Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow Водоотведение

СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ПО ПОВЕРХНОСТИ БИОФИЛЬТРОВ

Орошение производится распределительными устройствами, которые подразделяются на две основные группы — неподвижные и подвижные. К неподвижным распределителям относятся дырчатые желоба или трубы и разбрызгиватели (спринклеры), к подвижным — качающиеся желоба и вращающиеся реактивные распределители (оросители). В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получили спринклерные системы и реактивные оросители.

Спринклерное орошение. Спринклерная система состоит из дозирующего бака, разводящей сети и спринклеров (рис. 12.26).

IV к План

и і

и

7.

оо

Г

10 11

Рис. 12.2Б. Схема спринклерной водораспределительной сети биофильтра: I — дозирующий бак; II — магистральная труба; II — разводящие трубы;

IV — спринклеры; 1 -6 — линии распределительной системы;

7-11 — расчетные участки водораспределительной сети

Период орошения биофильтра зависит от вместимости бака и размеров выпускной трубы, продолжительность же наполнения бака зависит только от притока сточных вод, который колеблется в течение суток. Поэтому орошение биофильтра производится периодически, через неравные по продолжительности интервалы. Во избежание сильного охлаждения необогреваемых биофильтров интервал между орошением не должен превышать 5—8 мин.

Спринклеры (спринклерные головки) — специальные насадки, надетые на концы стояков, которые ответвляются от водораспределительных труб, уложенных на поверхности или в теле биофильтра. Отверстия спринклерных головок невелики — обычно 19; 22 и 25 мм. Во избежание коррозии спринклеры изготавливают из пластмассы, бронзы или латуни. Один из типовых насадков, применяемый в отечественной практике, показан на рис. 12.27.

Спринклерная головка

Рис. 12.27. Спринклерная головка:

1 — корпус; 2 — отражательный зонтик

При большой площади биофильтры разделяются на секции с самостоятельными водораспределительными сетями и отдельными дозирующими баками. Разбрызгиватели располагают так, чтобы площадь, орошаемая одним из них, частично перекрывала площади, орошаемые соседними разбрызгивателями (рис. 12.28, а, б, в). Потери напора определяют для наиболее удаленного от дозирующего бака разбрызгивателя.

Водоструйная система орошения. Водоструйная система орошения (применяется в основном для биофильтров с плоскостной загрузкой) состоит из следующих элементов: магистрального трубопровода или лотка; разводящей сети или лотков; насадочных элементов (цилиндрического, конического или коноидального типа) с отверстиями диаметром 15—32 мм, расположенными на днище разводящих труб и лотков; водоотбойных круглых в плане розеток, имеющих плоскую или вогнутую сферическую форму с гладкими или фигурными кромками. На рис. 12.29 приведены схемы оросителей струйного типа и зависимость расхода сточной воды через насадку от высоты расположения насадочного элемента.

а)

і 2Я ,

>-ІС

і

/ ! ч / ! ч / !

і у і т

Т----А Т----А Т

I / ч I / I / .

? I / I ? I ^

/--Д.___У_._.±.___У_._.±.___.

і

•V

I

д

/

ч-і-' 4-і-'

д

/ ч

і

і

4-і-'

І

  • •V
  • б)

і 2Я Ь *-X

' "І" N ? ^ X / Ч|/ Ч./

ос

  • ?
  • -нньн

/

' ^

—і.—і

і

^ ! і.

N1/

—і 'V

^ і

•І”

і

Ч ! /

Ч'

1—

?V-

Схемы расположения спринклеров

Рис. 1228. Схемы расположения спринклеров

Схема оросителей струйного типа (а) и зависимость q = ] (б)

Рис. 1229. Схема оросителей струйного типа (а) и зависимость q = ] (б)

Водоотбойные розетки располагаются над или на поверхности загрузочного материала; в первом случае они подвешиваются к разводящим трубопроводам или лоткам, а во втором — закрепляются на поверхности загрузки. Разводящая сеть располагается над поверхностью загрузочного материала на расстоянии 0,5—1 м.

Сточная вода из магистрального водовода поступает в разводящую сеть и через насадочные элементы изливается в виде струй на водоотбойные розетки. Ударяясь о розетку, струя воды разбивается на мелкие брызги и струйки, равномерно орошая поверхность загрузочного материала биофильтра.

Реактивные вращающиеся водораспределители (оросители). Вращающийся ороситель состоит из двух, четырех или шести дырчатых труб, консольно закрепленных на общем стояке. Вода из распределительной камеры под напором поступает в стояк, установленный на шариковых подшипниках; стояк может вращаться вокруг своей вертикальной оси. Из стояка вода поступает в радиально расположенные трубы и через отверстия в них выливается на поверхность биофильтра. Под действием реактивной силы, возникающей при истечении воды из отверстий, распределитель вращается. Такие реактивные оросители получили большое распространение в отечественной и зарубежной практике (рис. 12.30).

Реактивные оросители

Рис. 12.30. Реактивные оросители: а — двухтрубный; б — четырехтрубный

Для приведения в действие реактивного оросителя необходим сравнительно небольшой напор (0,2—1 м), что является одним из достоинств этого водораспределителя.

СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ БИОФИЛЬТРОВ

В зависимости от типа и конструкции биофильтров различают два типа вентиляции биофильтров — естественную и искусственную. Необходимость в использовании естественной или искусственной вентиляции определяется типом биофильтра и климатическими условиями размещения сооружений.

Искусственная вентиляция в основном используется в высо-конагружаемых биофильтрах (аэрофильтрах). Для других типов биофильтров искусственная вентиляция применяется только для обеспечения необходимого воздухообмена внутри помещения, в котором размещается биофильтр, или поддержания требуемой температуры. Для вентиляции высоконагружаемых биофильтров применяются вентиляторы низкого давления типа ЭВР или ЦЧ, обеспечивающие напор от 80 до 100 мм. Подбор вентилятора осуществляется на основании расчета биофильтра при определении количества воздуха, определяемого по формуле

«06Ш = 5УД а <12-24)

где 0 — среднесуточный расход сточной воды, м3/сут; Ву у удельный расход воздуха, принимается по СНиП.

В связи с большой пористостью плоскостного загрузочного материала возможно переохлаждение очищаемой сточной жидкости в зимний период в биофильтрах, установленных на открытом воздухе. Для предупреждения переохлаждения биофильтров в зимний период необходимо: установить противоветровую защиту; соорудить над биофильтром купольное перекрытие; снизить коэффициент неравномерности притока сточных вод.

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ БИОФИЛЬТРОВ

Длительное время в отечественной практике использовался способ расчета биофильтров по окислительной мощности. По этому методу необходимый объем материала загрузки определяется по уравнению

У=Ьеп0/ОМ, (12.25)

где Ьеп ВПК поступающих сточных вод, г/м3; 0 — расход сточных вод, м/сут; ОМ — окислительная мощность биофильтра, г/(м3 • сут).

Для оптимизации расчета биофильтров проф. С.В. Яковлевым был предложен графоаналитический способ расчета высоконагружаемых биофильтров, в основу которого положена функциональная зависимость БПК5 выходящей после очистки на биофильтре воды от ряда факторов:

1еХ1еп’Л’<1’ Т,Н,В), (12.26)

где Ьех, Ьеп БПК сточных вод, соответственно выходящих и поступающих, г/м3; Л — концентрация взвешенных загрязнений в сточных водах, поступающих на биофильтр, г/м3; q — гидравлическая нагрузка, м3/(м2- сут); Т — температура сточной воды, °С; Н — высота биофильтра, м; В — расход воздуха, необходимый для аэрации 1 м3 сточной воды, м3.

Обработав многочисленные отечественные и зарубежные данные, проф. С.В. Яковлев получил критериальную зависимость:

Э =/(Ф); (12.27)

Э = Ьех- 100%/д04; (12.28)

Ф= 10 • Н • /Гу/404, (12.29)

где Ф — критериальный комплекс; Кт температурная константа.

Метод расчета по критериальному комплексу может применяться при гидравлической нагрузке от 1 до 30 м3/(м2 • сут) и высоте биофильтра до 4 м.

Метод расчета биофильтров с плоскостной загрузкой предложен проф. Ю.В. Вороновым. Известно, что Ьех является функцией следующих величин:

1ех =/Цеп, Ярр ^уд, Т, В, Н, Р), (12.30)

где <7/;у— гидравлическая нагрузка, м3/(м2 сут); 5уд — удельная поверхность загрузочного материала, м23; Т —температура сточной воды, °С; В — расход воздуха, м3 на 1 м3 сточной воды; Н— высота биофильтра, м; Р — пористость загрузочного материала, %.

В биофильтрах с плоскостной загрузкой аэрация осуществляется естественным путем, поэтому можно считать, что воздуха вполне достаточно, и функциональную зависимость (12.30) можно записать в виде

?ех=/(Д Т,Н,Р), (12.31)

где Р— масса органических загрязнений по БПК5, поступающих в сутки на единицу площади поверхности загрузочного материала биофильтра, г/(м2 • сут).

Р= Ь ч/Б . (12.32)

егГ^п' уд 4 7

Для биофильтров с плоскостной загрузкой критериальная зависимость может быть представлена в следующем виде:

Л = Р Н -КД. (12.33)

В табл. 12.3 приведены значения критериального комплекса г) в зависимости от ВПК5 очищенной сточной воды. Полученная зависимость может быть выражена аналитически.

Таблица 12.3

ьмг/л

П

мг/л

Л

10

3,30

35

1,60

15

2,60

40

1,45

20

2,25

45

1,30

25

2,00

50

1,20

30

1,75

Методы расчета биофильтров с объемной и плоскостной загрузкой, разработанные профессорами С.В. Яковлевым и Ю.В. Вороновым, заложены в современную нормативную базу проектирования биологических фильтров.

Расчет биофильтров по СНиП 2.04.03-85

Капельные биофильтры в зависимости от расхода сточных вод и среднегодовой температуры воздуха размещают в неотапливаемых или отапливаемых помещениях, допустимое значение БПКпоан сточных вод, подаваемых на биофильтр, составляет 220 мг/л; гидравлическая нагрузка — 3 м3/(м2- сут).

Расчет капельных биофильтров производится в такой последовательности:

1) определяется коэффициент К:

К=1 /Ь , (12.34)

где Ь , Ьех — БПКпо11| сточных вод, соответственно поступающей и очищенной;

  • 2) по среднезимней температуре сточной воды Т и значению К по табл. 12.4 определяются высота биофильтра Н и гидравлическая нагрузка К превышает значения, приведенные в табл. 12.4, то необходимо вводить рециркуляцию и расчет производить по методике расчета высоконагружа-емых биофильтров с рециркуляцией;
  • 3) по расходу очищаемых сточных вод 0, м3/сут, и гидравлической нагрузке д, м32 • сут, определяется общая площадь биофильтров ?, м2:
    • ?=0/0. (12.35)

Параметры для расчета капельных биофильтров

Гидравлическая нагрузка, м3/(м2 • сут)

Значения К при температуре сточной воды Т, °С

8

10

12

14

1

8,0/11,6

9,8/12,6

10,7/13,8

11,4/15,1

1,5

5,9/10,2

7,0/10,9

8,2/11,7

10,0/12,8

2

4,9/8,2

7,0/10,0

6,6/10,7

8,0/11,5

2,5

4,3/6,9

4,9/8,3

5,6/10,1

6,7/10,7

3

3,8/6,0

4,4/7,1

5,0/8,6

5,9/10,2

Примечание. Перед чертой даны значения А"для высоты биофильтра Н = 1,5 м; за чертой — Н = 2 м.

Биофильтры устраивают в виде отдельных секций. Число и размеры секций зависят от способов распределения сточной воды по поверхности, условий их эксплуатации и пр. Число секций должно быть не менее 2 и не более 6—8, все секции должны быть рабочими.

Высоконагружаемые биофильтры размещают на открытом воздухе, высоту биофильтров назначают в зависимости от БПКпо1н очищенной сточной воды, а гидравлическую нагрузку — в пределах 10—30 м32 • сут. Допустимое значение БПК поступающих на биофильтр сточных вод — 300 мг/л.

Расчет высоконагружаемых биофильтров производится в такой последовательности:

  • 1) определяется коэффициент К по формуле (12.34);
  • 2) по среднезимней температуре сточной воды Ти найденному значению К определяют высоту биофильтра Я, гидравлическую нагрузку q и расход воздуха В по табл. 12.5; для очистки без циркуляции значения Я, # и следует принимать по ближайшему большему значению К, для очистки с рециркуляцией — по меньшему значению К.

Таблица 12.5

Параметры для расчета высоконагружаемых биофильтров

Высота био-фильтра, Н, м

Значение К при среднезимней температуре сточной воды Т, °С

8

10

12

14

и гидравлической нагрузке д, м3/(м2 • сут)

10

20

10

20

10

20

10

20

При В = 8 м3 на 1 м3 воды

ум

2

3,02

2,32

3,38

2,5

3,76

2,74

4,3

3,02

3

5,25

3,53

6,2

3,96

7,32

4,64

8,95

5,25

4

9,05

5,37

10,4

6,25

11,2

7,54

12,1

9,05

При 6=10 м3 на 1 м3 воды

} гЛ

2

3,69

2,89

4,08

3,11

4,5

3,36

5,09

3,67

3

6,1

4,24

7,08

4,74

8,23

5,31

9,9

6,04

4

10,1

6,23

12,3

7,18

15,1

8,45

16,4

10

При В = 12 м3 на 1 м3 воды

2

4,32

3,38

4,76

3,72

5,31

3,98

5,97

4,31

3

7,25

5,01

8,35

5,55

9,9

6,35

11,7

7,2

4

12

7,35

14,8

8,5

18,4

10,4

23,1

12

При очистке без рециркуляции по формуле (12.35) находят площадь биофильтров.

При очистке сточных вод с рециркуляцией определяют допустимую БПКпо1|1 смеси поступающей и рециркуляционной сточной воды, подаваемой на биофильтр, Ьсм, мг/л, коэффициент рециркуляции Кгс и площадь биофильтров 51:

Ьт1х=КЬа- (12.36)

к.=№. - - V; <12-37>

5 = 0<«рец + 1 )/

При расчете высоконагружаемых биофильтров для сточных вод, имеющих Т < 8 °С и Т> 14 °С, коэффициент К( определяется по формуле

КГ = К20- 1,047г-20°с,

где К20 = 0,2; Т — среднезимняя температура сточной воды, °С.

Биофильтры с плоскостной загрузкой, как правило, размещают в закрытом помещении, высоту биофильтра назначают в зависимости от требуемой степени очистки. Допустимое значение БПКп01Н поступающих сточных вод при полной биологической очистке 250 мг/л, при неполной очистке — не ограничивается. Гидравлическая нагрузка зависит от необходимой степени очистки и количества органических загрязнений в поступающей сточной воде.

Расчет биофильтров с плоскостной загрузкой ведется по БПК в такой последовательности:

1) в зависимости от требуемого значения БПК5 очищенных вод

, мг/л, по формуле (12.33) определяется критериальный комп-

Сл

леке:

л = Р Н KT/F

F = L q /S = M/S ,

en^n' уд ' уд’

где q — гидравлическая нагрузка, м3/(м3/сут); S — площадь удельной поверхности загрузочного материала, м2/м, М — нагрузка по БПК на 1 м3 объема биофильтра, г/(м3 • сут);

2) по заданной среднезимней температуре сточных вод Т подсчитывается Кт, глубина слоя загрузки Я назначается в зависимости от требуемой степени очистки, но не менее 3—4 м. Величина Р определяется по формуле (12.33) с учетом конструктивных размеров плоскостной загрузки F:

Р=РН Кт/ц-

  • 3) по заданной величине Ьех и конструктивному размеру 5уд из формулы (12.32) находится допустимая гидравлическая нагрузка Яп, м3/(м3 • сут)
  • (12.39)

% = F-Sya/Len’

4) по заданному суточному расходу 0, м3/сут, и подсчитанной величине <7/; определяется объем загрузочного материала биофильтра, а затем число биофильтров и их конструктивные размеры.

Для расчета биофильтров с плоскостной загрузкой составлены табл. 12.6 и 12.7 (для блоков с пористостью 93—96 %; 5 = 90— 110 м23; Ьеп = 200—250 мг/л).

Таблица 12.6

Допустимая гидравлическая нагрузка на биофильтры

с плоскостной загрузкой

Необходимый эффект очистки, %

Гидравлическая нагрузка, м3/(м3/сут), при высоте слоя, м

3

4

и среднезимней температуре сточной воды, °С

8

10

12

14

8

10

12

14

90

6,3

6,8

LO

1<

8,2

8,3

9,1

10

10,9

85

8,4

9,2

10

11

11,2

12,3

13,5

14,7

80

10,2

11,2

12,3

13,3

13,7

15

16,4

17,9

КОНСТРУИРОВАНИЕ БИОФИЛЬТРОВ

Капельные биофильтры проектируются круглыми или прямоугольными в плане со сплошными стенками и двойным дном. Верхнее дно представляет собой колосниковую решетку, а ниж-

Таблица 12.7

Допустимая органическая нагрузка на биофильтр с плоскостной загрузкой

бпк5

очищенной воды, мг/л

Нагрузка по БПК5 г/См3 • сут), при высоте слоя загрузки, м

3

4

и среднезимней температуре сточной воды, °С

10-12

13-15

16-20

10-12

13-15

16-20

15

1150

1300

1550

1500

1750

2100

20

1350

1550

1850

1800

2100

2500

25

1650

1850

2200

2100

2450

2900

30

1850

2100

2500

2450

2850

3400

40

2150

2500

3000

2900

3200

4000

нее — сплошное. Высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м для возможности периодического его осмотра. Дренаж биофильтров выполняется из железобетонных плит, половинок керамических труб, уложенных на бетонные опоры (рис. 12.31).

а)

п

п

со

о

о

о*

п

і

р

О

?"Д

1

тгэ—

1 ,ии

аі-к

  • 22*
  • 7//;/> 7/ /////>'//////У7'/7/.//////7 //////// //>
  • 77,
Устройство дренажа биофильтров

Рис. 12.31. Устройство дренажа биофильтров: а — железобетонные плиты; б — кирпичи; в — керамические трубы

Общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5—8% площади поверхности биофильтров. Во избежание заиливания лотков дренажной системы скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с. Уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01; продольный уклон сборных лотков — не менее 0,005. Стенки биофильтров выполняются из сборного железобетона или кирпича и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м.

Наилучшими природными материалами для засыпки биофильтров являются щебень, гравий и галька. Все применяемые для загрузки материалы должны удовлетворять требованиям прочности и морозостойкости. Загрузка биофильтров по высоте должна быть одинаковой крупности, и только для нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м следует применять загрузку крупностью 70—100 мм. На рис. 12.32 показан капельный биофильтр прямоугольной формы.

и--5

Рис. 12.32. Капельный биофильтр: а — поперечный разрез; б — план;

1 — дозирующие баки сточной воды; 2 — спринклеры; 3 — загрузочный материал; 4 — стены биофильтра; 5 — подача сточных вод в биофильтр

Высоконагружаемые биофильтры. Конструктивными отличиями высоконагружаемых биофильтров являются большая высота слоя загрузки, большая крупность ее фракций и особая конструкция дниша и дренажа, обеспечивающая возможность искусственной продувки материала загрузки воздухом (рис. 12.33).

В закрытое (обязательно) междудонное пространство вентилятором подается воздух. На отводных трубопроводах должны быть предусмотрены гидравлические затворы глубиной 200 мм.

А-А

Высоконагружаемый биофильтр

Рис. 12.33. Высоконагружаемый биофильтр:

1 — корпус; 2 — загрузка; 3 — реактивный ороситель; 4 — дренажная решетка; 5 — гидравлический затвор; 6 — сплошное днище; 7 — вентиляционная камера

Особенностями эксплуатационного характера являются необходимость орошения всей поверхности биофильтра с возможно малыми перерывами в подаче воды и поддержание повышенной нагрузки по воде на 1 м3 поверхности фильтра (в плане). Только при этих условиях обеспечивается промывка фильтров. Высоко-нагружаемые биофильтры могут обеспечить любую заданную степень очистки сточных вод, поэтому применяются как для неполной, так и для полной их очистки на очистных станциях пропускной способностью до 50 тыс. м3/сут.

Биофильтры с плоскостной загрузкой могут быть круглыми, многогранными или прямоугольными в плане со сплошными стенками и двойным дном. Эти сооружения компактны, надежны в эксплуатации, не подвержены заилению, имеют малую энергоемкость. В качестве загрузки используются блочные, засыпные и рулонные материалы из пластических масс, металла, асбестоцемента, керамики, стекла, дерева, тканей и др. Высота слоя загрузочного материала 3—8 м, пористость 70—99%, удельная площадь поверхности 60—250 м23, плотность 10—250 кг/м3.

Небольшой объемный вес загрузочного материала позволяет использовать при монтаже этих сооружений легкие строительные конструкции. На рис. 12.34 приведена конструкция биофильтров пропускной способностью 1400 м3/сут; в первом случае стены биофильтра выполнены из плоских асбестоцементных листов, прикрепленных к жесткому металлическому каркасу.

Опыт проектирования и эксплуатации биологических фильтров свидетельствует о том, что их целесообразно применять в качестве биологических окислителей при расходах сточных вод 10 000—50 000 м3/сут. На рис. 12.35, 12.36 показаны конструкции биофильтров с плоскостной загрузкой пропускной способностью от 5000 до 50 000 м3/сут, разработанные ГУП «Союзводоканал-НИИпроект».

Биофильтры с плоскостной загрузкой могут применяться как самостоятельные сооружения биологической очистки сточных вод (на полную или неполную биологическую очистку), а также использоваться в качестве сооружений первой ступени очистки в комплексе с другими биоокислителями.

Для обеспечения нормальных условий для вентиляции биофильтра с плоскостной загрузкой в нижней его части (междудон-ном пространстве) устраиваются вентиляционные отверстия, суммарная площадь которых должна составлять для капельных биофильтров не менее 1% от площади поверхности сооружения, а для

Биофильтр пропускной способностью 1400 м/сут

Рис 12.34. Биофильтр пропускной способностью 1400 м3/сут

с плоскостной загрузкой:

  • 1 — корпус из асбестоцементных листов по металлическому каркасу;
  • 2 — плоскостная загрузка; 3 — решетка; 4 — бетонные столбовые опоры;
  • 5 — подводящий трубопровод; 6 — спринклерная разводящая сеть;
  • 7 — отводящие лотки

башенных и биофильтров с плоскостной загрузкой — не менее 7—10%. Небольшие биофильтры следует размещать в утепленных помещениях, а биофильтры большой пропускной способности в зависимости от климатических условий можно размещать на открытом воздухе или под легкими купольными перекрытиями.

Биофильтры с объемной загрузкой разрабатываются прямоугольной формы в плане с размерами сторон, м: 3 х 3; 3 х 4; 9 х 12; 12 х 12; 15 х 15; 12x18 с высотой слоя загрузки 2,3; 3 и 4 м либо круглой диаметром, м: 6; 12; 18; 24 и 30 с высотой слоя загрузки 2; 3 и 4 м. Биофильтры с плоскостной загрузкой имеют проектные

План

Разрез 1-1

Биофильтры секционные восьмигранной формы в плане с плоскостной загрузкой производительностью 5000—10 000 м/сут

Рис. 12.35. Биофильтры секционные восьмигранной формы в плане с плоскостной загрузкой производительностью 5000—10 000 м3/сут:

  • 1 — здание биофильтров; 2 — секции биофильтров; 3 — реактивный ороситель; 4 — загрузка пластмассовыми блоками; 5 — напорный трубопровод неочищенной сточной воды; 6 — самотечный трубопровод неочищенной сточной воды;
  • 7 — канал очищенной сточной воды; 8 — трубопровод очищенной сточной воды;
  • 9 — площадка обслуживания

решения на пропускную способность 200—50 000 м3/сут; биофильтры имеют круглую, прямоугольную и восьмигранную форму в плане с высотой слоя загрузки 3—6 м.

КОМБИНИРОВАННЫЕ СООРУЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

В практике биологической очистки сточных вод помимо биофильтров и аэротенков применяются комбинированные сооружения, имеющие признаки аэротенков и биофильтров. Поиск оптимальных технологических схем и аппаратурного оформления способствовал созданию нескольких направлений их решения. Это позволяет выделить такие установки в отдельный вид комбинированных сооружений и дать примерную их классификацию: погружные биофильтры; аэротенки с прикрепленной биомассой (см. раздел 12.15); анаэробные и аэробные биореакторы; биотенки. Наиболее широкое распространение получили погружные биофильтры.

Биофильтры секционные прямоугольной формы в плане

Рис. 12.36. Биофильтры секционные прямоугольной формы в плане

с плоскостной загрузкой производительностью 25 000-50 000м3/сут:

  • 1 — здание биофильтров: 2 — водораспределительная система с разбрызгивающими устройствами; 3 — загрузка с пластмассовыми блоками;
  • 4 — установка балок под пластмассовые блоки; 5 — подана сточной воды;
  • 6 — отвод очищенной сточной воды; 7 — бытовые помещения

Погружные биофильтры имеют признаки биофильтров и аэротенков. Погружной биофильтр состоит из следующих основных частей: резервуара; пространственной конструкции загрузки, обладающей развитой поверхностью и закрепленной на вращающемся горизонтальном валу, расположенном над поверхностью обрабатываемой в резервуаре сточной воды; лотков для распределения поступающей и сбора обработанной сточной воды; устройства, с помощью которого приводится во вращение горизонтальный вал. Погружные биофильтры подразделяются на дисковые, шнековые, трубчатые. Наибольшее распространение в практике очистки сточных вод получили дисковые и барабанные биофильтры.

Дисковые погружные биофильтры (рис. 12.37) состоят из дисков диаметром 1—5 м (целесообразно 2—3 м), собираемых в пакеты по 30—180 штук и закрепляемых на вращающемся горизонтальном валу на расстоянии 10—25 мм друг от друга. Диски выполняются из металла, пластмасс, асбестоцемента, тканей; их толщина составляет 1 — 10 мм. Частота вращения горизонтального вала с па-

А-А

2 3 4 5

Рис. 12.37. Схема погружного дискового биофильтра:

1 — подача сточных вод; 2-5 — соответственно первая, вторая, третья и четвертая ступени погружного дискового биофильтра; 6 — выпуск

обработанных сточных вод

кетом дисков 1—50 миы1 (чаще 2—10 мин~'); степень погружения дисков в обрабатываемую сточную воду 0,3—0,45 диаметра.

Сточная вода подается в распределительный лоток, а затем в резервуар погружного биофильтра, где пакеты дисков постоянно вращаются с помощью электродвигателей или других устройств. На поверхности дисков закрепляются и развиваются колонии микроорганизмов, образующие биопленку. При повороте пакета дисков биопленка оказывается на воздухе, где происходит интенсивное поглощение кислорода и окисление сорбированных загрязнений. За счет вращения дисков осуществляется также процесс аэрации обрабатываемой сточной воды. Часть биопленки, включая отработавшую, отрывается от поверхности дисков и находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии аналогично хлопьям активного ила.

В зависимости от состава сточных вод и необходимой степени очистки число ступеней дисковых погружных биофильтров составляет 1—4 и более, эффективность их работы 50—98%, нагрузка по БПКполн на 1 м2 поверхности дисков до 200 г/(м2/сут). Время пребывания сточных вод в резервуаре 0,5—3 ч.

Барабанные погружные биофильтры состоят из барабанов, закрепленных на вращающемся горизонтальном валу и заполненных загрузочным материалом. Жесткий корпус барабана обтягивается сеткой или другим материалом, а внутри корпуса помещаются засыпные загрузочные элементы, плоскостные материалы, блочные секции, на поверхности которых развивается биопленка. Барабаны длиной 2—3 м и диаметром 2—2,5 м помещаются в резервуары, куда поступает обрабатываемая сточная вода; частота вращения барабана 0,5—5 мин-1; степень погружения барабанов в обрабатываемую сточную воду 0,3—0,45 диаметра.

На рис. 12.38 приведен односекционный погружной барабанный биофильтр, для загрузки секций которого могут быть использованы обрезки пластмассовых труб, шаровидные и другие пористые материалы, имеющие развитую поверхность и небольшую плотность.

Односекционный погружной барабанный фильтр

Рис. 12.38. Односекционный погружной барабанный фильтр:

  • 1 — подводящий лоток; 2- электродвигатель с редуктором; 3 — резервуар;
  • 4 — вал; 5 — барабан из металлической сетки; 6 — каркас жесткости;
  • 7 — отводящий лоток; 8 — перегородки; 9 — секторы барабана;
  • 10 — загрузочные плоские и гофрированные листы; 11 — загрузочные блоки; 12 — засыпной загрузочный материал (обрезки труб, шарики и т.п.)

В качестве загрузки используются металлические, пластмассовые и асбестоцементные гофрированные, перфорированные и гладкие листы, мягкие тканевые и пленочные материалы, блочные загрузочные элементы из пластмасс, которые крепятся к каркасу барабанного биофильтра. Число секций барабанов на одном горизонтальном валу достигает 8—10. Обрабатываемая сточная вода из резервуара сквозь сетку поступает внутрь барабана и контактирует с загрузочным материалом, на поверхности которого закрепляется биопленка.

Погружные биофильтры могут применяться для полной и неполной биологической очистки хозяйственно-бытовых и произ-

А-А

5 ? V”

  • 5250 ^2000; 3000
  • 3000 ! . 3000 [1500; 5250
  • 500 27 500 500

Рис. 12.39. Погружные биофильтры, совмещенные с циркуляционным окислительным каналом:

1 — поступающая сточная вода; 2 — распределительный лоток; 3 — циркуляционный окислительный лоток; 4 — дисковый биофильтр; 5 — сборный лоток очищенной воды; 6 — опорожнение; 7 — выпуск очищенной воды; 8 — барабанный

фильтр; 9 — вспомогательное помещение

  • 10.15 0.00
  • -1,40 I

[1500 I 2

5000

| 3000

1 -

14 200

4000

водственных сточных вод на сооружениях пропускной способностью от I м3/сут до 150 тыс. м3/сут. Оптимальная область применения — это комплексы сооружений по очистке сточных вод пропускной способностью 200—1000 м3/сут от населенных мест и промышленных объектов. Погружные биофильтры устанавливаются после сооружений предварительной механической очистки; разделение биологически очищенной сточной воды и отработавшей биомассы (биопленки и активного ила) осуществляется во вторичных отстойниках.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ РАБОТЫ СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Под интенсификацией понимается не только повышение окислительной мощности, но и повышение эффекта или глубины очистки сточных вод в них, равно как и всемерное сокращение затрат на обработку единицы объема очищаемой жидкости.

Методы интенсификации работы аэротенков

Введение периодической аэрации иловых смесей в системах с биологическим удалением соединений азота методом нитрификации — денитрификации позволяет увеличить эффект удаления соединений азота и снизить эксплуатационные затраты.

Наиболее широкое распространение получили две базовые схемы работы аэротенков: схема работы по одноиловой системе и схема работы по двухиловой системе удаления азота. Одноиловая система глубокого удаления азота (рис. 12.40) предусматривает устройство денитрификатора на первой стадии очистки, аэротенка — на второй последовательно работающей ступени, после которой следует вторичное отстаивание с возвратом активного ила в денитрификатор. В денитрификаторе поддерживается аноксид-ный режим, т.е. отсутствие в среде растворенного кислорода при наличии химически связанного кислорода в форме нитритов и нитратов. В этих целях нитрифицированная иловая смесь из аэротенка подается в денитрификатор, где все содержимое перемешивается либо механическими мешалками, либо воздухом. В денитрификаторе происходит выделение азота в атмосферу и использование высвобождающегося кислорода для удаления ВПК.

Схема работы аэротенка с удалением азота по одноиловой системе

Рис. 12.40. Схема работы аэротенка с удалением азота по одноиловой системе

Вторая ступень системы нитрификатор — аэротенк предназначен для глубокой нитрификации очищаемой сточной воды, определенная часть которой возвращается в виде рециркуляционного потока иловой смеси в денитрификатор.

По схеме двухиловой системы глубокого удаления азота (рис. 12.41) сточная вода подается сразу в аэротенк, где осуществляются удаление загрязнений по показателю ВПК и нитрификация аммонийного азота.

