14 Ковальчук Очистка стічних вод
.pdfРис. 13.10. Схема електролізної установки непроточного типу марки ЕН:
1 - розчинний бак солі; 2 - поплавок; 3 - вентиль; 4 - електролізер; 5 - випрямний агрегат; 6 - бак-накопичувач гіпохлориту натрію; 7 - насос; 8 - розподільна гребінка
13.4. Змішувачі стічних вод із хлорною водою і контактні резервуари
Для змішування стічних вод із хлорною водою можуть використовуватись змішувачі будь-якого типу. При витратах стічних вод до 1400 м3/добу використовуються йоржеві змішувачі. При більших витратах найчастіше застосовуються змішувачі типу лотка Паршаля.
Лоток Паршаля складається з підвідного розтруба, горловини й відвідного розтруба (рис. 13.11). Бокові стінки горловини точно вертикальні, а дно має похил в сторону руху води. В результаті звуження перетину і різкої зміни похилу дна у відвідному розтрубі виникає гідравлічний стрибок, у якому відбувається інтенсивне перемішування стічних вод з хлорною водою.
Розміри змішувачів типу лотка Паршаля наведені в табл. 13.5. Контактні резервуари призначені для забезпечення розрахункової
тривалості контакту очищених стічних вод з хлором або гіпохлоритом натрію. При знезаражуванні стічних вод, очищених на краплинних біофільтрах, для контакту хлору з водою можуть застосовуватись вторинні відстійники, хоча наявність біоплівки в цьому випадку заважає досягненню належного ефекту знезаражування стічних вод. Окремі контактні резервуари влаштовують після аеротенків, а також після високонавантажуваних біофільтрів, які працюють за схемою з рециркуляцією очищених стічних вод.
451
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблиця 13.5 |
|
|
Розміри змішувачів типу лотка Паршаля (ТП 902-2-98), м |
||||||||
Розміри |
|
|
|
Пропускна здатність, тис. м3/добу |
|
|
|||
|
|
1,4-4,2 |
4,2-7,0 |
|
7,0-32,0 |
32,0-80,0 |
80,0-160,0 |
|
160,0-280,0 |
A |
|
1,35 |
1,35 |
|
1,475 |
1,73 |
1,73 |
|
1,995 |
B |
|
0,3 |
0,45 |
|
0,6 |
0,9 |
1,2 |
|
1,5 |
C |
|
0,55 |
0,55 |
|
0,8 |
1,3 |
1,3 |
|
1,8 |
D |
|
0,78 |
0,78 |
|
1,08 |
1,68 |
1,68 |
|
2,28 |
E |
|
1,32 |
1,32 |
|
1,45 |
1,7 |
1,7 |
|
1,95 |
HA |
|
0,29 |
0,4 |
|
0,65 |
0,61 |
1 |
|
1 |
H` |
|
0,26 |
0,38 |
|
0,6 |
0,59 |
0,8 |
|
0,85 |
H |
|
0,32 |
0,42 |
|
0,66 |
0,63 |
1 |
|
1,15 |
L |
|
5,85 |
5,85 |
|
6,1 |
6,6 |
6,6 |
|
7,1 |
l` |
|
1,7 |
4 |
|
7,4 |
7,4 |
8,9 |
|
10,2 |
l |
|
4,4 |
7 |
|
11 |
11 |
12,5 |
|
14 |
l`` |
|
7,17 |
9,47 |
|
13,63 |
13,97 |
14,97 |
|
15,3 |
b |
|
0,23 |
0,23 |
|
0,5 |
1 |
1 |
|
1,5 |
Примітка. Розміри Н, Н`, HA, l, l` визначені для максимальної витрати у вказаних діапазонах пропускної здатності.
В якості контактних резервуарів можуть використовуватись горизонтальні, вертикальні чи радіальні відстійники. Вертикальні відстійники використовуються на малих очисних станціях. Застосування радіальних відстійни-
Рис. 13.11. Змішувач типу «лоток Паршаля»:
1 - підвідний лоток; 2 - перехід; 3 - трубопровід хлорної води; 4 - підвідний розтруб; 5 - горловина; 6 - відвідний розтруб; 7 - відвідний лоток; 8 - створ повного змішування
452
ків обмежене через труднощі, пов’язані з видаленням осаду (контактні резервуари не можна обладнувати мулоскребами, оскільки у присутності хлору вони піддаються корозії). Найчастіше контактні резервуари влаштовуються на базі первинних горизонтальних відстійників без скребків.
Контактні резервуари розраховуються на перебування в них стічних вод на протязі 30 хв при максимальній розрахунковій витраті. У ці 30 хв включається також тривалість протоку стічних вод після змішувача в каналах до контактних резервуарів і після них до випуску у водойму.
Кількість секцій контактних резервуарів повинна бути не меншою 2. У контактних резервуарах відбувається окислення залишкових забруднень стічних вод хлором, що призводить до випадання в них осаду. Кількість осаду приймається в залежності від ступеня очистки стічних вод і використовуваного дезинфікуючого реагенту. При знезаражуванні хлором кількість осаду вологістю 98 %, який випадає в контактних резервуарах, складає: для стічних вод після механічної очистки - 1,5 л/м3; для стічних вод після біо-
логічної очистки в аеротенках і на біофільтрах - 0,5 л/м3.
Таблиця 13.6
Основні розміри типових контактних резервуарів
Типовий |
Продуктивність |
К-сть |
Ширина |
Довжина |
Робоча |
|
проект |
тис. |
тис. |
секцій |
секції, м |
секції, м |
глибина, |
|
м3/добу |
м3/год |
|
|
|
м |
ТП 902-3-71.87 |
2,7 |
|
2 |
3,0 |
6,0 |
2,9 |
|
4,2 |
|
2 |
3,0 |
9,0 |
2,9 |
|
7,0 |
|
2 |
3,0 |
15,0 |
2,9 |
ТП 902-3-12 |
10,0 |
|
2 |
6,0 |
9,0 |
3,1 |
|
17,0 |
|
2 |
6,0 |
15,0 |
3,1 |
|
25,0 |
|
2 |
6,0 |
18,0 |
3,1 |
ТП 902-3-21 |
35,0 |
|
3 |
6,0 |
18,0 |
3,2 |
|
50,0 |
|
3 |
6,0 |
24,0 |
3,2 |
|
70,0 |
|
3 |
6,0 |
30,0 |
3,2 |
ТП 902-3-22 |
50,0 |
|
4 |
6,0 |
18,0 |
3,2 |
|
70,0 |
|
4 |
6,0 |
24,0 |
3,2 |
|
100,0 |
|
4 |
6,0 |
33,0 |
3,2 |
ТП 902-2-333 |
|
2,1-4,2 |
3 |
9,0 |
24,0-48,0 |
3,3 |
ТП 902-2-334 |
|
5,6-11,2 |
4 |
9,0 |
24,0-48,0 |
3,3 |
ТП 902-2-335 |
|
12,0-16,8 |
6 |
9,0 |
36,0-48,0 |
3,3 |
Розроблені типові проекти контактних резервуарів на різну продуктивність очисних споруд на дві, три, чотири й шість секцій шириною 3,0, 6,0 і 9,0 м робочою глибиною 2,9, 3,2 і 3,3 м (табл.13.6). Довжина секцій змінюється за допомогою вставок довжиною 3,0 м.
У типовому проекті ТП 902-3-71.87 хлорна вода вводиться безпосередньо в трубопровід, по якому стічні води надходять у розподільний лоток
453
контактних резервуарів. Видалення осаду та спорожнення контактних резервуарів при цьому здійснюється за допомогою переносного насоса марки ГНОМ 16-15.
