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

14 Ковальчук Очистка стічних вод

.pdf
Скачиваний:
427
Добавлен:
05.03.2016
Размер:
12.16 Mб
Скачать

ючо-захисним щитом, який захищає аератор від обмерзання в зимовий період і сприяє підвищенню окисної здатності аератора.

10.7.2.3. Занурені аератори з вертикальною віссю обертання

При роботі занурених аераторів з вертикальною віссю обертання по-

Рис. 10.31. Графік для вибору оптимальних параметрів роторних аераторів:

а) - визначення заглиблення лопаток роторного аератора АРН; б) - визначення частоти обертання роторного аератора діаметром 0,5 м з кутниковими лопатками 40х40 мм

Рис. 10.32. Схема клітинного горизонтального аератора із захисно-направляючим щитом (розміри в см):

1 - вал аератора; 2 - диск; 3 - перемичка; 4 - пластинка; 5 - стінка; 6 - кришка; 7 - петлі; 8 - стеля щита; 9 - похила частина щита

321

вітря та стічна вода (чи тільки повітря) переміщуються по вертикальній трубі вниз до дна аеротенка за рахунок вакууму, що утворюється в цій трубі при обертанні ротора аератора.

Прикладом такого аератора є всмоктуючий (імпелерний) аератор марки АИ-1М, розроблений НДКТІ МГ (рис. 10.33).

Рис. 10.33. Імпелерний аератор АИ-1М:

1 - електродвигун; 2 - муфта; 3 - рама; 4 - вал; 5 - повітропровід; 6 - крильчатка

Швидкість обертання крильчатки аератора (900-1000 хв-1) виявляється достатньою для підсмоктування атмосферного повітря (приблизно 50 м3/год) через трубу-повітропровід і його інтенсивного диспергування в муловій суміші. Продуктивність аератора за киснем складає 1-2 кг О2/год, об’єм зони перемішування - 70 м3, глибина аеротенка - до 2,5 м, потужність, що споживається, - 2,8 кВт.

До безсумнівної переваги імпелерних аераторів відноситься відсутність редукторів. Однак вони мають обмежену робочу зону як по глибині, так і по обслуговуваній площі, що дозволяє використовувати їх лише на малих очисних станціях. Крім того при великій швидкості обертання ротора відбувається подрібнення пластівців активного мулу, внаслідок чого вони можуть погано осаджуватися й виноситися з очищеною стічною водою.

322

10.7.2.4. Переваги і недоліки механічної системи аерації

Механічні аератори мають високу окислювальну спроможність і характеризуються низькими питомими витратами електроенергії. При їх застосуванні не потрібно будувати повітродувну станцію, встановлювати повітродувки та влаштовувати повітропроводи. Вони доступні для огляду і ремонту.

Однак використання механічної системи аерації має ряд недоліків, до числа яких відносяться:

1. Недостатній у ряді випадків ступінь перемішування мулової суміші, що потребує зменшення глибини аеротенків і збільшення числа аераторів, оскільки робоча зона, яка обслуговується одним аератором, відносно мала;

2.Велика кількість аераторів, які необхідно встановлювати в аеротенках середніх і великих розмірів;

3.Необхідність у спеціальному підйомно-транспортному обладнанні для заміни аераторів;

4.Робота обладнання механічних аераторів (електродвигуни, моторредуктори) у складних умовах на відкритому повітрі;

5.Можливість переохолодження в зимовий час аерованої рідини і зниження внаслідок цього швидкості процесу біохімічного окислення забруднень;

6.Недостатня надійність у роботі через частий вихід з ладу мотор-редук- торів, ланцюгових передач, підшипників;

7.Обмерзання зимою;

8.Можливість забруднення води мастилом, яке використовується для змащування мотор-редукторів і підшипників.

10.7.3. Пневмомеханічні (комбіновані) аератори

Пневмомеханічними аераторами називають занурені механічні аератори з примусовою подачею повітря. Не зважаючи на конструктивні особливості, усі пневмомеханічні аератори мають електропривід, вертикальний вал із опорним підшипником, верхній і нижній ротор (крильчатку). Стиснене повітря подається через середньобульбашковий аератор під нижню крильчатку, ефективно подрібнюється і перемішується в об’ємі аеротенка. Одночасно верхня крильчатка завдяки розбризкуванню рідини і залученню атмосферного повітря забезпечує приблизно 15 % загальної продуктивності аератора за кис-

нем [18, 19].

У закордонній практиці знайшли широке застосування пневмомеханічні аератори «Ворти-мікс», «Дорр Олівер», «Пермутіт». Прикладом вітчизняних пневмомеханічних аераторів є аератори марки ПМ (рис. 10.34., табл.

323

 

10.4), які за своїми характерис-

 

тиками аналогічні до закордон-

 

них аераторів такого ж типу.

 

 

Пневмомеханічні аера-

 

тори добре диспергують повітря

 

й перемішують об’єм аеротенка.

 

Завдяки

розвинутій поверхні

 

контакту фаз ступінь викорис-

 

тання кисню для пневмомехані-

 

чних аераторів у 2-2,5 рази ви-

 

щий, ніж для пневматичної сис-

 

теми аерації. Розмір робочої зо-

 

ни аерації для пневмомеханічних

 

аераторів складає приблизно 10-

 

12 діаметрів ротора. Пневмоме-

 

ханічні

аератори

використову-

 

ються, головним чином, у ком-

 

пактних аераційних спорудах, де

 

очистка стічних вод здійснюєть-

 

ся з великими швидкостями, а

 

також при очистці висококонце-

 

нтрованих стічних вод [16].

Рис. 10.34. Пневмомеханічний аератор типу

 

Проте

використання

ПМ:

пневмомеханічних

аераторів

1 - дірчастий розподілювач повітря; 2,3 - ро-

пов’язане з певними трудноща-

тори з двома рядами лопаток; 4 - привідний

ми. У результаті сильного наси-

електродвигун

чення киснем мулової суміші та

подрібнення ротором пластівців активного мулу у вторинному відстійнику може спостерігатись флотація мулу й підвищення виносу зависі. У окремих випадках в аеротенках може спостерігатися також інтенсивне піноутворення. Важкі умови експлуатації нижнього опірного підшипника валу аератора призводять до його швидкого зношування й необхідності заміни, що дещо обмежує використання аераторів цього типу.

Підбір пневмомеханічних аераторів здійснюється аналогічно до підбору механічних аераторів - за їх паспортною продуктивністю за киснем.

10.7.4. Струминні аератори

Принцип дії гідропневматичних струминних аераторів полягає у залученні атмосферного повітря в мулову суміш струминою робочої рідини, що

324

 

 

 

 

 

 

Таблиця 10.4

 

Параметри пневмомеханічних аераторів [1,16,12]

 

 

Про-

Витрата

Вста-

Час-

Головні розміри, cм

Типорозміри

дук-

стисненого

нов-

тота

аераторів

тивні-

повітря

лена

обер-

 

 

 

 

сть, кг

м3/год,

потуж

тання,

 

 

 

 

 

 

ність,

об/хв

 

 

 

 

О2/го

 

кВт

 

H

h1

da

 

д

 

 

 

 

 

 

ПМ 22-09

54

850-950

22

132

760

364

90

ПМ 55-1,03

130

1250-1350

55

130

800

370

103

ПМ-75-1,12

190

1850-1950

75

130

810

375

112

Дорр-Олівер

 

 

 

50-150

до 550

 

91-184

Пермутіт

 

 

5-75

60-150

до 550

 

60-150

рухається з великою швидкістю. Як робоча рідина при цьому використовується сама мулова суміш, яка забирається насосом безпосередньо з аеротенка.

Серед усіх відомих типів струминних аераторів найширше використовуються поверхневі та занурені ежекторні аератори, до яких відносять аератори типу «кільцеве сопло», «шахтний водозлив», «занурений ежектор» й інші. Принцип роботи цих аераторів грунтується на використанні енергії робочої рідини, що рухається лінійно з великою швидкістю через сопло певної форми й розмірів.

У струминному аераторі типу «кільцеве сопло» (рис. 10.35) внаслідок підвищення швидкості робочої рідини у стисненому перерізі виникає розрідження, і через повітряну трубку засмоктується атмосферне повітря. У нижній частині корпусу відбувається інтенсивне перемішування повітря з водою, яке продовжується і в струмині, що виходить із сопла під напором. У місці падіння струмини в рідину утворюється воронка із сильно розвинутою турбулентною поверхнею, що забезпечує додаткове захоплення повітря. Водоповітряна струмина, проникаючи в рідину, здійснює насичення води киснем і перемішування мулової суміші в аеротенку.

За даними Центрального науково-дослідного інституту міністерства шляхів сполучення (м. Москва) швидкість руху робочої рідини у стисненому перерізі слід приймати 8-10 м/с, швидкість руху водоповітряної струмини на виході із сопла - 10-12 м/с, при цьому об’єм водоповітряної суміші у порівнянні з об’ємом робочої рідини збільшується на 40 %. При таких параметрах у розрахунку на 1 м3 робочої рідини захоплюється до 1,5-2 м3 повітря, коефіцієнт використання кисню складає 11-12 %, а ефективність аерації - 2,5-3,3 кг О2/кВт.год. Для подачі робочої рідини на струминний аератор використовують низьконапірний насос, який створює напір перед аератором 6-7 м. Аератор розміщують на відстані 0,1 м від поверхні рідини [20].

325

Рис. 10.35. Струминний аератор

Рис. 10.36. Струминний аератор

«кільцеве сопло»:

«шахтний водозлив»:

1 - конічний корпус; 2 - сопло аератора; 3

1 - колонна; 2 - конічний насадок; 3 -

- повітряна трубка; 4 - підвід робочої

водо-зливна камера; 4 - підвід робочої

рідини

рідини

Іншим типом ежекторного аератора є аератор типу «шахтний водозлив», робота якого досліджувалась інститутами НДІ ВОДГЕО і УкрНДІагропроект. Засмоктування атмосферного повітря та його змішування з робочою рідиною відбувається в результаті її вільного падіння по стінках колони аератора висотою 4-5 м (рис. 10.36). Швидкість виходу робочої рідини з нижнього отвору аератора приймається рівною 7 м/с, а його відстань до поверхні рідини - 0,5-0,9 м. Ефективність аерації для аератора типу «шахтний водозлив» конструкції НДІ ВОДГЕО складає 3 кг О2/кВт.год [21].

Струминна система аерації відрізняється від інших систем аерації передусім своєю простотою та надійністю: відсутні механічні пристрої для перемішування рідини, вона не потребує подачі повітря, не погіршує седимен-

326

таційних властивостей активного мулу, для подачі робочої рідини використовуються низьконапірні насоси, які більш надійні ніж будь-які повітродувки. Однак рядом дослідників відмічається невелика глибина проникання струмини в мулову суміш і, як наслідок, невеликі розміри робочої зони. Так, при застосуванні аераторів типу «кільцеве сопло» максимальна глибина зони аерації складає 2,5-3 м, а її діаметр - 5-6 м [20]. Для запобігання осадження мулу в камері аерації при застосуванні аераторів типу «шахтний водозлив» потужність насосів робочої рідини повинна перевірятися за питомими витратами електроенергії на перемішування мулової суміші (табл. 10.5).

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 10.5

 

Залежність питомих витрат на перемішування

 

 

від дози мулу в аеротенку [20]

 

 

 

Доза мулу, г/л

 

2

3

4

 

5

 

6

Питомі витрати елек-

 

 

 

 

 

 

 

троенергії, кВт/м3

 

0,020

0,027

0,036

 

0,043

 

0,055

10.7.5. Вибір системи аерації

Вибір оптимальної системи аерації являє собою складну технікоекономічну задачу, розв’язання якої потребує врахування як ефективності роботи тієї чи іншої системи аерації (табл. 10.6), так і врахування продуктивності очисної станції (табл. 10.7), концентрацій забруднень очищуваних стічних вод, а також і місцевих умов.

10.8. Конструкції аеротенків

При конструюванні аеротенків повинні бути вирішені питання оптимального розташування комунікацій для підведення в аеротенки очищуваних стічних вод, рециркуляційного активного мулу, повітря, а також для відведення від них мулової суміші у вторинні відстійники. Під оптимальним розуміють таке взаємне розташування комунікацій, яке забезпечує можливість роботи аеротенків за заданою технологічною схемою, а при необхідності - перехід від однієї схеми роботи до іншої (наприклад, від схеми без регенерації до схеми з регенерацією мулу), зручність для контролю й управління, оперативного переключення у випадку зупинки споруди для ремонту тощо. Однією з важливих вимог при цьому є забезпечення мінімальної довжини комунікацій.

Конструктивне оформлення аеротенків визначається продуктивністю очисних споруд, концентраціями забруднень очищуваних стічних вод, які визначають технологічний режим роботи аеротенків, типом аераційного обладнання для подачі повітря та перемішування мулової суміші, конструкцій інших споруд, що входять до технологічної схеми очистки стічних вод, тощо.

327

 

 

 

Таблиця 10.6

Порівняльна характеристика різних систем і типів аераторів

 

Ефективність

Окислювальна

 

 

Система аерації і тип аератора

аерації,

спроможність

 

Література

 

кг О2/кВт.год

системи аерації,

 

 

 

 

кг О2/(м3.добу)

 

 

Пневматична аерація:

1,2-1,5

2,9-4,8

 

[6]

дрібнобульбашкова

 

дрібнобульбашкова

2,2

1,2-1,7

 

[22]

середньобульбашкова

0,8-1,1

1,9-2,7

 

[6]

середньобульбашкова ІНКА

1,2-1,5

4,8

 

[6]

середньобульбашкова

1,4-1,8

0,7-1,2

 

[22]

крупнобульбашкова

0,7-0,9

1,9-2,6

 

[6]

крупнобульбашкова

1,2

1-1,2

 

[22]

Механічна аерація:

2,7-3,0

2,4-3,6

 

[22]

дисковий аератор

 

роторний аератор

1,5-3

 

 

[23]

турбінний аератор «Симплекс»

1,4-1,7

1,2-3,6

 

[6]

турбінний аератор ТА-1

2,19

1,9

 

[22]

турбінний аератор ТА-2

2,83

1,8

 

[22]

імпелерний аератор АИ-1М

1,8-2,14

2,2-3,8

 

[22]

імпелерний аератор С-16

2,1-2,5

2,2-7,9

 

[22]

Пневмомеханічна аерація:

1,25-1,75

1,2-2,4

 

[6]

аератор «Дорр-Олівер»

 

аератор типу АПМ

1,7-2,5

0,7-4,8

 

[22]

пропелерний аератор ЛІБІ

1,7-2,3

0,5-14,4

 

[22]

Струминна аерація

3,3-5

4,8-72

 

[22]

Таблиця 10.7

Шкала для попереднього вибору системи аерації [12]

Системи

Продуктивність

 

Системи аерації

 

каналізування

станцій, м3/добу

пневма-

механіч-

комбіно-

струмин-

(групи)

 

тична

на

вана

на

Об’єктні

0-12

+

++

+

+++

 

25-100

+

+++

+

+++

Малі

100-1400

++

+++

+

+++

 

1400-4200

+++

+++

+

+++

Середні

4200-10000

+++

+++

++

+++

 

10000-50000

+++

+++

++

+++

Міські

64000-100000

+++

+

+++

++

 

100000-280000

+++

+

+++

+

Районні

Більше 280000

++

+

+++

+

Примітка. +++ - переважне використання; ++ - менш переважне використання; + - небажане використання.

328

Для очисних споруд великої продуктивності застосовуються, головним чином, прямокутні в плані аеротенки з пневматичною аерацією. Для порівняно невеликих очисних споруд застосовуються як прямокутні, так і круглі в плані аеротенки з пневматичною, механічною, пневмомеханічною або гідропневматичною аерацією.

Аеротенки зазвичай влаштовують багатокоридорними, що забезпечує зменшення їх будівельної довжини, а також можливість виділення частини об`єму аеротенка під регенератор. Така можливість закладена в конструкціях типових аеротенків.

10.8.1. Конструкції аеротенків-витиснювачів

Аэротенки-витиснювачі являють собою залізобетонні резервуари прямокутної форми в плані. Аеротенки складаються із секцій, причому кожна з них ділиться поздовжніми перегородками, що не доходять до однієї з торцевих стін, на 2, 3 і 4 коридори (рис. 10.37). Таке розташування перегородок

Рис. 10.37 Схема коридорних аеротенків-витиснювачів:

1 - верхній розподільний канал освітлених (у первинних відстійниках) стічних вод; 2 - нижній канал освітлених стічних вод; 3 - канал активного мулу; 4 - розподільний канал вторинних відстійників; 5 - з’єднувальний (перепускний) канал

329

дозволяє здійснити зигзагоподібний рух рідини послідовно по всіх коридорах аеротенка. З торців в аеротенках влаштовуються два аеровані канали освітлених стічних вод, що надходять із первинних відстійників: так звані верхній канал - зі сторони первинних відстійників, і нижній канал - зі сторони вторинних відстійників. Ці канали з’єднані між собою перепускним коридором, що дозволяє впускати освітлені стічні води з будь-якої сторони аеротенка. З нижньої сторони аеротенка передбачений аерований канал, куди з останнього по ходу руху рідини коридору кожної секції аеротенка надходить суміш очищених стічних вод з активним мулом. З цього каналу мулова суміш спрямовується у вторинні відстійники. Аерований канал рециркуляційного активного мулу влаштовується з верхньої сторони аеротенка - у трикоридорних і з нижньої сторони - у дво- і чотирикоридорних аеротенках.

Аеротенки-витиснювачі можуть працювати в режимах біологічної очистки як без регенерації, так і з регенерацією активного мулу. При здійсненні біологічної очистки без регенерації активний мул і освітлена стічна вода подаються в перший коридор аеротенка: з верхніх каналів активного мулу й стічних вод - для трикоридорних аеротенків і з нижніх каналів активного мулу й стічних вод - для дво- і чотирикоридорних аеротенків.

При роботі аеротенків-витиснювачів у режимі біологічної очистки з регенерацією активний мул завжди подається на початок першого коридору, а освітлені стічні води - на початок наступних коридорів аеротенка. Об’єм регенераторів двокоридорних аеротенків може складати 50 % від загального об’єму аеротенків (так звана 50 %-а регенерація активного мулу). Активний мул подається при цьому в перший коридор із нижнього каналу мулу, а освітлена вода - на початок другого коридору із верхнього каналу стічних вод. Трикоридорні аеротенки можуть працювати в режимі з 33 %-ою регенерацією активного мулу (подача мулу здійснюється на початок першого коридору з верхнього каналу активного мулу, а освітлених стічних вод - на початок другого коридору із нижнього каналу стічних вод). Аналогічним чином чотирикоридорні аеротенки можуть працювати в режимі з 25 чи 50 %-ою регенерацією активного мулу.

Розроблені типові проекти дво -, три - і чотирикоридорних аеротен- ків-витиснювачів з великим діапазоном продуктивностей. Аэротенки спроектовані окремими секціями, що дозволяє набрати відповідний до розрахунку об’єм споруди зміною їх кількості (табл. 10.8). Для очисних станцій продуктивністю до 50000 м3/добу доцільно використовувати 4-6, а при більшій продуктивності - 6-8 секцій аеротенка. При початковій базовій довжині коридору аеротенка 36 м вона може збільшуватись за допомогою шестиметрових вставок. Коридори аеротенка можуть бути шириною 4,5, 6 і 9 м. При ширині коридору 4,5 м робоча глибина аеротенка складає 3,2 і 4,4 м, а при ширині б і 9 м - 4,4 і 5 м. Всього розроблено біля 100 варіантів з дуже невеликим кроком

330

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]