§ 28. Аэробные стабилизаторы

Метод аэробной стабилизации заключается в дли­

тельном аэрировании осадков в сооружениях типа аэро­

тенков (стабилизаторах). Метод этот наиболее применим к избыточному илу, который из-за высокой влажно­ сти и значительного содержания белковых веществ сбра­ живается в метантенках менее интенсивно и с более низ­ ким газовыделением, чем осадки из первичных отстойни­

ков.

Аэробная стабилизацияэто сложный биохимичес­

кий процесс, в результате которого происходит распад

(окисление) основной части органических беззольных веществ (ОВ) осадка. Оставшееся органическое вещест­ во осадка является стабильным-неспособным к после­ дующему разложению (загниванию).

На основании исследований по аэробной стабилиза­ ции осадков, проведеиных во ВНИИ ВОДГЕО и НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды АКХ им. К. Д. Памфилова, сформулированы основные законо­ мерности процесса аэробной стабилизации и предложе­

ны уравнения для инженерных расчетов.

Так как в практике при расчете сооружений по ана­ эробному сбраживанию осадков (метантенков) принят термин беззольное вещество, то в последующем органи­ ческое вещество (ОВ) будем называть беззольным (БЗ)

веществом.

Эффективность процесса аэробной стабилизации за­

висит от продолжительности процесса, температуры, ин­

тенсивности аэрации, а также от состава и свойств окис­

ляемого осадка.

Массу органических беззольных веществ осадка S, поступающего на стабилизацию, можно условно разде­ лить на две части: активную (распадающуюся) Sa и

инертную Si. Относительный распад БЗ в процессе ста­

билизации

(6.18)

где So- начальное содержание БЗ, г/л; s,- содержание БЗ в кон­

це периода t, гjл.

Относительный распад а не может превысить некото­ рой величины А- предела распада:

где S 80 - начальное содержание активной части, гjл.

205

Скорость распада активной части БЗ описывается

уравнением первого порядка

Из условий реакции первого порядка [см. уравнение

(6.20)] следует, что скорость распада пропорциональна

количеству оставляемого в осадке БЗ, т. е. она уменьша­ ется с увеличением распада; при а-+А необходимый для

стабилизации период времени становится бесконечно большим.

Стабильным можно считать осадок, у которого отно­

шение активной части к инертной не превышает 18-

20о/о,т.е.

Sa!Si = (А- а)/(1- а)~ О, 18-:-0,2.

Основными параметрами для инженерных расчетов являются требуемая продолжительность стабилизации t и удельный расход кислорода q, которые в основном зависят от температуры и возраста ила. Такие факто­

ры, как концентрация активного ила и концентрация

растворенного кислорода (при условии, что последняя не ниже 1 мгjл), не влияют на t и q.

Период стабилизации в стабилизаторе (реакторе-вы­ теснителе)

fвыт = [(8+ \0) +0,02 (20- Та) (т+ 5)]/l ,0820-тс, (6.24)

где т., Терасчетная температура в аэротенке и стабилизаторе, 0С;

т- возраст ила, сут.

Возрастом ила, или периодом его обмена называют

среднюю продолжительность пребывания его в системе

206

аэрационных сооружений. Возраст ила определяется как

частное от деления массы (по сухому веществу) актив­

ного ила, находящегося в аэрационной системе (аэро­

тенках, каналах, вторичных отстойниках), на массу ак­

тивного ила, удаляемого нз системы в течение суток.

!(ля определения необходимого количества воздуха

следует использовать формулу для расчета удельного

количества воздуха в аэротенках, несколько модифици­ ровав его применительно к аэробной стабилизации:

(6 .26)

где D- удельный расход воздуха, м3/м3 иловой смеси; So- концен­

трация БЗ в поступающем на стабилизацию иле, кгjм3; С- концен­ трация кислорода в стабилизаторе, 1-2 мг/л; значения остальных коэффициентов аналогичны приведеиным в СНиП 2.04.03-85.

По формулам (6.24) и (6.25) рассчитываются пара­

метры процесса при известных возрасте ила 1:, концен­

трации его беззольного вещества S, расчетных темпера­

турах в аэротенке Та и стабилизаторе ТсПри стабили­ зации смеси осадка из первичных отстойников (сырого

осадка) и активного ила параметры t и q можно рассчи­

тывать по формулам:

где fc, fилпериод стабилизации смеси н активного ила, сут, вычис­ ляемый по формуле (6.24); qc, qилудельное количество кислорода

для смеси и для ила, кг 02/кг БЗ, вычисляемое по формуле (6.25);

В - отношение БЗ осадка к БЗ смеси.

Продолжительность аэрации по СНиП 2.04.03-85

следует принимать: для неуплотненного активного ила

3-5 сут, для смеси осадка первичных отстойников и не­

l м3 вместимости стабилизатора. При этом интенсивность

аэрации должна быть не менее 6 м3/ (м2 • ч).

Уплотнение аэробно-стабилизированного осадка пре­

дусматривается либо в отдельно стоящих илоуплотните­

лях, либо в специально выделенной зоне внутри стаби­ лизатора. Иловая вода из уплотнителей направляется в

аэротенки.

207

Гипрокоммунводоканалпроектом разработаны типо­ вые проекты станций биологической очистки сточных вод

производительностью от 200 до 50 000 м3 jсут аэробной стабилизации осадка. ЦНИИЭП инженерного оборудо­

вания разработал типовые проекты аналогичных стан­

ций производительностью 700-1400 м3 jсут. ВНИИ

ВОДГЕО разрабатывается новый модифицированный метод аэробной стабилизации, обеспечивающий стабиль­

ность и лучшие водаотдающие свойства осадка при не­

котором сокращении продолжительности процесса.

§ 29. Вертикальный и радиальный илоуплотнители

Расчет илауплотнителя ведут на максимальный часо­ вой nриток избыточного активного ила в м3jч:

где Q- расчетный расход сточных вод, м3/сут; С- концентрация уплотняемого избыточного активного ила, rjм3; Рmцсодержание

избыточного активного ила, r/м3; Рmах=КмР (эдесь Р- прирост

ила, принимается в зависимости от степени очистки сточной воды

(10]; Кмкоэффициент месячной неравномерности прироста ила,

равный 1,15-1,2).

Высота проточной части илауплотнителя в м

При этом концентрация избыточного активного ила,

продолжительность отстаивания, скорость движения

жидкости в отстойной зоне принимаются по СНиП

2.04.03-85.

Полезная площадь поперечного сечения илауплотни­

теля

где Qжмаксимальный расход жидкости, мз/ч, отделяемой в про­

цессе уплотнения ила:

Qж=Qmax(Wt-WI)/(100-W1), (6.32)

где W1, W2 -влажность поступающего и уплотненного ила, %.

Площадь поперечного сечения центральной трубы

где Vтр -скорость движения жидкости в вертикальной трубе, рав­ ная 0,1 м/с.

208