Теорія і розрахунок комбінованих споруд біологічного очищення стічних вод
Довідкова інформація:
В основу створення комбінованих споруд біологічного очищення стічних вод була по-покладена ідея об'єднання позитивних властивостей біологічес-ких фільтрів (високі окислювальні і массообменниє свій-ства прикріпленою мікрофлори, життєстійкість і низькі енер-гетіческіе витрати на окислення забруднюючих речовин стічних вод) і аеротенків-відстійників (високий ефект очищення стоків, можливість глу-бокой мінералізації надлишкового мулу і можливість створення високої концентрації мулу в реакційному обсязі). КС є реактори ідеального змішування: стічна вода спочатку змішується з активним мулом в камері змішання, потім контактує з біоценозом біофільтра, потім рівномірно вводиться і перемішується з усім обсягом аераційної зони і під кінець фільтрується через шар зважений-ного мулу знаходиться в отстойной зоні. Конструкція КС ис-ключает проскок неочищених стічних вод і забезпечує високу якість очищення стоків. Загальна організація процесу очищення стічних вод, що реалізується в системі біофільтр - аеротенк-відстійник дозволяє здійснювати процес очищення стічних вод в режимі продовженої аерації. розрахованому на повне окис-лення органічних забруднень стоків, часткову мінералізацію біо-маси і нітрифікацію. Окислення органічних забруднень стічних вод в біо-фільтрах здійснюється иммобилизованной мікрофлорою. Умови роботи біофільтрів КС є специфічними і відрізняються від умов, в яких працюють існуючі біологічні фільтри очищення стоків: завантаження біофільтра зрошується неосвітлені стічною водою, а сумішшю стічних вод і активного мулу, концентрація зважених речовин, таким чином, склад-ляет 3 - 6 г / дм 3; гідравлічне навантаження в 2 - 3 рази вище, ніж в традиційних високонагружаемих биофильтрах і зрошена-ня завантаження проводиться безперервно. Так як існуючі спринклерні зрошувачі не забезпечують рівномірного розподілу рідини по поверх-ності завантаження при постійному тиску рідини в підбиваючи-щей мережі і часто засмічуються, а обертові реактивні зрошувачі не забезпечують рівномірний зрошення завантаження і не-надійні в тривалій експлуатації, було розроблено новий стаціонарний пристрій для зрошення завантаження біофільтра, засноване на падінні і ударі струменів рідини про тверду по-поверхню. При ударі струмінь розділяється на безліч крапель, що мають різні траєкторії падіння. У біофільтрах КС повинні протікати не тільки процеси сорбції та деструкції органічних забруднень стічних вод, з достижени третьому більш високого ступеня очищення, а й здійснюватися процеси нитри і денітрифікації стоків. З цією метою для установок очистки стоків невеликої продуктивності був розроблений і випробуваний но-вий тип жорсткої засипної завантаження. Поєднання в завантаженні властивостей засипних матеріалів (розвинена поверхня контакту) і тарілчастих завантажень (підвищений час контакту) по-зволяет збільшити питому вагу біофільтра в процесі оч-ки стічних вод і розчинність кисню повітря в рідині при перехожих-ження через біофільтр. Для оптимізації гідродинамічного режиму руху рідини стоків і формування розвиненої біологічної маси, лис-ти площинний завантаження повинні мати хвилясту форму з розташуванням хвиль перпендикулярно потоку стікає рідини і шорстку поверхню. Розроблено новий тип площинний завантаження, що дозволяє збіль-шити масу иммобилизованной на поверхні матеріалу мікрофлори і виключити замулювання завантаження. Збільшення шару біомаси сприяє розвитку в ній нитрификаторов і де-нитрификаторов. У конструкції КС аеротенки-відстійники призначені для здійснення процесів біодеградації органічних заг-рязненій стоків, які не затриманих біофільтрами, глибоку мінерали-цію біомаси та відділення мулу від очищеної води. У період підвищених органічних навантажень на ОСК, мікрофлора біо-фільтра. маючи обмежену сорбційну здатність по орга-ническим речовин, може не справлятися з вилученням органі-чеських речовин із стічних вод і активний мул аеротенків-відстійників робота-ет на підвищених навантаженнях по органічній речовині. Надалі, при виході КС на нормальний режим роботи, відбувається перерозподіл забруднюючих речовин стоків між біоценозом біофільтра і активним мулом. Навантаження по орга-ническим речовин стічних вод на активний мул знижується. Основними чинниками, що впливають на биоло-ня очищення стічних вод. є температури результат-них стічних вод і зовнішнього повітря. Середня температура стічних вод в містах Росії в холодну пору року коливає-ся в межах 15 - 17 о С, температура вод