Схема работы аэротенка с удалением азота по двухиловой системе

Рис. 12.41. Схема работы аэротенка с удалением азота по двухиловой системе

Иловая смесь из аэротенка поступает во вторичный отстойник, откуда активный ил возвращается в аэротенк, а нитрифицированная сточная вода поступает в денитрификатор, где поддерживается аноксидный режим.

К преимуществам одноиловой системы следует отнести наличие только одного этапа илоотделения и то, что не требуется внешний источник дополнительного углеродного питания.

Еще одним не менее широко изучаемым и перспективным направлением повышения окислительной мощности аэрационных сооружений является увеличение в них рабочей дозы активного ила. Задача по разделению иловой смеси решается двумя способами:

  • 1) предварительного разделения иловой смеси в пределах аэротенка сетчатыми насадками, задерживающими основную массу ила в аэротенке, не допуская его выноса во вторичные отстойники;
  • 2) замены вторичного отстойника мембранной технологией отделения взвешенной иловой фракции. Характерными показателями такого процесса являются следующие: концентрация ила в аэротенке составляет 15—30 г/л; длительность его пребывания в аэротенке 30—365 сут; концентрация аммонийного азота на выходе из аэротенка, т.е. после вакуум-фильтра, не превышает 0,3 мг/л.

Другим направлением повышения дозы ила в аэрационном сооружении является использование нейтральных носителей для образования на них фиксированной микрофлоры. Это означает, что в аэротенке поддерживаются два вида микробиальных культур: свободно плавающая, представляющая собой активный ил в обычном его понимании, и прикрепленная к плавающему в иловой смеси. Следует отметить, что применение аэротенков с фиксированной микрофлорой наиболее целесообразно для проведения биологической очистки в режиме глубокого удаления биогенных элементов.

Методы интенсификации работы биофильтров

Основными методами интенсификации биофильтров являются: 1) изменение технологической схемы работы всего комплекса

сооружении;

  • 2) замена объемной загрузки на плоскостную;
  • 3) изменение системы водораспределения сточных вод по поверхности загрузки биофильтра;
  • 4) использование многоступенчатой схемы очистки в биофильтрах;
  • 5) повышение ферментативной активности микроорганизмов за счет воздействия ультразвуком.

На рис. 12.42 представлены принципиальные технологические схемы реконструкции действующих станций биофильтрации с целью интенсификации их работы и улучшения качества очистки сточных вод. На схеме А дана технологическая схема до реконструкции, схемы Б и В — соответственно с частичной и полной перегрузкой объемной загрузки на плоскостную с возможным наращиванием ограждающих стен и увеличением слоя загрузочного

Принципиальные схемы реконструкции станций биофильтрации

Рис. 12.42. Принципиальные схемы реконструкции станций биофильтрации: 1 — первичные отстойники: 2 — вторичные отстойники; 3 — третичные отстойники; 4 — биофильтр с объемной загрузкой; 5 — биофильтр

с плоскостной загрузкой

материала. В этом случае сохраняется одноступенчатая биологическая очистка.

Схемы Г и Д предполагают перевод технологической схемы очистки на двухступенчатую и перегрузку объемной загрузки на плоскостную только первой или обеих ступеней биофильтров.

Реконструкция капельных биофильтров. Технологическая схема очистки сточных вод на капельных биофильтрах включает следующие сооружения: решетки, песколовки, двухъярусные отстойники, капельные биофильтры, вторичные вертикальные отстойники, контактные резервуары.

В отечественной практике наибольшее распространение получили капельные биофильтры, прямоугольные в плане, размещенные в здании. Высота слоя загрузочного материала таких конструкций биофильтров составляет от 2, 3 м.

Для реконструкции биофильтров возможны следующие варианты.

  • 1. Замена загрузочного материала.
  • 2. Изменение технологической схемы работы капельных биофильтров.

Реконструкция высоконагружаемых биофильтров

Для интенсификации работы высоконагружаемых биофильтров и улучшения эффективности очистки сточных вод на очистных сооружениях можно применить несколько вариантов реконструкции. Из большого количества вариантов реконструкции выделим и рассмотрим два наиболее часто применяющихся решения:

  • 1) реконструкция высоконагружаемых биофильтров путем замены объемного загрузочного материала на плоскостную загрузку;
  • 2) изменение технологической схемы работы высоконагружаемых биофильтров с заменой загрузочного материала (рис. 12.43).

ВТОРИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ

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.

Существующая схема очистки на аэрофильтрах до реконструкции и варианты реконструкции высоконагружаемых биофильтров

Рис. 12.43. Существующая схема очистки на аэрофильтрах до реконструкции и варианты реконструкции высоконагружаемых биофильтров: а — существующая схема очистки сточных вод; б — с полной заменой загрузочного материала в аэрофильтрах; в — с заменой загрузочного материала в одном из аэрофильтров: 1 — существующие аэрофильтры;

  • 2 — трубопровод для подачи неочищенной сточной воды; 3 — напорный трубопровод неочищенной сточной воды; 4 — трубопроводы очищенной воды после аэрофильтров; 5 — очищенная сточная вода после аэрофильтров во вторичные отстойники; 6 — биофильтры с плоскостной загрузкой;
  • 7 — очищенная сточная вода на третичные отстойники; 8 — третичные отстойники; 9 — насосная станция; 10 — напорный трубопровод на вторую ступень биологической очистки; 11- вторичный отстойник; 12 — реактивные оросители; 13 — биофильтр второй ступени очистки с плоскостной загрузкой

Эффективность работы вторичных отстойников определяет конечный эффект очистки воды от взвешенных веществ.