На рис. 13.12 зображений двосекційний контактний резервуар пропускною здатністю 10000 м3/добу. Для кращого змішування стічних вод з хлорною водою передбачена подача повітря у впускний лоток. Видалення осаду передбачається через трубопровід спорожнення контактного резервуара. Дно контактних резервуарів більшої продуктивності влаштовується ребристим. В лотках ребристого дна розміщуються трубопроводи технічної води із сприсками для змиву осаду до приямків, розміщених на початку контактного резервуара; на гребенях встановлені трубчасті перфоровані аератори. В контактних резервуарах може здійснюватись безперервна аерація повітрям для насичення стічних вод киснем і запобігання випаданню зависі. При експлуатації контактних резервуарів без аерації повітрям осілий осад видаляється періоди-
Рис. 13.12. Контактні резервуари пропускною здатністю 10000 м3/добу:
1 - розподільна камера; 2 - впускний лоток; 3 - струминонаправляючий щит; 4 - приямок; 5 - збірний лоток; 6 - трубопровід спорожнення; 7 - повітропровід
454
чно (1 раз у 5-7 днів). При цьому секція відключається та спорожнюється, а осілий осад змивається в приямок і видаляється в каналізаційну мережу очисної станції.
13.5. Застосування озону для знезаражування стічних вод
При знезаражуванні стічних вод озон, який є алотропічною модифікацією кисню, застосовується в газоподібному вигляді. За температури 0 °С і тиску 0,1 МПа розчинність чистого озону складає 0,68 г/л, а маса його 1 л -
2,144 г. Молекула озону O3 дуже нестійка й легко дисоціює на атом і моле-
кулу кисню. Швидкість дисоціації озону зростає при збільшенні значення рН, температури й ступеня мінералізації води. Озон - сильний окислювач. Згідно сучасних уявлень, механізм знезаражування води озоном грунтується на його здатності інактивувати складні органічні речовини білкової природи, що вміщуються в тваринних і рослинних організмах. Патогенні мікроорганізми знищуються озоном у 15-20, а спорові форми бактерій - у 300-600 разів швидше, ніж хлором. Крім цього озон одночасно підвищує прозорість води і знижує її кольоровість.
Доза озону для знезаражування стічних вод залежить від ступеня попередньої очистки і вмісту органічних речовин у стічних водах (озон у першу чергу окислює органічні речовини, а вже потім діє як дезінфікуючий агент), часу контакту стічних вод з озоном, концентрації озону в озоно-повітряній суміші. Знезаражування озоном доцільно передбачати після доочистки стічних вод на мікрофільтрах чи фільтрах. Дозу озону в цьому випадку слід приймати рівною 6-10 мг/л при тривалості контакту із стічними водами 8-10 хв. Для біологічно очищених стічних вод при концентрації завислих речовин 10-
12 мг/л і БПКповн 15 мг/л доза озону складає 15-30 мг/л, а тривалість контакту
- 0,3-0,5 год.
Установки для озонування складаються з озонаторів для синтезу озону, обладнання для підготовки й подачі повітря, систем електроживлення, камер для контакту озону з оброблюваною водою, обладнання для утилізації залишкового озону у відпрацьованій газовій суміші.
Озон отримують шляхом розщеплення молекулярного кисню на атоми під дією тихого електричного розряду в спеціальних апаратах - озонаторах, у яких повітря пропускається з певною швидкістю між двома електродами, сполученими з джерелом змінного струму високої напруги (5-20 кВ). Конструктивно електроди виконуються у вигляді двох концентрично розташованих циліндрів різного діаметра чи у вигляді двох паралельних пластин. Для отримання 1 кг озону потрібно 50-60 м3 повітря.
Курганским заводом хімічного машинобудування. виготовляються озонатори типу ОП-121 і УОГ2300М, продуктивністю відповідно 0,4-1,8 і 2,3
455
кг озону за 1 годину. За кордоном (зокрема французькими фірмами «Дегремон» і «Трелігаз») серійно випускаються озонаторні установки більшої одиничної продуктивності.
Основними причинами, що стримують і ускладнюють широке застосування озону для знезаражування стічних вод, є відносно висока його собівартість, яка визначається невисокою якістю озонаторних установок промислового типу пропускною спроможністю 10-50 кг/год і малим ступенем використання озону (50-70 %) в існуючих конструкціях змішувачів. Вдосконалення процесів очистки стічних вод із застосуванням озону розвивається за двома основними напрямками. Це створення ефективних, високопродуктивних і економічних генераторів озону, працюючих на підвищених частотах, та інтенсифікація процесу масообміну контактуючих фаз (озону й стічних вод) за рахунок зміни швидкості реакції застосуванням каталізаторів, фотохімічного чи радіохімічного впливу, поєднання озонування з ультрафіолетовім опроміненням.
