14 Ковальчук Очистка стічних вод

горизонтальних і радіальних відстійників складає 3 м, а їх довжина (діаметр) - відповідно 60 і 55 м. Максимальне навантаження на збірний водозлив освітленої води становить 10 м3/(м.год).

Таблиця 11.6

Технологічні параметри вторинних відстійників при максимальній витраті очищуваних стічних вод (за CSN 75 6401)

Методика розрахунку вторинних відстійників, що використовується в ФРН [12], враховує особливості загальносплавної системи каналізації: крім розділення мулової суміші та ущільнення мулу, розрахунком передбачається ще й можливість його накопичення у відстійниках у зв’язку із підвищенням імовірності виносу мулу при збільшенні притоку стічних вод під час випадання дощу. При розрахунку спочатку визначають потрібну площу відстійників у плані в суху погоду й під час дощу, вибирають максимальну, а потім визначають глибину відстійника. Мінімальні розрахункові значення мулового індексу при цьому приймають рівними: 100 см3/г - для споруд без первинного освітлення і 150 см3/г - для споруд з первинним освітленням стічних вод. Гідравлічне навантаження на поверхню горизонтальних і радіальних вторин-

них відстійників визначають у залежності від безрозмірного критерію ai Ji

(табл. 11.7). Для вертикальних відстійників гідравлічне навантаження можна зменшувати на 30 %. Клаус Імгоф [9] рекомендує визначати навантаження на поверхню вторинних відстійників у залежності від режиму біологічної очистки стічних вод в аеротенках (див. табл. 11.8).

У Франції для очисних станцій середньої продуктивності максимальне гідравлічне навантаження на поверхню вторинних відстійників рекомендується приймати рівним 2,5 м3/(м2.год) - якщо активний мул працює в умовах середніх навантажень, і 0,9 м3/(м2.год) - для мулу, який працює при низьких навантаженнях. Наведені значення рекомендується зменшувати до 0,4 м3/(м2.год) і менше, якщо активний мул погано осаджується [1].

401

Таблиця 11.7

Залежність гідравлічного навантаження від безрозмірного критерію для вторинних горизонтальних і радіальних відстійників

Література

1. Технические записки по проблемам воды. Пер. с англ. В 2-х т. Т.1/К. Барак, Ж. Бабен, Ж. Бернар и др.;/Под ред. Т.А. Карюхиной, И.Н. Чурбановой. - М.: Стройиздат, 1983. - 608 с.

2.Бондарев А.А., Жуков А.И., Скирдов И.В. Критерий оценки работы вторичных отстойников//Водоснабжение и санитарная техника, № 7, 1975. - с.

17-19.

3.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.

4.Hlaviĺínek P., Hlavaácek J. Ćiśtění odpadních vod. Praktické příklady výpočtů.

Noel 2000, Brno, 1996. - 196 с.

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

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

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

15. 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.

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

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

402

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

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

ние, 1982. - 168 с.

403

Розділ 12

МЕТОДИ І СПОРУДИ ДЛЯ ДООЧИСТКИ БІОЛОГІЧНО ОЧИЩЕНИХ СТІЧНИХ ВОД

12.1. Завдання та методи доочистки стічних вод

Повна біологічна очистка міських стічних вод в аеротенках чи на біофільтрах забезпечує зменшення концентрацій завислих речовин і БПКповн до 15-20 мг/л. Залишкові органічні забруднення біологічно очищених стічних вод представлені переважно важкоокислюваними речовинами. В стічних водах залишаються також забруднення, що не піддаються біологічній очистці: іони важких металів, ПАР й ін. Згідно розроблених проектів гранично допустимих скидів, уже в найближчий час на більшості діючих міських очисних споруд слід забезпечити зменшення БПКповн очищених стічних вод до 3-6 мг/л, концентрацій азоту амонійних солей - до 0,5-2 мг/л, знизити залишкові концентрації нітритів, нітратів, фосфатів і завислих речовин. Тому основними завданнями доочистки біологічно очищених стічних вод є:

1. Додаткове зниження БПК і концентрацій завислих речовин у зв’язку з підвищенням вимог до якості очистки стічних вод;

2.Вилучення із стічних вод сполук азоту й фосфору, які викликають бурхливий ріст водоростей і спричиняють евтрофікацію водойм;

3.Вилучення із стічних вод забруднень, що не видаляються при біологічній очистці - іонів важких металів, неокислюваних ПАР, нафтопродуктів, барвників й ін.;

4.Знезараження стічних вод;

5.Насичення очищених стічних вод киснем, особливо при їх наступному

скиданні в рибогосподарські водойми.

Для доочистки біологічно очищених стічних вод у наш час можуть застосовуватись наступні методи:

1. Фільтрування через сітчасті перегородки чи зернисті завантаження;

2.Доочистка в біоставках із природною чи штучною аерацією;

3.Флотація;

4.Реагентна очистка з наступним освітленням стічних вод у відстійниках, освітлювачах, флотаторах, фільтрах із зернистим завантаженням;

5.Сорбція забруднень на активованому вугіллі;

6.Хімічне окислення забруднень із використанням сильних окислювачів - хлору, озону, перекису водню, перманганату калію;

7.Іонний обмін із використанням природних чи штучних іонообмінників;

404

8.Електрохімічні методи (електрокоагуляція, електрофлотація, анодне окислення);

9.Гіперфільтрація.

Як показує вітчизняний та закордонний досвід, доочистка біологічно очищених стічних вод забезпечує отримання води дуже високої якості, придатної не тільки для скидання в будь-які відкриті водойми, але і для технічного водопостачання промислових підприємств. Вже на сучасному рівні розвитку техніки і технології доочистки можливе отримання із стічних вод води питної якості. Однак доочистка стічних вод потребує великих капітальних і експлуатаційних витрат: загальні витрати на очисній станції збільшуються приблизно на 30-100 % і зростають із підвищенням ступеня вилучення забруднень.

12.2. Фільтрування біологічно очищених стічних вод

Для доочистки стічних вод фільтруванням застосовують барабанні сітки, мікрофільтри, фільтри із зернистим завантаженням, намивні фільтри.

Барабанні сітки застосовують на першому ступені доочистки стічних вод перед фільтрами із зернистим завантаженням.

Основним елементом барабанної сітки є барабан зварної конструкції, на поверхні якого змонтовані сітчасті фільтруючі елементи (рис. 12.1). Барабан постійно чи періодично обертається за допомогою електродвигуна з редуктором (швидкість обертання 1,7-2,6 хв-1) навкруги колектора промивної води, яка збирається за допомогою лійок, розміщених усередині барабана. Через отвір у торцевій стінці очищувані стічні води надходять усередину барабана, фільтруються в радіальному напрямку через сітчасті елементи й осад, який затримується на них, відтак через водозлив скидаються у відвідний канал. Сітчасті елементи промиваються струминами води із розбризкувачів, розміщених над барабаном.

Сітчастий елемент барабанної сітки являє собою рамку з робочою й підтримуючою сітками. Робоча сітка виготовляється з неіржавної сталі, латуні чи капрону і має розміри вічок від 0,3х0,3 до 0,5х0,5 мм, підтримуюча сітка виготовляється з неіржавної сталі чи латуні і має розміри вічок від 2х2 до 8х8 мм.

Безперервна чи періодична промивка фільтрованою водою здійснюється лише під час обертання барабанної сітки. Витрата промивної води складає відповідно 1-1,5 % чи 0,3-0,5 % витрати фільтрованої води. Для періодичної промивки зазвичай буває достатньо декількох оборотів барабана.

Барабанні сітки встановлюються в спеціальних залізобетонних чи металевих камерах (рис. 12.2) і занурюються у воду на 85 % свого діаметра. Лійки для збирання промивної води знаходяться на 100-150 мм вище рівня

405

води в сітці. Втрати напору в сітці не повинні перевищувати 0,1 м, перепад рівнів води на водозливі зазвичай складає 0,2 м, а втрати напору в підвідних комунікаціях - 0,5-0,7 м.

Рис. 12.1. Барабанна сітка:

1 - труба для відводу промивної води; 2 - передній підшипник; 3 - електродвигун; 4 - редуктор; 5 - шестерня; 6 - лійка; 7 - трубопровід промивної води; 8 - розбризкувач; 9 - бактерицидні лампи; 10 - водозлив; 11 - канал фільтрату; 12 - задня рама; 13 - задній підшипник; 14 - барабан; 15 - поперечні зв’язки барабана; 16 - повздовжні зв’язки барабана; 17 - ребра жорсткості; 18 - велика шестерня; 19 - вхідна труба; 20 - передня рама; 21 - закладний патрубок; 22 - труби спорожнення; 23 - вхідний канал

Кількість робочих барабанних сіток приймається за їх продуктивністю (табл. 12.1). При кількості робочих сіток до 6 приймається 1 резервна сітка, при більшій кількості - 2 резервні сітки.

Барабанні сітки забезпечують видалення із стічних вод крупних пластівців активного мулу й інших домішок, що не затримуються у вторинних відстійниках. При цьому зниження вмісту завислих речовин складає 20-25 %,

а БПКповн стічних вод зменшується на 5-10 % [1].

Мікрофільтри є різновидом барабанних сіток і відрізняються від останніх лише тим, що їх робоча сітка виготовляється лише з неіржавної сталі й має розміри вічок 35-40 мкм (число отворів сітки при цьому складає декілька тисяч на 1 см2). Обертання та промивка мікрофільтрів здійснюється безперервно. Витрата фільтрованої води на промивку мікрофільтрів складає 3-4 % витрати доочищуваних стічних вод.

406

Малі розміри вічок робочої сітки дозволяють вилучати із стічних вод дрібні домішки, що, у порівнянні з барабанними сітками, значно збільшує область застосування мікрофільтрів. Вони можуть застосовуватись, як самостійні споруди. За концентрацій завислих речовин до 40 мг/л мікрофільтри забезпечують зниження їх вмісту на 50-50 %, значення БПКповн при цьому зменшуються на 25-30 %.

