузорії викидають їх у воду вже у вигляді відносно крупних частинок, що легко осаджуються.

Розвиток того чи іншого виду простіших визначають умови навколишнього середовища, тому за присутністю деяких організмів, що розвиваються в мулі у великій кількості, можна зробити висновок про умови, що зумовлюють їх зростання. Мікрофауна активного мулу більш чутливо, ніж бактеріальне населення, реагує на будь-які порушення технологічного режиму й пов’язане з ними погіршення якості очищених стічних вод. Внаслідок цього представники мікрофауни, головним чином простіші, служать індикаторами процесів очистки води в аеротенках.

Водні гриби в активному мулі - це плісняві гриби, дріжджі, актиноміцети. Плісняві гриби приймають участь у розкладанні вуглеводів, спиртів, органічних кислот, деякі з них засвоюють органічні форми азоту. Вуглеводи і органічні кислоти споживаються дріжджами. Актиноміцети і близькі до них мікобактерії розкладають вуглеводи, жири, органічні кислоти, вуглеводні.

270