12.6. Випуски стічних вод у водойми
Випуск очищених стічних вод у водойми здійснюється через спеціальні споруди - випуски, які повинні бути стійкими до зовнішнього впливу і
Рис. 13.13. Схема руслового розпорошуючого випуску:
I, II, III - відповідно поперечна, У-подібна і Т-подібна розпорошуючі частини; 1 - підвідний лоток чи трубопровід; 2 - береговий колодязь; 3 - береговий трубопровід; 4 - розпорошуюча частина; 5 - отвори
456
забезпечувати максимальне розбавлення стічних вод.
У залежності від водойми-приймальника стічних вод випуски поділяються на річкові, озерні й морські. За місцем розташування розрізняють берегові, руслові й глибинні випуски. За конструкцією розподільної частини їх класифікують як зосереджені з одним випускним отвором і розпорошуючі, які мають декілька випускних отворів. За конструктивним оформленням розподільної частини випуски можуть бути з циліндричними оголовками, з насадками, що сходяться, з гравійною засипкою чи у вигляді щілинних або перфорованих труб та ін.
Берегові зосереджені випуски виконують у вигляді відкритих канав і каналів, бистротоків, консольних скидів і оголовків різноманітних конструкцій. Їх застосування не забезпечує ефективного розбавлення, так як у місті скиду стічних вод воно практично відсутнє через малі швидкості руху води біля берегів і незначні глибини. Тому берегові випуски доцільно застосовувати для скиду дощових і умовно чистих вод, для гірських річок і випуску невеликих об’ємів очищених стічних вод далеко від населених пунктів.
Руслові випуски виконують у вигляді трубопроводів, висунутих у русло річки, із затопленими оголовками чи ділянкою труби з отворами (рис. 13.13). Розпорошуючі випуски, які мають ряд насадок чи отворів, розміщених на рівних відстанях один від одного, забезпечують найкращі умови змішування річкової й стічної води на невеликій відстані від місця скиду. Глибинні
Рис. 13.14. Конструкції оголовків розпорошуючих випусків:
а) - з конічним патрубком і випуском, паралельним дну; б) - з конічним патрубком під кутом до горизонту; в) - з циліндричним металевим оголовком; г) - з бетонним оголовком; д) - з гравійною засипкою
457
випуски застосовуються при скиданні стічних вод в озера водосховища чи моря. За конструктивним оформленням вони мало чим відрізняються від руслових випусків і найчастіше бувають зосередженими. При виборі ділянки русла річки, на якій повинно відбуватись змішування річкової та стічної води, необхідно брати до уваги чинники, які покращують процес змішування. Найбільш придатними є ділянки із звивистим руслом і з підвищеними швидкостями потоку річкової води.
Розпорошуючі випуски поділяють також на надводні, з розміщенням розпорошуючої труби над рівнем води, коли випускні патрубки повернуті вихідними отворами вниз, внутрішньоводні, коли розпорошуючий трубопровід і патрубки-випуски розміщені нижче поверхні води, але вище дна, і донні, коли розпорошуючий трубопровід розміщений на дні чи нижче дна водоприймальника, а отвори вихідних патрубків - вище дна (див. рис. 13.13). Оголовки розпорошуючих випусків можуть бути різноманітного типу, але найбільшого поширення набули оголовки з конічними патрубками (рис. 13. 14).
13.7. Розрахунок споруд для знезаражування стічних вод хлором
Витрата активного хлору, необхідна для знезаражування стічних вод,
складає
qхл = dхлQ / 1000,кг / год, |
(13.1) |
де dхл - розрахункова доза активного хлору ([1], п. 6.223), г/м3; Q - розра-
хункова витрата стічних вод, м3/год.
Враховуючи ту обставину, що хлорне господарство очисних споруд повинно забезпечувати можливість збільшення розрахункової дози хлору в 1,5 рази, за табл. 13.3 приймається типова хлораторна на годинну продуктив-
ність за активним хлором, що складає 1,5qхл .
У хлораторній повинні бути встановлені резервні хлоратори: 1 хлоратор - якщо число працюючих хлораторів не перевищує 2; 2 хлоратори - при більшій кількості працюючих хлораторів. Додатково передбачається встановлення ежекторів: 1 резервного і 1 для аварійних випадків.
До хлораторів і ежекторів передбачається підведення води під тиском не менше 0,3 МПа. Витрата хлорної води при цьому буде складати
qхв = qвqхл , м3 / год, |
(13.2) |
де qв = 0,5 - норма водоспоживання, м3 води на 1 кг хлору.
Для змішування стічних вод з хлорною водою приймається змішувач
типу лотка Паршаля (табл. 13.5). |
|
Розрахунковий об’єм контактних резервуарів складає |
(13.3) |
W = Qt, м3, |
458
де t = 0,5 - тривалість контакту стічних вод з хлором, год.
За табл. 13.6 приймається N секцій типових контактних резервуарів шириною B і робочою глибиною H . Довжина контактного резервуара при
цьому не повинна бути меншою |
|
L = W / NBH, м. |
(13.4) |
Кількість осаду вологістю 98 %, що випадає у контактних резервуарах, буде складати
O |
= q |
кp |
Q / 1000, м3 |
/ добу, |
(13.5) |
кp |
|
доб |
|
|
де qкp - кількість осаду, л/добу, що випадає в контактних резервуарах в роз-
рахунку на 1 м3 очищуваних стічних вод ([1], п. 6.231); Qдоб - добова витрата очищуваних стічних вод, м3/добу.
Література
1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М., 1986. -
72 с.
2.W.Blaszczyk, M.Roman, H.Stamatello. Kanalizacja. Tom 2, Arkady, Warszawa, 1974. - 466 с.
3.Обеззараживание природных и сточных вод с использованием электролиза/Г.Л.Медрыш, А.А.Тойшева, Д.Л.Басин. - М.: Стройиздат, 1982. - 81 с.
4.Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных пунктов/Э.С.Разумовский, Г.Л.Медриш, В.А.Казарян. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 173 с.
459
Розділ 14
ОБРОБКА ТА ЗНЕШКОДЖЕННЯ ОСАДІВ СТІЧНИХ ВОД
14.1. Кількість, склад і властивості осадів
Крім покидьків, що затримуються на решітках, і осаду з піскоуловлювачів, методи обробки й утилізації яких розглянуті раніше в розділях 4 і 5, при освітленні стічних вод у первинних відстійниках міських очисних споруд утворюється сирий осад, а при біологічній очистці в аеротенках чи на біофільтрах - надлишковий активний мул чи надлишкова біоплівка, обробці й знешкодженню яких і присвячена дана глава.
Вирішення питань, пов’язаних з обробкою та знешкодженням осадів, є надзвичайно складним. Осади міських стічних вод мають великі об’єми (біля 1-4 % витрати очищуваних стічних вод; 60-70 % загальної кількості осадів при цьому складає надлишковий активний мул), високу вологість, неоднорідний склад і змінювані властивості, містять органічні речовини, які здатні швидко загнивати, заражені бактеріальною (в тому числі й патогенною) мікрофлорою та яйцями гельмінтів. Осади стічних вод відносяться до важкофільтрованих мулових суспензій.
В залежності від застосовуваних методів обробки стічних вод, на міських очисних спорудах можуть утворюватися наступні види осадів:
1. Ущільнений активний мул, який отримується в результаті обробки мулу з метою зниження його вологості методами відстоювання, флотації, сепарування тощо;
2.Анаеробно зброджений осад, який отримується в результаті анаеробного зброджування сирого осаду, надлишкового активного мулу (біоплівки) чи їх суміші в двоярусних відстійниках, освітлювачах-перегнивачах чи метантенках;
3.Аеробно стабілізований осад, який отримується в результаті аеробної стабілізації надлишкового активного мулу чи його суміші з осадом первинних відстійників;
4.Підсушений осад із мулових майданчиків;
5.Зневоднений осад після апаратів для механічного зневоднення осаду;
6.Термічно висушений осад.
Кількість і вологість осадів залежать від типу, режиму експлуатації й ефективності роботи споруд для механічної та біологічної очистки міських стічних вод, а також кількості й виду виробничих стічних вод, що очищаються разом із господарсько-побутовими стічними водами.
460