Рис. 12.2. Схема встановлення барабанних сіток:

1 - вхідний канал; 2 - подача стічної води; 3 - шибери; 4 - трубопровід промивної води; 5 - барабанні сітки; 6 - водозлив; 7 - відвід промивної води; 8 - канал фільтрату; 9 - відвідний трубопровід фільтрату

Примітка: БСБ і МФБ - відповідно барабанна сітка та мікрофільтр, обладнані бактерицидними лампами.

Кількість робочих мікрофільтрів приймається за їх продуктивністю. При кількості робочих мікрофільтрів до 4 приймається 1 резервний мікрофільтр, при більшій кількості робочих мікрофільтрів - 2 резервні мікрофільтри.

407

Найпоширенішими спорудами для доочистки стічних вод є фільтри із зернистим завантаженням.

Завантаження фільтрів для доочистки стічних вод може бути одношаровими, двошаровими чи комбінованим - каркасно-засипним. У фільтрах використовують зернисті фільтруючі матеріали з густиною як більшою, так і меншою густини води. До перших відносяться кварцовий пісок, гравій, гравійний щебінь, антрацит, керамзит, до других - полімери (полістирол, поліуретан, подрібнений пінопласт), а також природні матеріали - водонепроникні гранули шунгізиту, склопора чи гранульовані шлаки. Розрізняють дрібнозернисте (розмір частинок 0,2-0,4 мм), середньозернисте (0,4-0,8 мм), крупнозернисте (0,8-1,5 мм), а також підтримуюче (2-16 мм) завантаження. За напрямком фільтрування зернисті фільтри бувають із вертикальним висхідним чи низхідним, а також із горизонтальним чи радіальним рухом рідини. У залежності від способу створення напору під час фільтрування фільтри класифікуються, як безнапірні, напірні чи комбіновані. За швидкістю фільтрування зернисті фільтри поділяються на повільні (швидкість фільтрування 0,1-0,5 м/год), напівшвидкі (0,5-3,0 м/год), швидкі (3,0-25,0 м/год) і понадшвидкі (швидкість фільтрування понад 25 м/год). Промивка завантаження зернистих фільтрів може бути водяною з розпушенням фільтруючого шару, водоповітряною з розпушенням фільтруючого шару або повітряною без розпушення фільтруючого шару. Системи для збирання і розподілу промивної та фільтрованої води конструктивно можуть бути виконані у вигляді дірчастих чи щілинних стальних, чавунних, азбестоцементних й пластмасових труб, або у вигляді лотків [3].

На рис. 12.3 наведена схема одношарового безнапірного швидкого фільтра з низхідним напрямком фільтрування рідини. Відкритий фільтр являє собою квадратний чи прямокутний у плані залізобетонний резервуар, завантажений шаром фільтруючого зернистого матеріалу. Фільтруючий матеріал вкладається на підтримуючі шари, у товщі яких розміщена дренажна система, призначена для відводу фільтрованої води й рівномірного розподілу промивної води. У верхній частині фільтра розміщені жолоби для подачі стічної води та відведення брудної промивної води. Вздовж фільтра розміщується апаратура для управління його роботою, зокрема регулятори швидкості фільтрування чи витратомір з регулятором для фільтрату. Висота шару води над завантаженням фільтра приймається зазвичай не меншою 2 м.

Доочищувані стічні води подаються в карман фільтра й далі жолобами надходять безпосередньо у фільтр. У процесі фільтрування відбувається вилучення з біологічно очищених стічних вод частинок активного мулу чи біологічної плівки і накопичення їх у фільтруючому завантаженні. Донині відсутня єдина теорія, яка могла б пояснити складні фізико-хімічні та біологічні процеси, що відбуваються в завантаженні зернистих фільтрів. Більшість

408

Рис. 12.3. Схема одношарового безнапірного швидкого фільтра:

1 - трубопровід доочищуваних стічних вод; 2 - трубопровід для збору першого фільтрату; 3 - карман; 4 - відгалуження трубчастого дренажу; 5 - колектор дренажу; 6 - трубопровід для скиду промивних вод з карману фільтра в канал; 7 - промивні жолоби; 8 - трубопровід для відводу фільтрованої води; 9 - трубопровід промивної води; 10 - канал для скиду промивних вод; 11 - трубопровід для подачі повітря

дослідників, однак, вважають, що доочистка біологічно очищених стічних вод відбувається внаслідок протікання двох процесів: механічного затримання суспендованих частинок і їх біохімічного перетворення.

Доочищені стічні води збираються за допомогою трубчастого дренажу. З часом, внаслідок кольматації поверхневого шару й просування фронту забруднень усередину завантаження, зростає його гідравлічний опір і наступає момент, коли відбувається погіршення якості фільтрату. Тривалість фільтроциклу залежить від багатьох чинників: вмісту й властивостей домішок

409