Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Обзор и анализ сооружений водоочистки для малых населенных пунктов

1.1 Сооружения водоочистки в природных условиях

1.1.1 Фильтрующие колодцы

1.1.2 Песчано-гравийные фильтры

1.1.3 Фильтрующие траншеи

1.1.4 Биологические пруды

1.2 Сооружения биологической очистки сточных вод в искусственных экосистемах

1.2.1 Биофильтры

1.2.2 Септики

1.3 Компактные аэрационные сооружения с взвешенной биомассой для биоочистки сточных вод

1.3.1 Аэротенки

1.4 Современные изобретения, предназначенные для очистки сточных вод

1.5 Установки по сжиганию осадка

1.6 Обеззараживание воды

Список использованной литературы



Введение

Одной из актуальных проблем экологического состояния окружающей среды являются загрязнения сточными водами. Необходимость их очистки обусловлена наличием большого числа биологических и токсичных примесей, по содержанию которых в водоемах-приемниках резко снижается их самоочищаемая способность и, им самим, дополнительно снижают количество пресных вод, выбросы в которые возрастает с каждым годом. Для её решения используют различные, способы и методы по их устранению, среди которых наиболее распространены методы биологической и механической очистки. водоочистка фильтр септик аэротенк

Наиболее остро проблема водоочистки стоит перед малыми населёнными пунктами (3-5 тыс. чел), для которых характерен объем сточных вод до 15 тыс. мі/сут.

Учитывая требования, в настоящей работе основное внимание уделяется биостанциям малой пропускной способностью: конструктивные особенности, условиями их функционирования, что позволяет усовершенствовать технологию водоподготовки малых объектов. Особенностью этих систем является то, большей неравномерностью водоотведения во времени, как по части расходов, так и загрязнений, что при вводе в эксплуатацию новых объектов - источников сточных вод. Кроме того, малые канализационные системы эксплуатируются в основном малоквалифицированным персоналом. Перечисленные особенности предопределяют выбор метода очистки и технических решений установок малой канализации: они должны быть эффективными, простыми, надёжными в работе, должны иметь высокое качество и одновременно низкую стоимость за счет индустриальности строительства. В местных и малых системах канализации в основном применяются механические и биологические методы очистки, а в случае необходимости предусматривается и доочистка сточных вод.

1. Обзор и анализ сооружений водоочистки для малых населенных пунктов

Традиционно поселковые, районные и другие сточные воды подвергаются биологической очистке.

При этом, учитывали малотоннажный характер производства, используются сооружения механической и биологической очиcтки как в природных, так и в искусственных условиях.

1.1 Сооружения водоочистки в природных условиях

В малой канализации давно используются методы подземной фильтрации: фильтрующие колодцы, песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи и биологические пруды. Большее развитие получили поля наземной фильтрации и орошения. [1]

1.1.1 Фильтрующие колодцы

Для очистки сточных вод от небольших объектов с расходом до 1мі/сут песчаных и супесчаных грунтах применяются фильтрующие колодцы. Схема фильтрующего колодца представлена на рисунке 1.

Рисунок 1- схема фильтрующего колодца

Основание колодца располагается на 1м выше уровня грунтовых вод. Расчетная фильтрующая поверхность колодца определяется суммой площадей дна и поверхностей стенки колодца на высоту фильтра. Нагрузка на 1мІ фильтрующей поверхности должна приниматься 80 л/сут в песчаных грунтах и 40л/сут в супесчаных. Для объектов сезонного действия нагрузка может увеличиваться на 20%. Железобетонные кольца имеют диаметр 1,5-2м. и отверстия в стенках диаметром 20-30мм. В колодец засыпается гравий и щебень крупностью 30-50 мм на глубину до 1м, днища и стенки обсыпаются тем же материалом. [2]

1.1.2 Песчано-гравийные фильтры

Фильтры устраиваются в водонепроницаемых или слабофильтрующих грунтах. Схема песчано-гравийного фильтра представлена на рисунке 2.

Рисунок 2- песчано-гравийный фильтр.