в невеликих і середовищ-них селищах 9 - 14 о С. В аеротенках зі звичайним режимом аера-ції при температурі повітря - 10 , -20 ° с, температура стоків за час обробки падає на 1 - 3 ° с, в аеротенках з про-дленія режимом аерації. з перекриттям з щитів, на 4 - 9 ° С, що призводить до уповільнення або повного припинення процес-са біохімічної очистки стічних вод. У країнах з жарким кліматом висо-кі температури стічних вод і повітря і прямі сонячні промені сприяють підвищенню температури оброблюваних стоків до 35 о С і вище, що також негативно позначається на розчинності кисню повітря і швидкості процесу очис-тки стоків. Виконання очисних споруд каналізації в закривання тому виконанні частково вирішує проблеми охолодження або на-Гревьє рідини, що очищається. Але основним напрямком оптимізації температурного режиму роботи споруд, є підвищення коефіцієнта використання кисню віз-духу. Особливості конструктивного пристрою КС дозволяють довести коефіцієнт використання кисню повітря до 20% (теоретично можливе використання до 30%) за рахунок його мно-гократной циркуляції спільно з очищаються стічними водами. Це досягається наступним чином: зовнішній віз-дух надходить природним шляхом в приміщення біофільтра і за рахунок воздуховлеченія в аераційних колонах рухається зверху вниз через біофільтр, колони і спливає в аераційної зоні. Далі використане повітря частково видаляється в атмосферу або на подальшу обробку, частково перепуску-ється в приміщення біофільтра для подальшої участі в про-процесі массопередачи. Так як забезпечення мулу киснем відбувається за рахунок його розчинення в мулової рідини, при зрошенні біофільтра, при її русі по поверхні завантаження біофільтра, а так-же в результаті воздухововлеченія і масообміну в колонах і під час підйому пухирців повітря через шар рідини, що очищається, то необхідну кількість кисню повітря визначається рас-четом і забезпечується відповідною кратністю цирку-ляції стічних вод в спорудженні. Гідравлічний ККД аератора струминного типу становить 0,6 - 0,65, що наближається до показників среднепузирчатие аерації. Але додаткове розчинення кисню повітря в рідині при зрошенні і плівковому закінчення по поверхні завантаження біофільтра КС ставить комбінований спосіб аерації в один ряд з кращими пристроями пневмомеханічної аерації. Так як енергетичні витрати в КС визначаються в основному витратою електроенергії, необхідним для отримання часткового ефекту очищення стоків в аеротенках-відстійниках (30 - 40%), то питома витрата електроенергії кВт.год / м 3. кВт / кгБПК п в 2 - 3 рази нижче, ніж у відомих аераційних спорудах. Крім того, знижуються енергетичні витрати по комплексу споруд очистки стічних вод за рахунок зменшення витрат електроенергії на обробку використаного повітря. Системи біологічного очищення стічних вод. також як і масообмінний обладнання (скрубери, газові абсорбери, ректифікаційні колони) в хімічній промисловості і аеробні ферментери в мікробіологічної промисловості, базуються на принципі насадок або барботажних колон. Поява нового принципу (КС) володіє значною але меншою енергоємністю і нового типу жорстких засипних завантажень з більш високими масообмінних характеристика-ми, зумовлює створення нових пристроїв для хімічного і мікробного синтезу. Так використання в хімічній промисло-вості дозволить знизити висоту массообменного обладнання д-ня з 50 - 90 до 15 - 20 м, застосовувати замість високонапірних компресорних і насосних агрегатів вентилятори і нізкона-порно насоси.
Принцип розрахунку блоку біофільтрів - аеротенків-відстійників
Розрахунок комбінованої системи аерації КС
При проектуванні системи аерації слід враховувати інтенсивність насичення мулу киснем і інтенсивність тур-булентного режиму в середовищі, виходячи з цих умов, визначаються-ють кратність циркуляції стічних вод (n) і виробник-ність циркуляційних насосів. Емпіричним шляхом уста-новлено, що при кратності циркуляції мулової суміші більше 10, погіршуються седиментаційних властивості мулу. Для комбінова-ванних споруд призначених для очищення господарсько-побутових стічних вод з БПК п 120 - 300 МГО 2 / дм 3. кратність циркуляції мулової суміші (n) коливається в межах 3 - 8. Залежно від концентрації забруднюючих речовин (по БПК п) , призначається кратність циркуляції, визначається кількість аераційних колон і виконується перевірочний розрахунок для зіставлення кількості розчиненого кисню в системі за прийнятими кон-структивно рішенням і необхідного для окислення заданно-го кількості органічних забруднень стічн х вод.
Інші довідкові матеріали: