Расчет горизонтального отстойника

Рис. 1.1 Зависимость прироста биомассы в аэробных условиях от концентрации питательных веществ

В развитии закономерности развитие колонии микроорганизмов при достаточном обеспечении питательными веществами и растворенным кислородом выделяют следующие фазы:

I – лаг-фазу, или фазу адаптации, которая наблюдается сразу после введения микробиальной культуры в контакт с питательной средой и в которой практически не происходит прироста биомассы. Длительность этой фазы зависит как от природы органических веществ и степени адаптированное™ микроорганизмов к ним, так и от условий, в которые вносится микробиальная масса;

II – фазу экспоненциального роста (фазу ускоренного роста) микроорганизмов, в которой избыток питательных веществ и отсутствие (или весьма незначительное присутствие) продуктов обмена веществ способствуют поддержанию максимально возможной в данных условиях скорости размножения клеток, определяемой лишь биологической сущностью процесса их воспроизводства;

III – фазу замедленного роста, в которой скорость роста биомассы начинает все более сдерживаться по мере истощения питательных веществ и накопления продуктов метаболизма в культуральной среде;

IV – фазу нулевого роста (или прекращения роста), в которой наблюдается практически стационарное состояние в количестве биомассы, свидетельствующее о равновесии между наличием питательных веществ и накопленной биологической массой;

V – фазу эндогенного дыхания (или фазу самоокисления), в которой из-за недостатка питания начинаются отмирание и распад клеток, ведущие к снижению общего количества биомассы в биологическом реакторе.

Технической реализации процесса заключения:

1) при биологической очистке значительная часть загрязнений, содержащихся в сточных водах, трансформируется в биологическую массу или, иными словами, растворенные и инертные взвешенные органические вещества в результате метаболической активности микроорганизмов и сорбционной способности активного ила превращаются в биологическую массу, сравнительно легко отделимую от очищенной воды;

2) длительность изъятия и окисления содержащихся в сточной воде органических загрязнений будет тем короче, чем дольше масса микроорганизмов будет в контакте с ними;

3) при падении содержания органических веществ в очищаемой жидкости ниже определенного предела жизнедеятельность микроорганизмов продолжается, но уже либо за счет накопленных питательных веществ, либо за счет их собственной массы, т.е. отмирания и окисления микроорганизмов со снижением общей их массы (процесс самоокисления).

Установлено, что микробиальная масса, подвергшаяся воздействию фазы самоокисления, будучи введена снова в контакт с питательной средой, восстанавливает свою прежнюю метаболическую активность со значительной задержкой по сравнению с биомассой, не подвергавшейся этому воздействию.

Хотя кривая роста, основанная на количественной оценке биомассы, дает хорошее представление о динамике превращения массы загрязнений в биологическую массу микроорганизмов, она не отражает физиологических изменений, происходящих в клетках на разных стадиях развития биомассы.

Необходимый возраст микробиальной культуры, ее высокая метаболическая активность и хорошая седиментационная способность достигаются поддержанием лишь необходимого количества биомассы в аэрацион-ном сооружении за счет выведения из него ее прироста и обеспечением соответствующей длительности контакта биомассы с загрязнениями.

 

 

2. Технологическая схема очистки сточных вод в аэротенках

 

При пуске в работу вновь построенных аэротенков необходимая рабочая доза активного ила в них создается путем наращивания биомассы за счет аэрации сточной воды, в которой всегда находятся различные виды микроорганизмов. При этом расход сточной воды через аэротенк постепенно увеличивается по мере наращивания дозы ила. На вывод аэротенка в расчетный режим работы может потребоваться 2-4 недели, а иногда и более, в зависимости от температурных (и ряда других) условий. Для ускорения пуска в работу небольших по производительности аэротенков практикуется завоз некоторого количества активного ила из расположенных поблизости, действующих очистных сооружений. В расчетном режиме работы аэротенков их функционирование обеспечивается тем, что после отделения от очищенной воды в сооружениях илоотделения, активный ил возвращается в аэротенки. Это означает, что активный ил в проточных условиях постоянно циркулирует между аэротенками и сооружениями илоотделения (например, вторичными отстойниками или флотаторами).

Схема реализации биологического процесса очистки сточной воды в проточном режиме в аэротенках с возвратом ила из вторичных отстойников и выведением избыточного ила на обработку получила название классической аэрации.

Эта схема включает аэрационные и отстойные сооружения, оборудование и коммуникации для подачи и распределения сточных вод по аэро-тенкам, сбора и подачи иловой смеси на илоотделение, отведения очищенной воды, обеспечения возврата в аэротенки циркуляционного активного ила и удаления избыточного ила, подачи и распределения воздуха в аэротенках.

Рис. 2.1 Классическая схема биологической очистки сточных вод

1 – сточная вода после первичных отстойников;

2 – аэротенк;

3 – иловая смесь из аэротенков;

4 – вторичный отстойник;

5 – очищенная вода;

6 – иловая камера;

7,8- циркуляционный и избыточный активный ил соответственно;

9 – воздух из воздуходувок;

10 – аэрационная система для подачи и распределения воздуха в аэротенке.

В результате смешения воды и активного ила образуется иловая смесь. В процессе ее движения к выходу из аэротенка обеспечивается необходимая для протекания биохимических реакций длительность контакта активного ила с загрязнениями. Наиболее часто аэротенк устраивается в виде прямоугольного резервуара, разделенного продольными перегородками на отдельные коридоры шириной 4-9 м, по которым иловая смесь протекает от входа в аэротенк к выходу из него при постоянном перемешивании и обеспечении кислородом воздуха. Концентрация ила в ней за время разделения иловой смеси может достигать 6-10 г/л по сухому веществу в зависимости от концентрации ила в поступающей иловой смеси, условий отстаивания и конструктивных особенностей отстойного сооружения.

Достичь дальнейшего повышения концентрации ила в этой зоне практически не удается, так как чрезмерное увеличение длительности пребывания активного ила в обескислороженной воде в отстойнике приводит, с одной стороны, к ухудшению седиментационной способности ила и повышению выноса иловой взвеси с очищенной водой, а с другой -к ухудшению метаболических свойств ила и снижению окислительной мощности аэротенка. От концентрации ила, выводимого из отстойных сооружений, зависят расход циркуляционного ила, возвращаемого в аэротенк, и объем избыточного активного ила, а следовательно, и энергетические затраты на их перекачку, и строительные объемы сооружений, их принимающих.

Поскольку концентрация ила из отстойных сооружений в 2-4 раза выше дозы ила, поддерживаемой в аэротенке (напомним, из условия эффективного последующего разделения иловой смеси), то циркуляционный Расход может составлять 30-60% расхода поступающей на очистку сточной воды.

Если проанализировать условия, в которых находится активный ил в этой схеме на всем пути его прохождения от входа в аэротенк до выхода из него, можно констатировать следующее:

1) по гидравлическому режиму движения иловой смеси вдоль сооружения аэротенк напоминает вытеснитель, где более ранняя порция иловой смеси вытесняется вновь поступившей, благодаря чему такие аэротенки получили название аэротенков-вытеснителей.

2) нагрузка загрязнений на активный ил с максимальной у входа в аэротенк постепенно снижается до практически нулевого ее значения на выходе из аэротенка по мере снижения БПК сточной жидкости до минимально возможных ее значений при полной биологической очистке и некоторого роста дозы ила;

3) в соответствии с нагрузкой на ил снижается и потребность активного ила в кислороде, значение которой у входа в аэротенк существенно выше, чем на выходе из него. Потребность в кислороде по длине аэротенка падает также в связи с возрастанием удельного веса трудноокисляемых органических веществ либо в сточной жидкости за счет более быстрого устранения легкоокисляемых веществ в начале аэротенка, либо в самом активном иле в процессе изъятия и накопления в нем определенного запаса питательных веществ;

4) из-за колебаний расхода сточной жидкости, поступающей на очистку, сравнительно медленной скорости продольного движения иловой смеси и достаточно высокой интенсивности аэрации иловой смеси в аэро-тенке происходит продольное перемешивание ранее поступивших порций жидкости с более поздними, в результате чего нарушается сходство с режимом идеального вытеснения. Это нарушение будет тем существеннее, чем ниже скорость продольного движения жидкости в аэротенке, т.е. чем шире аэротенк и, следовательно, чем он короче;

5) изымаемые из сточной жидкости загрязнения проходят полный цикл метаболических превращений в одном и том же сооружении с момента изъятия их активным илом до момента введения ила в очередной контакт с загрязнениями после возврата его в аэротенк из вторичного отстойника;

6) в случае присутствия в сточной воде токсичных или других ин-гибирующих биологические процессы веществ активный ил циклически подвергается их шоковому воздействию при очередном возврате его в аэротенк;

7) потребность в перемешивании иловой смеси для поддержания ила во взвешенном состоянии остается практически постоянной по всей длине аэротенка, что не позволяет полностью использовать окислительную способность подаваемого в аэротенк воздуха и отрицательно сказывается на энергетических показателях работы аэротенка.

Одной из наиболее ранних модификаций является применение переменной интенсивности аэрации по длине аэротенка, целью которой является приближение режима подачи воздуха (кислорода) в аэротенк к скорости его потребления активным илом, характеризующейся кривой снижения БПК.

Другой модификацией классической схемы является применение продольного секционирования аэротенков поперечными перегородками, не доходящими либо до дна (или чередующимися: не доходящими то до дна, то до уровня воды), либо до противоположной стены. Секционирование позволяет практически исключить продольное перемешивание иловой смеси в аэротенке и обеспечить более полное приближение технологического режима работы аэротенка к режиму идеального вытеснителя и более строго поддерживать заданный режим аэрации в пределах каждой секции, а, следовательно, обеспечить стабильное качество очистки на выходе из аэротенка.

 

 

3. Решетки

Содержащиеся в сточных водах бумага, тряпье, мочала и другие крупные и волокнистые материалы осложняют работу очистных сооружений. Поэтому важной и обязательной мерой очистки и подготовки воды для последующей очистки является удаление из сточных вод крупных загрязнений. Для этого в составе очистных сооружений предусматривают решетки. Они выполняются из ряда металлических стержней, расположенных параллельно друг другу и создающих плоскость с прозорами, через которую процеживается вода. Стержни решетки закрепляются в специальной раме,обеспечивающей жесткость всей решетки и фиксацию расстояния между стержнями.

Решетки устанавливаются в уширенных каналах, называемых камерами. Движение воды через решетки происходит самотеком.

Если на решетке задерживается загрязнений более 0,1м³/сут, то удаление их с решетки и подъем из воды механизируются. Уловленные загрязнения подвергаются дроблению на специальных дробилках.Производительность станции Qсут = 20528,6м³/сут принимаем решетки марки РМВ 600/800 с размерами камеры 600х800мм в количестве одной рабочей и одной резервной.Техническая характеристика решетки марки РМВ 600/800

Производительность:

по воде в тыс. м³/сут от 17 - 23

по отбросам в т/сут1,3

Ширина прозоров в мм, 16. Площадь прохода в м² - 0,2.

1) Потери напора в решетке определяются по формуле:

 

h = j,

где j – коэффициент местного сопротивления решетки, который определяется по формуле;

j = ba,

где a - угол наклона решетки к горизонту, a = 90, sina = 1;

b - коэффициент, зависящий от формы стержней, b = 1,83 для прямоугольных стержней с закругленной лобовой частью;

s – толщина стержней, s = 8мм;

b- ширина прозоров, 16 мм

j= = 0,726;

Р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки и равный 3;

v – скорость в прозорах решетки, v = 1 м/с;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81м/с²;

h = 0,726 * 3 = 0,07м .= 7 см

2) Объем улавливаемых загрязнений

V_сут =,

где N_ж – число жителей, N_ж = 44585чел;

N_уд – удельное количество отбросов, снимаемых с решеток, имеющих ширину прозоров b = 16мм, N_уд = 8л/год на человека;

V_сут = = 0,98м³/сут.

Так как количество отбросов, задерживаемых на решетке, более 0,1м³/сут, то предусматриваем механизированную очистку решеток.

При плотности загрязнений р = 750кг/м³ масса загрязнений составляет:

М = 0,98 * 750 = 735кг/сут = 30,6кг/ч.

Для измельчения отбросов решетка оборудуется молотковой дробилкой марки Д3 производительностью 300-600кг/ч.

 

4. Песколовки

 

В сточных водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.). При совместном выделении минеральных и органических примесей в отстойниках затрудняется удаление осадка и уменьшается его текучесть. При этом могут происходить разделение осадка на тяжелую (песок с большим удельным весом) и легкую (органическую с небольшим удельным весом) части и накопление песка в отстойниках. Для удаления такого осадка требуются усиленные скребки. Осадок, содержащий песок, плохо транспортируется по трубопроводам, особенно самотечным. Песок накапливается в метантенках, выводя из работы полезные объемы. предназначенные для сбраживания органических осадков. Поэтому в составе очистных сооружений за решетками проектируются специальные сооружения, называемые песколовками. Они предназначены для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.) Выделение песка в них происходит под действием силы тяжести.

Число песколовок или отделений должно быть не менее двух. все они должны быть рабочими. Если для удаления осадка применяются скребковые механизмы, то желательно предусматривать резервную песколовку или отделение.

При объеме улавливаемого осадка до 0,1 м3 / сут допускается удалять осадок вручную. При большом объеме осадка выгрузка его должна механизироваться. В целях исключения загнивания осадка выгрузку его следует производить не реже 1 раза в 2 суток. Обычно выгрузку осадка производят 1 раз в смену.

Горизонтальные песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением. Другими важнейшими элементами песколовок являются: входная часть песколовки, представляющая собой канал, ширина которого равна ширине самой песколовки; выходная часть представляющая собой канал, ширина которого сужена от ширины песколовки до ширины отводящего канала; букер для сбора осадка, обычно располагаемый в начале песколовки под днищем. Возможно устройство бункера и над песколовкой.

Песколовки имеют следующее оборудование: механизм для перемещения осадка в бункер, гидроэлеватор для удаления осадка из песколовки и транспорта его к месту обезвоживания или другой обработки.

1) Длину песколовки вычисляют по формуле

L_S =,

где K_S – коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовок К_s = 1,7;

H_S – расчетная глубина песколовки, Н_s = 0,5м;

V_S –скорость движения сточных вод V_s = 0,3м/с;

U₀ – гидравлическая крупность песка, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка, U₀ = 18,7мм/с;

L_S = = 13,6м

Принимаем длину песколовки L_s = 14м.

2) Ширину песколовки определяем по формуле

B_S =,

где n – число отделений песколовки, n = 2;

q – максимальный расход сточных вод, q = 0,347м³/с;

B_S = = 1,16м

Принимаем B_S = 1,2м.

3) Проверим время пребывания сточной воды в песколовке

t = = = 47с.

Время пребывания сточной жидкости в песколовке должно находиться в пределах 30 – 60с.

4) Объем осадочной части песколовки определяется по формуле

W_OC =,

где Т – число суток между двумя чистками, Т = 1сут;

р – норма осаждения песка на одного человека, р=0,02л/сут чел;

N – приведеное число жителей по взвешенным веществам, N = 71147чел;

W_OC = = 1,42м³

Так как количество осадка более 0,5 м³/сут, то удаление осадка происходит при помощи гидроэлеватора.

Первичные отстойники располагаются в технологической схеме непосредственно за песколовками и предназначаются для выделения взвешенных веществ из сточной воды, что при достигаемом эффекте осветления 40-60% приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20-40% исходного значения.

Во избежание повышенного прироста избыточного активного ила в аэротенках остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-150 мг / л.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные продольными перегородками на несколько отделений, в которых поток осветляемой воды, распределяемый по ширине сооружения с помощью лотка с впускными отверстиями, движется горизонтально в направлении водослива сборного канала, расположенного с противоположного торца отстойника.

Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе в сооружение иловые приямки, откуда под гидростатическим напором выгружается в самотечный трубопровод с последующим его отводом на перекачивающую насосную станцию. Всплывающие нефтемасляные и жировые вещества собираются в конце сооружений в жиросборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку.

Достоинствами горизонтальных отстойников являются их относительно высокий коэффициент использования объема и достигаемый эффект осветления воды по взвешенным веществам – 50- 60%; возможность их компактного расположения и блокирования с аэротенками.

Аэротенки

В процессе биологической очистки сточных вод в аэротенках растворенные органические вещества, а также неосаждающиесятонкодиспергированные и коллоидные вещества переходят в активный ил, обусловливая прирост исходной биомассы. Вновь образованный активный ил отделяется от очищенной воды только вместе с исходным илом, количество которого в аэротенке поддерживается в определенных пределах, и, следовательно, увеличение биомассы за счет ее прироста в аэротенке должно сопровождаться выводом соответствующего количества биомассы из системы биологической очистки.

Расчет аэротенка

Принимаем дозу ила в аэротенкеa_i=3г/л;иловой индекс Ii =80см3/г;концентрацию растворенного кислорода C_О2 =2 мг/л.

1) Рассчитаем степень рециркуляции активного ила по формуле:

R_i= = =0,32

2) Определяем БПКполн с учетом разбавления рециркулирующим расходом определяется по формуле:

L_mix= ==177,6 мг/л

где L_en -БПКполн поступающий в аэротенк сточной воды, L_en =229,7 мг/л

L_ek - БПКполн очищенной воды. L_ek =15 мг/л

3) Продолжительность обработки сточной воды а аэротенке определяется по формуле:

t_at= * = * =2 ч

Принимаем t_at = 2 часа

4) Доза ила в регенераторе определяется по формуле.

a_r= = = 1,83 г/л

5) Удельная скорость окисления определяется по формуле при дозе ила:

Р= ==3,48 мг/г ч

где Р_max -максимальная скорость окисления Р_max =85 мг/г ч

C_O2 -концентрация растворенного кислорода C_O2 =2мг/л;

K_l -константа, характеризующая свойства органическихзагрязняющих веществ K_l=33 мг/л;

K₀ -константа, характеризующая влияние кислорода K₀=0,625 мг/л

j -коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила j=0,07 л/г

 

6) Продолжительность окисления загрязнений определяется по формуле:

t₀= = =155ч

7) Продолжительность регенерации определяется по формуле:

t_ч = t₀ - t_{at = 155-2= 153}

8) Расчетная продолжительность обработки вод

t_a-r = t_at (1+R_i)+t_rR_i= 2(1+0,32)+6,5*0,32=4,2 час

9) Объем аэротенка находим по формуле

W_at= t_at (1 +R_i) q_w = 2 (1 + 0,32) 1118,7 =2953,4 м³

Где q_w=1118,7 м³/час

10) Объем регенератора определяем по формуле

W_r = t_rR_iq_w =153 0,32 1118,7 = 54771,5 м³

11) Общий объем определяем по формуле:

W_a-r= W_at + W_r= 2953,4 + 54771,5 = 57724,9 м³

12) Средняя доза ила в системе, аэротенк-регенератор:

a_{i ср} = = = 5,0 г/л

13) Нагрузка на 1г без зольного вещества ила

q_i = = = 312 м/ г сут

 

14) Удельный расход воздуха определяем по формуле;

 

q_air =,

где q_o -удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПКполн, при очистке до БПКполи = 15 мг/л равной ….q_o= 1,1

K₁– коэффициент, учитывающий тип аэратора, для среднепузырчатой аэрации K₁=0.75

K₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов 4 м, K₂= 2,52

K_t– коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, которую определяют по формуле:

K_t =1+0,02 (T_w –20) = 1+0,02 (15-20) =0,9

где – T_w-среднемесячная температура воды за летний период, T_w=15°C

K₃ – коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод K₃= 0,85

C_a - растворимость кислорода воздуха в воде, определяемая по формуле.

 

C_a = (1+) C_T= (1+) 10,2 = 12,2 мг/л,

де h_a – глубина погружения аэратора h_a = 4 м

C_T -растворимость кислорода в воде, в зависимости от температуры и атмосферного давления, C_T= 10 мг/л

C_o – средняя концентрация кислорода в аэротенке, C_o = 2 мг/л.

 

q_air= = 24 м³/м³ очищаемой воды

15) Общий расход воздуха:

 

q_air = == 14052,1м³/ч

 

 

Вторичные отстойники. Являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителей и служат для отделения активного ила от биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Горизонтальные вторичные отстойники выполняются с шириной отделения 6 и 9 м, что позволяет блокировать их с типовыми аэротенками, сокращая при этом площадь, занимаемую очистными сооружениями. Для сгребания осевшего активного ила к иловому приямку в горизонтальных отстойниках используют скребковые механизмы цепного или тележечного типов.

Классификация биофильтра.

Биофильтры могут работать на полную и неполную биологическую очистку и классифицируются по различным признакам, основным из которых является конструктивная особенность загрузочного материала.

Биофильтры могут работать на полную и неполную биологическую очистку и классифицируются по различным признакам, основным из которых является конструктивная особенность загрузочного материала.

По виду загрузочного материала бывают:

1) объемной загрузкой (гравий, шлак, керамзит, щебень и др.)

2) плоскостной загрузкой (пластмассы, асбестоцемент, керамика, металл, ткани и др.).

В свою очередь, биофильтры с объемной загрузкой подразделяют на:

· капельные биофильтры, имеющие крупность фракций загрузочного материала 20—30 мм и высоту слоя загрузки 1—2 м;

· высоконагружаемые биофильтры, имеющие крупность загрузочного материала 40—60 мм и высоту слоя загрузки 2—4 м;

· биофильтры большой высоты (башенные), имеющие крупность загрузочного материала 60—80 мм и высоту слоя загрузки 8—16 м.

Объемный загрузочный материал имеет плотность. 500— 1500 кг/м³ и пористость 40—50%-

Биофильтры с плоскостной загрузкой подразделяют:

- на биофильтры с жесткой засыпной загрузкой, в качестве загрузки используют керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы. В зависимости от материала загрузки плотность ее составляет 100—600 кг/м³, пористость 70—90%, высота слоя загрузки 1—6 м;

- биофильтры с жесткой блочной загрузкой; блочные загрузки выполняют из различных видов пластмассы (гофрированные и плоские листы или пространственные элементы), а также из асбестоцементных листов. Плотность пластмассовой загрузки 40— 100 кг/м³, пористость 90—97%, высота слоя загрузки 2—16 м. Плотность асбестоцементной загрузки 200—250 кг/м³, пористость 80—90%, высота слоя загрузки 2—6 м;

- биофильтры с мягкой или рулонной загрузкой, выполненной из металлических сеток, пластмассовых пленок, синтетических тканей (нейлон, капрон), которые крепятся на каркасах или укладываются в виде рулонов. Плотность такой загрузки 5—60 кг/м3, пористость 94—99%, высота слоя загрузки 3—8 м.

Такие биофильтры имеют низкую нагрузку по воде – обычно 0,5-2 м³ на 1 м³ объема загрузочного материала в сутки. Капельные биофильтры впервые появились в Салфорде (Великобритания) в 1893 г., их рекомендуется применять при расходе сточных вод не более 1000 м³/сут. Они предназначаются для полной биологической очистки сточных вод. В том случае если нагрузка по органическим загрязнениям больше допустимой, то загрузочный материал быстро заиливается и работа капельных биофильтров резко ухудшается, что приводит к снижению производственной очистки.

Высоконагружаемые биофильтры. В начале XX столетия появились биофильтры, которые у нас в стране получили название – аэрофильтры, а за рубежом – биофильтры высокой нагрузки.

Отличительной особенностью этих сооружений является более высокая, по сравнению с капельными биофильтрами, окислительная мощность, что обусловлено меньшей заиляемостью таких фильтров и лучшим обменом воздуха в них. Достигается это благодаря крупным фракциям загрузочного материала и повышенной в несколько раз нагрузке по воде. Высокая скорость движения сточной воды в биофильтре обеспечивает постоянный вынос задержанных трудноокисляемых нерастворенных примесей и отмирающей биопленки.

Башенные биофильтры. Эти биофильтры имеют высоту 8-16 м и применяются для очистных станций пропускной способностью до 50 тыс.м³/сут при благоприятном рельефе местности и при БПК очищенных сточных вод 20-25 мг/л. В отечественной практике они распространения не получили.

Биофильтры с плоскостной загрузкой. Появление в 50-х годах XX века плоскостных – блочных, мягких и засыпных загрузочных материалов позволило значительно повысить производительность биологических фильтров.Пористость плоскостных загрузочных материалов (87-99%) более чем вдвое выше, чем у объемных загрузок (40-50%), что позволяет отказаться от принудительной вентиляции и сэкономить значительное количество электроэнергии. Удельная поверхность плоскостных загрузочных материалов 80-450 м /м, против 50-80 м /м³ у объемных. Однако, даже при одинаковой удельной поверхности активная поверхность плоскостных загрузочных материалов значительно больше за счет отсутствия мертвых зон, образующихся при соприкосновении фракций засыпного загрузочного материала.

Технологические схемы работы биофильторов. В классической схеме на биофильтрах процесс очистки сточных вод осуществляется в проточном режиме с периодическим или непрерывным орошением поверхности загрузочного материала и включает сооружения биофильтрации и вторичного отстаивания, оборудование и коммуникации для подачи и распределения сточной воды, отведения и рециркуляции очищенной воды, вентиляции биофильтров.

По технологической схеме работы биофильтры могут быть одно- и двухступенчатыми, при этом режим работы назначается как с рециркуляцией, так и без нее. В некоторых случаях биофильтры применяются в качестве сооружений первой или второй ступеней биологической очистки в комплексе с другими биоокислителями.

Допускается применение биологических фильтров с плоскостной загрузкой без первичного отстаивания в одно- и двухступенчатых технологических схемах очистки сточных вод.

Рис. 6.1Технологические схемы работы биофильтров

а – одноступенчатая; б – одноступенчатая с рециркуляцией; в – двухступенчатая; г – двухступенчатая с рециркуляцией; д – двухступенчатая с биофильтрами с объёмной загрузкой на первой ступени и аэротенками на второй; е – двухступенчатая с биофильтрами с плокостной загрузкой на первой ступени и аэротенками на второй; ж – то же, но без первичного отстаивания перед биофильтрами с плоскостной загрузкой; з – то же, но без вторичного отстаивания перед аэротенком; 1 – осветленные сточные воды после сооружений механической очистки; 2 – биологически очищенные сточные воды; 3 – избыточная биопленка; 4 – подача сточных вод на рециркуляцию; 5 – рециркуляционный активный ил; Б – биофильтр; Б-1 – биофильтр первой ступени; Б-Н – биофильтр второй ступени; БОЗ – биофильтр с объёмной загрузкой; БПЗ – биофильтр с плоскостной загрузкой; АЭР – аэротенк; ПО – первичный отстойник; ВО – вторичный отстойник; ТО – третичный отстойник; П –песколовки

На схеме(а) приведена классическая схема очистки сточных вод при концентрации органических загрязнений по БПК_П0ЛН<300 мг/л. По этой схеме сточная вода, после первичного отстаивания поступает на биофильтр и далее биологически очищенная вода осветляется во вторичном отстойнике.

Технологическая схема(б) предназначена для очистки сточных вод, если концентрация загрязнений по БПК_П0ЛН>300 мг/л. По этой схеме часть биологически очищенной сточной воды отбирается после вторичного отстойника и подаётся перед биофильтрами и тем самым достигается требуемое разбавление воды, поступающей на биологическую очистку. Применение схемы с рециркуляцией сточной воды повышает эффективность работы очистных сооружений по БПК и позволяет снизить концентрацию аммонийного азота.

Для очистки сточных вод с высокой концентрацией органических загрязнений по БПК, содержащих трудноокисляемые загрязнения, следует применять двухступенчатые технологические схемы, в противовес одноступенчатой(а) и одноступенчатой с рециркуляцией(б). Двухступенчатая(в), двухступенчатая с рециркуляцией(г), двухступенчатая с биофильтрами с объемной загрузкой на первой ступени и аэротенками на второй ступени(д), двухступенчатая с биофильтрами с плоскостной загрузкой на первой ступени и аэротенками на второй(е), одна и двухступенчатые схемы биологической очистки с применением на первой ступени биофильтра с плоскостной загрузкой на которой сточная вода поступает непосредственно после песколовок без первичного отстаивания, (ж) двухступенчатые с плоскостной загрузкой на первой ступени и аэротенками на второй но без первичного отстаивания перед биофильтрами с плоскостной загрузкой, тоже но без вторичного отстаивания перед аэротенками(з).

 

7. Сооружение глубокой доочистки.

 

Сточные воды после полной биологической очистки на очистных сооружениях имеют следующие показатели.БПКполн = 15 мг/л, взвешенные вещества 15 мг/л.

Эти показатели не соответствуют «правилам охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами. В связи с этим предусмотрена глубокая доочистка сточных вод на барабанных сетках и песчаных фильтров.

Эффект очистки после барабанных сеток:

• по БПКполн = 10%

• по взвешенным веществам = 20%

Концентрация загрязнений:

БПКполн = 15*0,9= 13,5 мг/л

Взвешенные вещества = 15* 0,8= 12 мг/л

Эффект очистки после фильтров:

• по БПКполн = 40%

• по взвешенным веществам = 50%

Концентрация загрязнений в сточных водах:

БПКполн = 13,5*0,6 = 8 мг/л

Взвешенные вещества = 12* 0,5 =6 мг/л.

Фильтры. Песчаные фильтры открытые с нисходящим потоком (однослойные мелкозернистый с подачей воды сверху вниз) и низким отводом промывной воды. Загрузка фильтра проводится кварцевым песком, поддерживающим слои выполняются из гравия, в нижней зоне фильтра в гравийном слое располагаются водная и воздушная распределительная система из стальных дырчатых труб.

1) Суммарная площадь фильтров рассчитывается по формуле:

Fф = ,

где Q – производительность очистной станции, Q= 20528,6 м³/сут

R - коэффициент общей неравномерности,1,5

Т– продолжительность работы станции в течении суток, 24

V_ф –скорость фильтрования, 7 м/ч

m – расход воды на промывку, m = 0,003

W₁– интенсивность первоначального взрыхления верхнего слоя загрузки, продолжительностью t₁= 2 мин = 0,033ч,W₁= 18 л/(см²),

W₂ - интенсивность подачи воды с продолжительностью водо-воздушной промывки t₂ = 8 мин = 0,13 ч; W₂= 3л/м3с

W₃– интенсивность промывки продолжительностью t₃ = 6 мин = 0,1 ч, W₂ = 6 л/см²

t_u- продолжительность простоя фильтра из-за промывки, t_u = 0,33 ч.

n – количество промывок, n=1.

F_ф = =193 м²

2) Число фильтров определяем по эмпирической формуле:

N_ф = 0,5 = 0,5 = 6,9 шт.

Принимаем N_ф= 7 шт.

3) Площадь одного фильтра определяется по формуле:

F = = = 27,5 м²

Размеры фильтра в плане составляют 5,5-5м.

4) Принимаем число фильтров находящихся на ремонте N_p = 1, тогда скорость фильтрования воды при форсированном режиме определяется по формуле:

V = = = 8,2 м/с

5) Количество промывной воды необходимой для 1 фильтра определяется по формуле:

q_пр= F * W=27.5* 6 =165 л/c

где W= 6

6) Для обеспечения равномерности промывки фильтра промывания вода должна подаваться под напором в начало распределительной системы, напор определяется по формуле:

 

H_o= 2,91*h_o+ 13,5 = =6,7,

где h_o – высота загрузки фильтра песком, h_o= 1,3 м.

- в распределительной системе составляет 1,24 м/с

- скорость входа воды в ответвление, равна 1,66

7) Расход промывной воды вытекающей через отверстие в распределительной системе определяется по формуле:

 

q_пр= mS¦_о,

где m – коэффициент расхода для отверстий, m= 062;

S¦_о -общая площадь отверстий

S¦_о= q_пр / m= 0,165 /0,62 * = 0,02 м²

При диаметре отверстия 10ммплощадь одного отверстия равна 0,78 м²

8) Находим общее количество отверстий.

n = S¦_о/ ¦_о = 200/ 0,78 =256 шт.

9) Расход промывной воды приходящейся на 1 желоб расс<