Вторичные отстойники бывают вертикальными, горизонтальными и радиальными. Для очистных станций небольшой пропускной способности (до 20 000 м3/сут) применяются вертикальные вторичные отстойники, для очистных станций средней и большой пропускной способности (более 20 000 м3/сут) — горизонтальные и радиальные.

Вертикальные вторичные отстойники по своей конструкции подразделяются; на круглые в плане с конической иловой частью, по конструкции аналогичные первичным, но с меньшей высотой зоны отстаивания; квадратные в плане (12 х 12 и 14 х 14 м) с четырехбункерной пирамидальной иловой частью.

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 типа. В зарубежной практике используют подвижные илососы, установленные на тележках. На средних и крупных очистных станциях наибольшее распространение получили вторичные радиальные отстойники.

Вторичные отстойники после аэротенков. Для технологических схем биологической очистки сточных вод в аэротенках вторичные отстойники в какой-то степени определяют также объем аэрационных сооружений, зависящий от концентрации возвратного ила и степени его рециркуляции, способности отстойников эффективно разделять высококонцентрированные иловые смеси.

При снижении интенсивности турбулентного перемешивания и последующем отстаивании иловой смеси в результате биофлокуляции происходит агрегирование хлопков активного ила в хлопья размером 1—5 мм, которые осаждаются под воздействием силы тяжести. Гидродинамический режим работы вторичных отстойников формируется в результате совокупного воздействия следующих гидродинамических условий: режим впуска иловой смеси в сооружение, оцениваемый скоростью ее входа и определяющий интенсивность взаимодействия входящего потока с потоками оседающего ила и осветляемой воды; процесс сбора осветленной воды, определяемый в основном скоростью подхода воды к сборному лотку и его удаленностью от уровня осевшего ила; режим отвода осевшего ила, определяемый скоростью входа ила в сосуны илососа, уровнем стояния ила и удаленностью сосунов от сборного лотка.

Учет влияния турбулентного режима движения воды во вторичных отстойниках на конечную концентрацию взвешенных веществ производится через коэффициент объемного использования, характеризующий как конструкцию отстойника, так и основные технологические параметры его работы. Тонкослойное отстаивание может использоваться как для предварительного разделения концентрированных иловых смесей, поступающих непосредственно из аэротенков, так и для осветления надыловой воды после гравитационного отделения основной массы активного ила. Тонкослойное отстаивание осветляемой надыловой воды наиболее эффективно в сочетании с низко градиентным перемешиванием отстаиваемой иловой смеси на всех стадиях илоразделения.

ГУП МосводоканалНИИпроект разработал типовые вторичные радиальные отстойники из сборного железобетона (с!= 18, 24, 30, 40 и 50 м) (рис. 12.44).

Осветленная вода собирается через водослив сборного кольцевого лотка, откуда поступает в выпускную камеру. Активный ил, осевший на дно отстойника, удаляется самотеком под гидростатическим давлением через сосуны илососа по илопроводу в иловую камеру. Вторичные вертикальные, горизонтальные и радиальные отстойники после аэротенков рассчитывают по гидравлической нагрузке воды на поверхность отстойника д^а, м3/(м2 • ч):

Вторичный радиальный отстойник из сборного железобетона

Рис. 12.44. Вторичный радиальный отстойник из сборного железобетона:

  • 1 — подводящий трубопровод; 2 — люк-лаз; 3 — металлический распределительный кожух; 4 — сборный желоб; 5 — илосос; 6 — трубопровод возвратного активного ила; 7 — трубопровод опорожнения; 8 — датчики уровня ила; 9 — труба для элекрокабеля; 10 — выпускная камера;
  • 11 — отводящий трубопровод

«» = 4,5адй0,8/(0,1 /Л)»'5- (12.40)

где Я — глубина слоя осветляемой воды в отстойнике, м; Я — коэффициент использования объема, зависящий от типа отстойника; /. — иловый индекс, определяемый в зависимости от нагрузки на ил в аэротенках, мг/г; aj доза активного ила в иловой смеси, поступающей из аэротенков, г/л; а{ требуемая конечная концентрация иловых частиц в осветленной, биологически очищенной воде.

Определяется площадь вторичных отстойников F , м2 (с учетом коэффициента рециркуляции):

Рш = 4mUKqeJЧха- <12-41)

Принимается число вторичных отстойников (желательно не менее 4) и определяется их диаметр d, м (для горизонтальных отстойников длина и ширина):

^ = <|2'42>

Вторичные отстойники после биофильтров. Эффективность осветления биологически очищенной воды во вторичных отстойниках определяет, как правило, конечный эффект очистки воды и эффективность работы всего комплекса станции биофильтрации.

При разработке проектов станций биофильтрации горизонтальные вторичные отстойники практически не использовались, в очень редких случаях применялись радиальные отстойники.

Оптимальное количество вторичных отстойников на очистных станциях практически любой пропускной способности должно быть от 2 до 8.

Вторичные отстойники после биофильтров рассчитывают по нагрузке воды на их поверхность qs%, м3/(м2 • ч):

Qssb — MKjb (12.43)

где и0 гидравлическая крупность биопленки, при полной биологической очистке равная 1,4 мм/с; К — коэффициент использования объема, принимаемый в зависимости от типа отстойника.

Площадь поверхности отстойников Fssb, м2, определяют с учетом рециркуляционного расхода:

Ъ-ss-S+ D/?rf, <12-44)

где Qm?*c максимально-часовой расход сточных вод; К — коэффициент рециркуляции.

Влажность удаляемой из отстойников биопленки принимается 96%, выгрузка осуществляется не реже одного раза в сутки.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы