14 Ковальчук Очистка стічних вод

розрахункову питому витрату повітря qair . Якщо ж отримане значення Ja перевищує максимальне Ja,max , то необхідно збільшити відношення

faz / fat і тим самим площу аераторів у плані.

Добову продуктивність повітродувок, які подають повітря в аеротенки, визначають за формулою

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

При тривалості аерації стічних вод більше 24 год продуктивність повітродувок визначають за формулою

Якщо тривалість аерації стічних вод не перевищує 24 год, то при визначенні годинної продуктивності повітродувок необхідно враховувати нерівномірність надходження стічних вод в аеротенки. У цьому випадку годинна продуктивність повітродувок визначається за середньогодинною витратою стічних вод у години їх максимального притоку в аеротенки.

Витрату повітря, що подається в аеротенки, можна визначити, користуючись так званим показником використання кисню Kn , який показує,

скільки кисню в грамах переходить у мулову суміш із 1 м3 повітря, що подається в камеру аерації, в розрахунку на 1 м заглиблення аератора. Значення показника використання кисню наведені в таблиці 10.19.

Таблиця 10.19

Показник використання кисню для різних типів пневматичних аераторів [34]

371

де KT - коефіцієнт, що враховує температуру стічних вод; ha - глибина занурення аератора, м.

Користуючись показником використання кисню Kn , можна визначити значення коефіцієнта використання кисню p . Так, наприклад, для серед-

ніх експлуатаційних умов при застосуванні дрібнобульбашкової аерації показник використання кисню складає 8 г О2/(м3.м). При глибині занурення аератора 4 м і температурі повітря 20 °С (густина повітря 1,2928 кг/м3, вміст кисню у повітрі по масі 23,14 %) розрахункове значення коефіцієнта використання кисню складе

8.4.100 1292,8.0,2314 = 10,7%.

Значення коефіцієнта використання кисню для пневматичних аераторів, розраховані аналогічним чином у межах найчастіше використовуваної в типових проектах глибини занурення аератора 3,2-5 м, наведені в таблиці 10.20. У цій же таблиці наведені значення коефіцієнта використання кисню за літературними даними.

Таблиця 10.20

Значення показника використання кисню для різних типів аераторів

Для розрахунку повітропроводів заздалегідь розподіляють витрати повітря між окремими секціями та коридорами аеротенків, складають схему мережі повітропроводів, встановлюють довжини розрахункових ділянок повітропроводів і витрати повітря, що транспортується по цих ділянках. Вибирають розрахункову гілку повітропроводу, що має найбільшу відстань від повітродувної станції.

Розрахунок повітропроводів полягає у визначенні їх діаметрів і встановленні втрат напору. З метою економії металу необхідно прагнути до зменшення діаметрів труб, але в той же час втрати напору в них не повинні бути занадто великими для запобігання зайвим витратам електроенергії.

Швидкість руху повітря в загальному і розподільному повітропроводах зазвичай приймають рівною 10-20 м/с, а в повітропроводах невеликого діаметру, що подають повітря у фільтросні канали, - 4-10 м/с.

372

Загальні втрати напору в повітропроводі складаються з втрат на тертя по довжині hтp і місцевих опорів hм .

Втрати напору по довжині зручно визначати за таблицями втрат напору у вентиляційних трубопроводах, які складені для температури повітря 20 °С і тиску 0,1 МПа [36]. При цьому враховують стиснення повітря та відповідне підвищення його температури при стисненні.

Для врахування зміни температури повітря при його стисненні до табличних даних вводиться коефіцієнт

МПа, кг/м3; ρ 20 - густина повітря при розрахунковій температурі 20 °С і тиску 0,1 МПа, кг/м3.

Значення коефіцієнта α t наведені в таблиці 10.21. У таблиці 10.22 наведені значення коефіцієнта α p , який враховує тиск p при визначенні

втрат напору в повітропроводі. Таким чином, втрати напору по довжині повітропроводу будуть складати

де i - табличні втрати напору на одиницю довжини повітропроводу при температурі повітря 20 °С і тиску 0,1 МПа, мм/м; lтp - довжина повітропроводу,

м.

Втрати напору на місцеві опори в повітропроводах визначаються за формулою

373

Густину повітря в залежності від тиску p при цьому визначають за формулою [36]

Сумарне значення втрат напору по довжині та на місцеві опори для найдовшої гілки повітропроводу, не повинно перевищувати 0,3-0,35 м.

Розрахунковий тиск повітря, що подається в систему повітропроводів, складає

де ha - втрати напору в аераторах, м; H - глибина води в аеротенку (від по-

верхні до аератора), м.

Втрати напору у фільтросах залежать від швидкості проходу через них повітря. За технічними умовами опір однієї фільтросної пластини при проходженні 6 м3/год повітря не повинен перевищувати 200 мм. На практиці, як вже вказувалося раніше, опір пластин швидко зростає, тому при визначенні загального напору повітродувки втрати напору у фільтросах слід приймати 500-800 мм вод. ст. При застосуванні середньобульбашкових аераторів і глибині їх занурення більше 3 м втрати напору приймають рівними 150 мм вод. ст. При застосуванні системи низьконапірної аерації втрати напору приймають рівними 15-50 мм вод. ст. [24].

Повний тиск повітря, який повинен створюватись повітродувкою, визначають за формулою

У повітродувній станції слід встановлювати не менше двох повітродувок - робочу та резервну. Для забезпечення можливості оперативного регулювання подачі повітря в аеротенки під час експлуатації краще встановлювати не менше двох робочих повітродувок. Повітродувки підбирають за каталогом, виходячи із загальних втрат напору і розрахункової витрати повітря.

За сприятливих умов допускається встановлення повітродувок у безпосередній близькості до аеротенків.

10.9.3.3. Розрахунок механічних аераторів

При роботі механічних аераторів у камері аерації утворюється просторовий турбулентний рух, складність якого значно перевищує складність потоку при пневматичній аерації. Математичне описання такого турбулентного руху являє собою складну задачу, рішення якої дуже громіздкі для того, щоб бути основою для інженерних розрахунків. Тому на практиці розрахунок

374

механічних аераторів, які випускаються серійно, здійснюється за їх паспортною продуктивністю за киснем.

Паспортна продуктивність механічного аератора за киснем визначається в кг О2/год у заводських умовах на спеціальному стенді на знекисненій водопровідній воді при температурі 20 °С і нормальному атмосферному тиску.

вматичних аераторів.

Кількість встановлених механічних аераторів повинна забезпечити не тільки подачу в аеротенки потрібної кількості кисню, але й достатнє перемішування мулової суміші для запобігання випаданню активного мулу в осад в окремих зонах аеротенка.

Встановлення поверхневих механічних аераторів із вертикальною віссю обертання здійснюється з урахуванням їх робочих зон, які повинні перекривати в плані весь аеротенк. Як і для пневматичних аераторів, взаємне розміщення механічних аераторів також суттєво впливає на їх роботу, оскільки потік рідини, що створюється аератором, буде впливати на потік рідини, що створюється сусіднім аератором, і буде чи послабляти, чи посилювати його вплив. Тому відстань між аераторами повинна бути такою, щоб їх взаємний вплив один на одного був незначним. Для виключення взаємного впливу аераторів їх слід розміщувати один від одного на відстані діаметра робочої зони. При цьому слід намагатись, щоб зона, яка обслуговується одним аератором, являла собою квадрат у плані.

Відстань від поверхневого аератора з вертикальною віссю обертання до стінок аеротенка повинна дорівнювати половині діаметра робочої зони аератора. При меншій відстані робота аератора значно погіршується внаслідок відбійної хвилі, яка виникає в результаті удару потоків перемішуваної

375

рідини в стінку аеротенка. Накат відбійної хвилі на аератор викликає його періодичне «захлинання», перевантаження приводу, а значить і прискорений вихід приводу з ладу. Вкрай негативно на роботу аераторів впливає також виключення з роботи одного з них, особливо при їх однорядному розміщенні. У цьому випадку в аеротенку може виникнути поздовжня хвиля, яка, переміщуючись з кінця в кінець аеротенка, може спричинити швидкий вихід із ладу приводів інших аераторів.

При застосуванні механічних поверхневих аераторів із горизонтальною віссю обертання вони повинні забезпечувати швидкість руху мулової суміші, достатню для підтримання активного мулу в завислому стані для даного аераційного резервуару. Так, наприклад, швидкість руху мулової суміші в циркуляційному окислювальному каналі, яка створюється механічним аератором, може бути визначена за формулою 68 СНиП 2.04.03-85.

10.9.3.4. Розрахунок струминних аераторів

Розрахунок струминних аераторів можна виконувати за спрощеною методикою. При цьому розрахункова витрата робочої рідини повинна складати

БПКповн відповідно неочищених і очищених стічних вод, мг/л; m - вміст кисню в атмосферному повітрі, г/м3; Ke - коефіцієнт ежекції, м3 повітря на 1 м3 робочої рідини ( m = 1,0-1,5); p - ступінь використання кисню повітря, частка одиниці ( p = 0,1-0,15).

Лінійні розміри струминного аератора можна визначити за рекомендованими швидкостями руху робочої рідини, повітря чи водоповітряної суміші у відповідних поперечних перетинах аератора [24].

Література

1. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для вузов/С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, Ю.В.Воронов; Под ред. С.В.Яковлева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1985. - 335 с.

2.Чурбанова И.Н. Микробиология: Учеб. для вузов. - М.: Высш. шк., 1984. - 239 с.

376

3.Биологическая очистка производственних 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.

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

5.Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1975. - 456 с.

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

7.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.

8.J.Malý, J.Malá. Chemie a technologie vody. Noel 2000, Brno, 1995. - 197 c.

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

10. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: 1986. - 72 с.

11. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. - Л.: «Химия», 1974. - 464 с.

12. Аэраторы для очистки природных и сточных вод/Сивак В.М., Янушевский Н.Е. - Львов: Выща школа. Изд-во при Львов. ун-те, 1984.-124 с.

13. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений/А.С.Москвитин, Б.А.Москвитин, Г.М.Мирончик, Р.Г.Шапиро; Под ред. А.С.Москвитина. - М.: Стройиздат, 1979. - 430 с.

14. Эль М.А. и др. Наладка и эксплуатация очистных сооружений городской канализации. - М.: Стройиздат, 1974. - 232 с.

15. Проектирование сооружений для очистки сточных вод (Справочное пособие к СНиП)/ВНИИ ВОДГЕО. - М.: Стройиздат, 1990. - 192 с.

16. Попкович Г.С., Репин Б.Н. Системы аэрации сточних вод. - М.: Стройиз-

дат, 1986. - 136 с.

17. Гончарук Е.И., Давиденко А.И., Каминский Я.М., Кигель М.Е., Полищук Ю.С. Малогабаритные очистные сооружения канализации. К.: Буді-

вельник, 1974. - 256 с.

18. Евилевич М.А., Брагинский Л.Н. Оптимизация биохимической очистки сточных вод. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1979. - 160 с.

19. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод/Брагинский Л.Н., Евилевич М.А., Бегачев В.И. и др. - Л.: Химия, 1980.

- 144 с.

20.Караваев И.И., Солимани А.В. Струйная аерация сточных вод//Экспрессинформация ЦБНТИ Минводхоза СССР. Сер. 4, вып. 4. М., 1978. - с. 10 -

19.

377

21. Скирдов И.В., Бредихин А.И., Сальников Б.Ф. Струйные системы аэрации для биологической очистки концентрированных сточных вод/Механическая и биологическая очистка сточных вод и обработка осадков предприятий агропромышленного комплекса. Труды института ВОДГЕО. - М.,

1986. - с. 111-121.

22.Сіньов О.П. Інтенсифікація роботи і реконструкція каналізаційних очисних споруд: Навч. Посібник. - К.: ІСДО, 1994. - 136 с.

23.Проектирование очистных сооружений канализации/С.К.Колобанов, А.В.Ершов, М.Е.Кигель - К.: Будівельник, 1974. - 224 с.

24.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).

25.Ковальчук В.А., Орлов В.В. Розрахунок аеротенків з нерівномірнорозосередженою подачею стічних вод. / Вісник УДАВГ: Зб. наук. праць,

вип. 1, ч. 2. - Рівне: УДАВГ, 1998. - с. 200-202.

26.Хеттлер Фолькер. Технология биологической очистки городских сточных вод в шахтных аэротенках. - Автореф. дис. канд. техн. наук. - Л., 1985. - 24 с.

27.Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов/Я.А.Карелин, И.А.Попова, Л.А.Евсеева, О.Я.Евсеева. - М.: Стройиздат, 1982. - 184 с.

28.ГОСТ 25298-82. Установки компактные для очистки бытовых сточных вод. Типы, основные параметры и размеры. - М., 1983. - 7 с.

29.Мочалов И.П., Родзиллер И.Д., Жук Е.Г. Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных мест: В условиях Крайнего Севера. - Л., Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1991. - 160 с.

30.Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных пунк-

тов/Э.С.Разумовский, Г.Л.Медриш, В.А.Казарян. - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 173 с.

31. Афанасьева А.Ф., Сирота М.Н., Савельева Л.С., Эпов А.Н. Очистка хозяй- ственно-бытовых сточных вод и обработка осадков. - М.: Изд-во

«Изограф», 1994. - 96 с.

32.Скирдов И.В., Швецов В.Н., Бондарев А.А.. Основы проектирования и расчета сооружений биологической очистки сточных вод//Труды института ВОДГЕО. - М.: Стройиздат, 1983. - с. 5-14.

33.Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учебник для вузов/С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, Ю.В.Воронов; Под ред. С.В.Яковлева. - М.: Стройиздат, 1990. - 511 с.

34.Медведев Г.П. Канализация городов ФРГ. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-

ние., 1982. - 168 с.

378

35.P.Hlavinek, D.Novotný. Intenzifikace čistíren odpadních vod. - Brno, Noel 2000, 1996. - 268 с.

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

37.Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для вузов/Ю.М.Ласков, Ю.В.Воронов, В.И.Калицун. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1984. - 255 с.

379

Розділ 11

ВТОРИННІ ВІДСТІЙНИКИ І МУЛОВІДОКРЕМЛЮВАЧІ

Вторинні відстійники є необхідним елементом технологічних схем біологічної очистки стічних вод і розташовуються після біологічних фільтрів чи аеротенків. У першому випадку вони використовуються для затримання надлишкової біологічної плівки, яка виноситься з біофільтрів із очищеними стічними водами, у другому - для розділення мулової суміші та ущільнення затриманого мулу.

Ефективність освітлення біологічно очищених стічних вод у вторинних відстійниках визначає, як правило, кінцевий ефект очистки стічних вод і ефективність роботи всього комплексу споруд біологічної очистки. Здатність вторинних відстійників ефективно розділювати висококонцентровані мулові суміші багато в чому визначає об’єм аеротенків, який залежить від концентрації зворотного мулу та ступеня його рециркуляції.

Конструкції вторинних відстійників суттєво не відрізняються від конструкцій вертикальних, горизонтальних чи радіальних первинних відстійників. Різниця між ними полягає, головним чином, в умовах експлуатації: вторинні відстійники повинні забезпечити значно більшу ефективність затримання активного мулу чи біоплівки (кінцеві концентрації до 15-20 мг/л) при надходженні їх у значно вищих концентраціях (до декількох грамів на літр). Крім того, вторинні відстійники після аеротенків повинні забезпечувати ще й ущільнення затримуваного мулу, достатнє для безперервного його повернення в аеротенки і здійснення там біохімічного процесу при заданих технологічних параметрах.

Ефективність роботи вторинних відстійників визначається тими самими чинниками, які впливають на роботу первинних відстійників. Але головну роль при цьому відіграють седиментаційні властивості біологічної плівки та активного мулу, які суттєво різняться між собою.

Гідравлічна крупність надлишкової біологічної плівки становить біля 1,4 мм/с і практично не залежить від типу біофільтрів та режиму їх роботи. Агрегативна нестійкість активного мулу є наслідком зміни гідродинамічних умов середовища, в якому знаходяться пластівці мулу при переході мулової суміші з аеротенка у вторинний відстійник, а також функціонування мулу, як біологічної системи, здатної до утворення крупних агрегатів. Крім цього, фізична структура мулової суміші змінюється в залежності від змін режимів протікання в аеротенку біохімічного процесу, які зумовлюються коливаннями витрат стічних вод і концентрацій вміщених у них забруднень. Усі ці обставини не дозволяють використовувати для розрахунку процесу розділення му-

380