Для создания фильтрующего слоя используют средне и крупнозернистые пески. Фильтры выполняются с двумя сетями труб. В верхнем слое, состоящем из гравия, щебня или кокса крупностью 5-30мм и имеющим толщину 150-200мм, располагаются оросительные трубы. Под этим слоем находится основной фильтрующий слой из крупнозернистого песка толщиной 1 - 1,5 м, в котором происходит биоочистка. Ниже располагается дренажный слой (гравий, щебень или кокс) с дренажом из труб, аналогичным оросительным. В конце сетей устанавливаются вентиляционные стояки. При необходимости получения очищенной воды с БПК₅ и с содержанием примеси менее 15 мг/л, устраивают двухступенчатые фильтры. Расчет песчано-гравийных фильтров ведется по нагрузке 1 м оросительных труб, которые принимаются равной 80-100 л/сут.[2]



1.1.3 Фильтрующие траншеи

Оросительная и дренажная сеть укладываются в траншеях, для каждого отдельная. Конструкция и толщина фильтрующего слоя аналогична песчано-гравийным фильтрам. Ширина траншеи снизу принимается 0,5 м при выполнении их с отскоками и 0,8 м при вертикальных стенках. Нагрузка на 1 м траншеи принимается 50-70 л/сут при толщине песчаного слоя 0,8-1 м. длинна траншеи составляет не более 30см. [2]

Типы фильтрующих траншей представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - фильтрующие траншеи. а - отдыхающая траншея; б - гравийная траншея.

1.1.4 Биологические пруды

Пруды представляют собой сооружения, в которых естественные процессы самоочищения осуществляются бактериями, микроводорослями, зоопланктоном. Эти процессы могут быть интенсифицированы искусственной аэрацией и перемешиванием жидкости. Перед прудами предусматривают решетку и двухъярусные отстойники. Все пруды желательно проектировать серийными, 2-4 ступенчатыми, в зависимости от необходимой степени очистки. Пруды устраивают на слабофильтрующих грунтах. Пруды с естественной аэрацией применяются при расходе сточных вод 500 мі/сут и БПК_полн не более 200 мг/л. Глубина слоя воды 0,5-1 м (зимой глубина слоя может увеличиваться на 0,5м).

Биологические пруды с искусственной аэрацией применяются при расходе до 15 тыс мі/сут и БПК_полн не более 500 мг/л. Глубина воды в прудах принимается до 4,5м. Объем первой неаэрируемой ступени пруда принимается исходя из суточного пребывания сточной воды и служит для отстаивания взвешенных веществ (эффект до 40%) БПК_ПОЛН при этом снижается до 10%. В прудах применяется пневматическая «дырчатая труба» или механическая аэрация, плавающие аэраторы с вертикальной осью вращения. Расчет систем аэрации проводится аналогично аэротенкам. После биопрудов с механическими аэраторами предусматривают отстойные секции.

Пруды для доочистки могут быть с естественной или искусственной аэрацией. Концентрация органических загрязнений по БПК_полн в сточных водах, подаваемых на биологические пруды доочистки, нужно принимать: при естественной аэрации-не более 25 мг/л и искусственной - до 50 мг/л.

Эффект очистки в биопрудах по БПК находится в пределах 85-98% по взвешенным веществам соответственно 90-98%. [1]

1.2 Сооружения биологической очистки сточных вод в искусственных экосистемах

1.2.1 Биофильтры

Биофильтры различного типа бывают плоскостными и применяются с загрузкой блоками из поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола и других жестких пластмасс, способных выдержать температуру от 6 - 30 єC без потери прочности. Если биофильтры проектируются круглыми, прямоугольными и многогранными в плане, то рабочая высота принимается не менее 4 м в зависимости от требуемой степени очистки. В качестве загрузочного материала могут применяться: асбестоцементные плиты, керамические изделия металлические изделия (кольца, трубки, сетки) тканевые материалы (нейлон, капрон). Блочная и рулонная загрузки должны располагаться в теле биофильтра таким образом, чтобы избежать «проскока» очищенной сточной воды. [2]

Хотя биофильтры с плоскостной загрузкой лишены основных недостатков классических биофильтров с зернистой загрузкой (заиливание, неравномерное обрастание загрузки по высоте биопленкой, охлаждение воды при применении рециркуляции и т.п.), они все - таки имеют недостатки по сравнению с аэротенками: необходимость подачи сточных вод на биофильтр насосом, так как на фильтрах теряется напор не менее 3 м, относительно большой расход дефицитной пластмассы для изготовления загрузки и высокая стоимость.

Погружные биофильтры проектируются дисковыми или барабанными при расходах до 500 мі/сут Дисковые биофильтры представляют собой вращающиеся диски, насаженные на одну ось параллельно друг к другу и погруженные почти до оси в сточную воду. Блок дисков расположен в корытообразном резервуаре. Диаметр дисков принимается равным 0,6 - 3 м, частота вращения вала с дисками 1-40 мин ^-1. Расстояние между дисками 15 - 20 мм, зазор между днищем и дисками 25 - 50 мм. Для достижения высокого эффекта очистки диски располагают в 3 - 4 ступени. В качестве материала дисков рекомендуется применять жесткие пластмассы (поливинилхлорид, полиэтилен) или листы из алюминиевых сплавов. [2]

Рисунок 4 - дисковый биофильтр.

При очистке вода имеет БПК₅ = 20 - 25 мг, концентрация взвеси 20 - 40 мг/л.

Эксплуатация дисковых биофильтров несложна и расход электроэнергии так же мал. Однако следует предотвращать попадание жира и масла на диски. Достоинством является возможность быстрого ввода в эксплуатацию благодаря тому, что через 36 ч их работы развивается микробиальная биопленка максимальной толщины 5 мм.

К недостаткам можно отнести что, что из-за малого расстояния между дисками погружные биофильтры работают надежно при подаче на них концентрированной (до 200 мг БПК₅/л) сточной жидкости, прошедшей механическую очистку. Большое количество биопленки (при высоких нагрузках), оседающей в резервуаре под дисками, препятствует вращению дисков служит причиной их поломки. Кроме того, на их работе отрицательно сказывается залповая гидравлическая нагрузка. [2]

На локальных очистных сооружениях необходимо предусматривать защиту электрооборудования. В частности, в БДФ с тяжеловесными биодисками в момент внезапного выключения, имеет место перегрузка по пусковому моменту в результате чего возможна поломка вала либо выход из строя электродвигателя. Кроме того, при длительном простаивании биодисковых фильтров биопленка, находящейся над свободной поверхностью, подвержена сильному атмосферному воздействию. В этот период окисляется накопленная органика, и если, поступлений субстрата нет, то микроорганизмы переходят на эндогенное дыхание и погибают. Вторая часть биопленки, погруженная в очищаемую жидкость, также находится в неблагоприятных условиях - недостаток кислорода и избыток субстрата способствуют появлению анаэробных микроорганизмов, серобактерий и т.д. [3]

В первой секции биодиски находятся в более нагруженном состоянии по органике, чем в последующих, в результате чего биологическая пленка толще, а в нижних слоях вследствие недостаточного количества кислорода образуются анаэробные микроорганизмы. Подобное развитие биоценоза также наблюдается в верхних слоях классических биофильтров. В биодисках это устраняется увеличением частоты вращения на первом валу, так как при этом усиливаются массообменные процессы между атмосферным воздухом, очищаемой жидкостью, биопленкой и появляется возможность снизить дефицит кислорода. [2,3]

Технологическая схема сооружений «Биодиск» представлена на рисунке 5.

Рисунок 5- принципиальная технологическая схема очистных сооружений «Биодиск». 1 - канализационная станция; 2 - решетка-контейнер; 3- насосы; 4-песковая площадка; 5 - песколовка; 6 - установка «Биодиск»; 7-септик (первичный отстойник); 8 - дисковый барабан; 9 - биозона; 10 - желоб; 11 - электропривод; 12 - вторичный отстойник; 13 - блок доочистки; 14 - утепленное покрытие; 15 - воздух; 16 - ершовая загрузка; 17 - установка УФ-облучения; 18-илоуплотнитель; 19 - электрообогрев; 20 - насос для эжектирования; 21 - эжектор; 22 - насос для откачки грязной воды после регенирации; 23 - циркуляционный насос; 24 -осадок.

После биологической очистки в реакторе смесь очищенной жидкости и отторгнутой избыточной биопленки поступает во вторичный отстойник, наполненный по принципу двухъярусного со временем обработки до 5ч. В септической части избыточная биомасса накапливается и стабилизируется. В случае накопления активной биомассы устраивают дробилку осадка, которая, вращаясь с биоротором, разбивает флотоконденсат, который осаждается в септическую камеру через специально устроенную щель. Часть биологической пленки, имеющий крупные хлопья, отводится в первый бак разложения через специальный впуск, что улучшает условия работы вторичного отстойника вследствие понижения нагрузки по взвешенным веществам. Удаляют осадок два раза в год.

Основная масса удаленных биоразлагаемых загрязнений приходится на первую и вторую секции БДФ. Процесс снижения азота и нитрификациии успешно протекает в третьей и четвертой секциях. Удаление азота достигает 40%,что выше, чем в классических биофильтрах и аэротенках. Однако в очищенных водах присутствуют азотистые соли (биогенные соединения), что требует в некоторых случаях доочистки. Биопленка в первой и второй секциях серого цвета, в третьей и четвертой коричневого. Изменение окраски объясняется распределением зон изъятия загрязнений по системе Кольвица. Первые зоны - грязные, или зоны интенсивной сорбции, а далее - чистая, или зона окислительных процессов, где приток свободного субстрата в основном уже закончен. Кроме окраски изменяются и количества биопленки по длине БДФ: в первых секциях удельная величина биопленки составляет - 2-5 мг/смІ, а в последней - до 0,05. Процессы окисления сопровождаются выделением агрессивных газов с неприятным запахом. При уменьшении нагрузки по БПК и снижение толщины биопленки (менее 5 мг/смІ) запах исчезает. [2]

Высоконагружаемые биофильтры. Конструктивными отличиями высоконагружаемых биофильтров являются большая высота слоя загрузки, большая крупность ее зерен и особая конструкция днища и дренажа, обеспечивающая возможность искусственной продувки материала загрузки воздухом. Междудонное пространство должно быть закрытым, и туда подается вентиляторами воздух. На отводных трубопроводах должны быть предусмотрены гидравлические затворы глубиной 200 мм. Особенностями эксплуатационного характера являются необходимость орошения всей поверхности биофильтра с возможно малыми перерывами в подаче воды и поддержание повышенной нагрузки по воде на 1 м² площади поверхности фильтра (в плане). Только при этих условиях обеспечивается промывка фильтров. Высоконагружаемые биофильтры могут обеспечить любую заданную степень очистки сточных вод, поэтому применяются как для частичной, так и для полной их очистки. Как показали исследования, в одинаковых условиях (одинаковая высота и крупность загрузки, характер загрязнений, степень очистки сточных вод и т. д.) высоконагружаемые биофильтры, по сравнению с капельными, имеют большую пропускную способность по объему пропускаемой через них воды, а не по количеству переработанных (окисленных) загрязнений. Повышенная же эффективность этих биофильтров по извлечению из сточных вод загрязняющих веществ достигается при увеличении высоты слоя загрузки, увеличении крупности зерен загрузки и лучшем воздухообмене. Высоконагружаемый биофильтр представлен на рисунке 5.

Рисунок 6 - Высоконагружаемый биофильтр

1.2.2 Септики

Бытовые хозяйственные стоки из жилого дома (сооружения) по канализационному трубопроводу самотёком поступают в приёмную камеру септика -- зону грубого осадка, где задерживаются плавающие плёнки, жиры, поверхностно-активные вещества и неосаждаемые частицы. Неоседающие вещества, плавающие на поверхности воды, со временем образуют плёнку. Более крупные или твёрдые вещества, попадающие с бытовыми стоками и способные оседать, отсеиваются и скапливаются на дне септика в виде илового осадка. Из приёмной камеры, т. н. септической зоны, бытовые хозяйственные стоки через систему блокиратора поступают в камеру анаэробного брожения -- зону (метантанк).

Для правильной работы системы очистки в септике переходные отверстия блокиратора должны располагаться ниже уровня плавающей плёнки, но выше уровня поступившего осадка. Конструкция сооружения должна иметь достаточно герметичный корпус. Наличие гидрозатворов и блокираторов на входе и выходе в метантанк позволяет поддерживать в септике дефицит свободного кислорода, тем самым обеспечивая анаэробный процесс очистки бытовых хозяйственных стоков.

В метантанке, в реакционной зоне, в первую очередь работают факультативные микроорганизмы, затем метаногенные бактерии. Сам анаэробный процесс проходит в две стадии: -- стадия кислого брожения: углеводы, белки и жиры распадаются до ряда низших жировых кислот: уксусная, масляная, муравьиная и пропиновая кислоты; двуокиси углерода, сероводорода, аммония, различных спиртов и других органических соединений. -- стадия метанового брожения: жировые кислоты, спирты, различные органические соединения, сформировавшиеся на стадии кислого брожения, распадаются до водорода, двуокиси углерода и метана.

После очистки в метантанке бытовые стоки через перепуск поступают в третью секцию септика -- в зону , где органические соединения в результате анаэробных процессов переходят из растворённого состояния во взвешенное, после чего выпадают в осадок. Затем из зоны бытовые стоки поступают в фильтрующие слои почвы для последующей, окончательной доочистки. (Под анаэробными процессами, говоря простым языком, следует понимать переработку органических и неорганических отходов бактериями в ил).[5]



Рисунок 7 - Септик. A - зона грубого осадка; В - камера анаэробного брожения; С - где органические соединения в результате анаэробных процессов переходят из растворённого состояния во взвешенное;

Ground Master 2. Задачей предлагаемого технического решения является создание установки для высокоэффективной и надежной очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, простой в эксплуатации, надежной, долговечной, пригодной к серийному производству. [6]

Эта задача решена за счет того, что устройство биологической очистки сточных вод, содержащее объединенные в одном корпусе блоки: приемник стоков, денитрификатор, при этом приемник стоков расположен в денитрификаторе, выполнен в виде винтообразно закрученной трубы, ориентированной вертикально, и снабжен верхней горловиной, расположенной выше максимального уровня стоков в приемнике стоков и денитрификаторе.

Расположение приемника стоков в денитрификаторе приводит к непрерывности процесса денитрификации и обеспечению оптимальных условий для жизнедеятельности популяции денитрифицирующих бактерий в составе активного ила.

Выполнение приемника стоков в виде винтообразно закрученной трубы, ориентированной вертикально, приводит к повышению эффективности устройства, так как чем дольше пузырек воздуха будет подниматься вверх по трубе, то есть чем выше будет труба, тем больше кислорода из пузырька перейдет в воду путем диффузии, и позволяет совместить максимально возможную длину траектории пузырька и лимитированные линейные размеры локальной очистной установки.

Приемник стоков расположен в денитрификаторе над мелкопузырчатым аэратором и выполнен в виде винтообразно закрученной трубы, вертикально ориентированной. Он имеет верхнюю горловину, расположенную выше максимального уровня стоков в приемнике стоков и денитрификаторе . К верхней горловине подведены патрубок подачи стоков и эрлифт подачи регенерированного ила, выполненный в виде изогнутой трубы, второй конец которой опущен в регенератор ила. Нижний конец трубы приемника стоков 4 оснащен приемником пузырьков аэрации, соединенным по воздуху с компрессором крупнопузырчатым аэратором, выполненным в виде трубы.

Устройство установки Септик Ground Master 2 показано на рисунке 15.

Рисунок 8 - Септик Ground Master 2. 4-приемник стоков, 5-денитрификатор, 6-аэротенк, 8-вторичный отстойник, 7-регенератор ила, объединенные в одном корпусе.

Денитрификатор отделен от аэротенка перегородкой , его объем составляет 1/3 объема аэротенка или общего рабочего объема устройства. В денитрификаторе, помимо указанных приемника стоков , мелкопузырчатого аэратора и крупнопузырчатого аэратора , расположены поплавковый датчик , соединенный через блок управления с компрессором и электромагнитным клапаном, регулирующим поступление воздуха в ответвление воздуховода.

Параллельно перегородке в денитрификаторе вертикально расположен соединенный с воздуховодом эрлифт подачи рабочей среды в аэротенк.

Аэротенк представляет собой прямоугольный резервуар, занимающий 3/4 рабочего объема устройства. В нем расположены регенератор ила , крупнопузырчатый аэратор, мелкопузырчатый аэратор, вторичный отстойник 8.

Регенератор ила выполнен в виде вертикально ориентированной винтообразно закрученной трубы, не достающей до дна корпуса, с верхней горловиной, расположенной выше рабочего уровня воды, и нижней горловиной, находящейся на небольшом расстоянии от дна корпуса. К верхней горловине подведен эрлифт чистой воды, выполненный в виде изогнутой трубы, второй конец которой опущен в воду вторичного отстойника. Из верхней горловины выходит эрлифт подачи регенерированного ила в приемник стоков. Эрлифты и соединены с ответвлением воздуховода. К нижней горловине подведен крупнопузырчатый аэратор, выполненный в виде Г-образной трубы, соединенной с ответвлением воздуховода.[5]

Вторичный отстойник отделен от аэротенка вертикальной стенкой и наклонным дном. Между наклонным дном и вертикальной стенкой корпуса расположена щель, через которую сообщаются объемы аэротенка и отстойника. Здесь же расположены патрубок отвода чистой воды 3 и второй конец эрлифта 19 подачи чистой воды в регенератор ила.

Горизонтальная часть мелкопузырчатого аэратора расположена в придонной части аэротенка, вне зоны действия потоков и между винтообразной трубой регенератора ила и щелью.[6]



1.3 Компактные аэрационные сооружения с взвешенной биомассой для биоочистки сточных вод

1.3.1 Аэротенки

Для очистки малых количеств сточных вод аэротенки не пригодны, поэтому были созданы новые компактные сооружения, обеспечивающие эффективную очистку сточных вод в заданном диапазоне, которые стали широко применяться. К сооружениям такого типа относятся конструкция «Рапид» представленная на рисунке

В основу этого сооружения заложен процесс биологической очистки. В сооружении "Рапид" в одной емкости протекает несколько процессов: аэрация, отстаивание и циркуляция активного ила. Неочищенные сточные воды поступают в аэрационную зону. Процесс изъятия загрязнений осуществляется в ходе интенсивного перемешивания и циркуляции потоков жидкости. Загрязнения переносятся на хлопья активного ила, и биоразлагаемые компоненты потребляются микроорганизмами. Кислород, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, подается в аэратор

Рисунок 9 - Схема процессов протекающих в сооружении «Рапид». 1-подача сточной воды; 2-аэрационная зона; 3-аэраторр; 4-отстойник; 5-дегазационная камера; 6-трубопровод для отвода очищенной воды.

Смесь прореагировавшего активного ила и очищенной (до заданных параметров) сточной жидкости через переливное окно поступает в дегазационную камеру, в которой удаляются излишние пузырьки газа, после чего смесь направляется в отстойник. Конструктивное оформление этой зоны позволяет снизить скорость восходящего потока, в результате чего образуется взвешенный слой, обеспечивающий дополнительную биологическую фильтрацию и более глубокое окисление сорбированного субстрата. Одновременно происходит разделение биомассы и жидкости. Осветленная вода выпускается через трубопровод на обеззараживание. Укрупненные хлопья (из взвешенного слоя) опускаются в осадочную часть и вновь поступают в аэрационную зону для повторной работы. Избыточный активный ил из зоны осаждения отбирается специальным трубопроводом. Циркуляция активного ила обеспечивается градиентом давлений между аэрационной и отстоянной зонами, а также кинематикой течения, вызванной движением пузырьков воздуха из аэратора. [5]

Установки КУ предназначены для очистки сточных вод расходом 12-700 м³/сут (рисунок 10, 11). Установки производительностью 12 и 25 м³/сут изготовляются на заводе в виде единого блока, а производительностью 50-200 м³/сут в виде монтажных элементов, размеры и масса которых позволяют легко осуществить их транспортировку и сборку. Устройство установки КУ-25 представлено на рисунке 10.[7]

Рисунок 10 - Установка КУ-25. 1-распределительные лотки; 2-аэрационная зона; 3-дырчатые трубы; 4-мостик для обслуживания; 5-сборный лоток; 6-отстойная зона; 7-эрлифт; 8-отводящий патрубок; 9-отверстие с регулируемыми водосливами; 10-воздуховод; 11-подводящий патрубок.

Установки 12-200 м³/сут конструктивно выполнены в виде аэротенков-отстойников с принудительным возвратом активного ила. Установки производительностью 12 м³/сут оборудованы механической системой аэрации, остальные пневматические. [7]

Установки КУ, работающие по методу полного окисления, рассчитаны на очистку бытовых сточных вод при норме водоотведения 200 л/сут на одного человека, то есть концентрация загрязнений в сточных водах составляет по БПК_П 375 мг/л, а по взвешенным веществам 325 мг/л. При более высоких концентрациях загрязнений пропускная способность установки должна быть пересчитана и обратно пропорциональна концентрации загрязнений.

В установку типа КУ-12 включаются решетки с прозорами с ручной очисткой или решетка-дробилка РД-100 и аэротенк-отстойник. Аэратор роторного типа с горизонтальной осью вращения. Заглубления аэратора может изменяться от 5 до 15см.

Устройство установки КУ-12 показано на рисунке 8.

Рисунок 11 - Установка КУ-12.1-подающий патрубок; 2-решетка; 3-корзина для сбора отбросов; 4-привод аэратора; 5-зона аэрации; 6-отстойная зона; 7-сборный лоток; 8-отводящий патрубок; 9-крышка; 10-мостик для обслуживания; 11-аэратор под кожухом.

Установки с аэротенками типа «БИО». Очистные сооружения типа БИО, предназначена для полной биохимической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод в режиме продленной аэрации. Установки БИО, представляющие собой аэротенки - отстойники с пневматической аэрацией.

В ходе дальнейшей унификации были разработаны установки БИО-25м,50,100 и состоящие из одной типовой секции.[7]

Технологическая схема установки БИО представлена на рисунке 12.

Рисунок 12- Установка БИО. 1-впуск сточных вод; 2-впуск очищенных сточных вод; 3-воздуховод;4-аэратор из дырчатых труб; 5-регулируемое отверстие; 6-зубчатый водослив.

Установка работает следующим образом. Сточная вода, поступающая в камеру аэрации через решетку в верхней части аэрационной камеры, смешивается с активным илом, аэрируется. Из камеры аэрации иловая смесь направляется через регулируемое отверстие в щель, которая образована двумя наклонными перегородками и выполняет роль воздухоотделителя. Осветленные сточные воды далее проходят через взвешенный слой активного ила во вторичном отстойнике и удаляются через водослив. Осевший активный ил и всплывшие поверхность воды в отстойнике комки ила засасываются обратно в аэрационную камеру.[8]

Аэрационная камера установки БИО рассчитана на нагрузку по БПК₅ 70 г/м³ сутки при средней дозе ила 3-4 г/л. В состав очистных сооружений входят кроме аэрационной установки вспомогательные здания, которые включают помещения воздуходувок, хлораторную и контактный бассейн. При производительности более 500м³ в сутки в здании имеются дополнительное помещение для решетки-дробилки ПД-200.

Избыточный активный ил удаляется из установок БИО 2-З раза в год, ассенизационной машиной. В зимнее время установки утепляются щитами из досок для предотвращения охлаждения иловой смеси. При надлежащей эксплуатации установки обеспечивают очистку по БПК и взвешенным веществам днем на 90-95%. Для доочистки сооружаются биологические пруды с естественной аэрацией. Обеззараживают очищенные сточные воды лишь при опасности распространении эпидемии. [7]

Установки КУО с механическими аэраторами. Разработаны модификации данного типа установок различных модификаций. Установка КУО-25 (рисунок 12) монтируется на листе сваркой двух металлических элементов. На входе сточных вод в установку вмонтирована решетка с ручной очисткой. Аэрационная камера со швеллерным аэратором АИ-1М рассчитана на режим полного окисления органических загрязнений сточных вод при низких нагрузках на активный ил (до 0,2 БПК₅ ила в сутки). Вторичный отстойник вертикального типа имеет взвешенный слой активного ила, возврат которого осуществляется с помощью подсоса импеллерным аэратором. На входе из установки смонтированы контактный резервуар, в который могут быть поданы раствор хлорной извести или хлорная вода, и установка для прямого электролиза очищенных сточных вод.

Рисунок 12 - Установка заводского изготовления типа КУО-25. 1-электрообезжараживающая установка; 2-корпус блока; 3- лоток сбора осветленных вод; 4-мостик для обслуживания; 5-аэрационная камера; 6-трубопровод возвратного ила; 7-аэратор; 8-вторичный отстойник.

Установка КУО-25 монтируется на листе сваркой двух металлических элементов. На входе сточных вод в установку вмонтирована решетка с ручной очисткой. Аэрационная камера со швеллерным аэратором АИ-1М рассчитана на режим полного окисления органических загрязнений сточных вод при низких нагрузках на активный ил (до 0,2 БПК₅ ила в сутки). Вторичный отстойник вертикального типа имеет взвешенный слой активного ила, возврат которого осуществляется с помощью подсоса импеллерным аэратором. На входе из установки смонтированы контактный резервуар, в который могут быть поданы раствор хлорной извести или хлорная вода, и установка для прямого электролиза очищенных сточных вод.

Установка КУО-50 является аэротенком - отстойником, без принудительного возврата активного ила. По бокам установки расположены две зоны отстаивания. До поступления на установку сточные воды проходят решетку в песколовку.[5]

Устройство установки КУО-50 показано на рисунке 13.



Рисунок 13 - Компактная установка КУО-50. 1-падающий трубопровод сточной жидкости; 2-вторичный отстойник; 3-аэрационная камера; 4-импеллерный аэратор; 5-отводящий лоток очищенной жидкости; 6-трубопровод для удаления избыточного ила.

Камера аэрации с импеллерным аэратором АИ-1М расчитаны на режим полного окисления. Концентрация активного ила может достигать 4г/л. Возврат активного ила производится через нижнюю щель под действием силы тяжести, и подсоса циркуляционного потока в аэрационной камере. Осветленные сточные воды, прошедшие через слой взвешенного ила отводятся лотками на обеззараживание. [7]

1.4 Современные изобретения, предназначенные для очистки сточных вод

Изобретение (№ патента RU 2367620) относится к установкам, сочетающим биологическую очистку с процессом мелкопузырчатой аэрации (искусственной подачи воздуха) для окисления составляющих сточной воды, и предназначено для глубокой биологической очистки сточных вод.

На рисунке 14 показано устройство изобретения № патента RU 2367620.



Рисунок 14 - Изобретение (№ патента RU 2367620)

В цельнонесущем корпусе 1 размещены приемная камера 2 с подводом сточных вод, камера аэротенка 3, вторичный отстойник 4 и стабилизатор активного ила 5. Приемная камера 2 содержит фильтр грубой очистки 9 и средство его обдува 6, поплавковые датчики уровня 10-12, эрлифт 14 перекачки сточных вод, посредством которого она сообщается с камерой аэротенка 3, и насос 13 перекачки залповых притоков. В приемной камере 2 осуществляется биологическая очистка. Затем смесь воды и ила перекачивают во вторичный отстойник 4, где размещен жироудалитель, эрлифт 15 для перекачки жировой пленки в аэротенк 3 и успокоительный цилиндр 17, в неаэрируемом пространстве которого активный ил отделяется от воды. Очищенная вода выводится через выходной патрубок 23. Активный ил из придонной зоны вторичного отстойника 4 поступает в камеру стабилизатора активного ила 5, снабженную промежуточной перегородкой 20, образующей дополнительную камеру 24 успокоителя ила. Перегородка 20 состоит из наклонной верхней и вертикальной нижней частей, установленных с образованием свободного пространства. Дополнительная камера 24 сообщается посредством перелива 21 с основной камерой стабилизатора активного ила 5 и с приемной камерой 2. При поступлении залповых притоков включается насос 13 от поплавкового датчика 12 и насос перелива 25. Вода, находящаяся в верхней части камеры 24, выводится в камеру аэротенка 3 и затем - во вторичный отстойник 4. Изобретение позволяет обеспечить простоту, компактность, надежность и экологическую безопасность, увеличить срок эксплуатации установки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.[9]

Известна из патента РФ №2162062, кл. C02F 3/00, 1995 установка для осуществления очистки сточных вод биологическим путем, содержащая уравнивающий резервуар с подводом сточных вод и насосом сырой воды для подачи ее из уравнивающего в активационный резервуар, включающий подвод воздуха и отвод во вторичный отстойник, снабженный насосом для откачивания ила из вторичного отстойника в активационный резервуар, выпускное отверстие, при этом в активационном резервуаре размещен поплавковый выключатель минимального и рабочего уровня сточных вод для обеспечения прекращения процесса активации и включения насоса ила для перекачивания ила из активационного резервуара в уравнивающий резервуар и выключения насоса ила и обеспечения возобновления процесса активации при достижении в уравнивающем резервуаре рабочего уровня сточных вод.[9]

К недостаткам данной установки следует отнести низкую производительность и недостаточно высокое качество очистки.

Известна из патента РФ №45380, кл. C02F 3/00, 2005 установка для биологической очистки бытовых канализационных стоков, содержащая технологические камеры, включая уравнительную и активационные камеры, датчики уровня, систему аэрации прямого и обратного циклов очистки с не менее чем двумя компрессорами, подключенными к насосам и аэраторам, расположенным в технологических камерах, которая подключена к блоку управления с возможностью обеспечения прямого и обратного циклов, при этом установка дополнительно снабжена системой аварийного сброса в виде установленного в уравнительной камере датчика аварийного уровня и насоса аварийного сброса, подключенного к аварийному насосу. Кроме того, установка снабжена вторичным отстойником и камерой стабилизации ила.

Данная известная установка принята в качестве ближайшего аналога. К ее недостаткам относится недостаточно высокое качество очистки, сложная и высокая по стоимости система управления, усложненная конструкция самой установки.

Технической задачей, для решения которой предназначено предлагаемое изобретение, является разработка и создание установки для глубокой биологической очистки сточных вод.

Установки для глубокой очистки вод: обладают простой, не сложной в управлении и компактной конструкцией, высокими надежностью и сроками эксплуатации и являющейся экологически безопасной.

Это же является и техническим результатом, к которому можно добавить обеспечение высокого качества очистки при любых объемах, поступающих в установку сточных вод, особенно при поступлении так называемых залповых притоков, имеющих пиковые, запредельные значения по объемам поступления.

Решение указанной технической задачи обеспечивается тем, что предлагаемая установка представляет собой емкость, содержащую корпус, размещенные в корпусе приемную камеру с подводом сточных вод, камеру аэротенка, вторичный отстойник с выводом очищенной воды и стабилизатор активного ила, при этом приемная камера сообщается посредством эрлифта с камерой аэротенка, содержит фильтр грубой очистки и средство его обдува, поплавковые датчики уровня и насос перекачки сточных вод, во вторичном отстойнике размещен жироудалитель и насос для перекачки жировой пленки в аэротенк, причем приемная камера, аэротенк и стабилизатор активного ила снабжены аэраторами, подвод воздуха к которым, а также насосам, установленным в приемной камере, аэротенке и вторичном отстойнике осуществляется от, по меньшей мере, двух компрессоров, камера стабилизатора активного ила снабжена промежуточной перегородкой, образующей дополнительную камеру успокоителя ила, при этом указанная перегородка состоит из двух - верхней и нижней частей, установленных с образованием свободного пространства между ними, причем верхняя часть установлена наклонно, а нижняя часть вертикально, при этом в приемной камере размещен насос для перекачки залповых притоков. [9]

Установка работает по следующей схеме. Сточные воды поступают в приемную камеру 2 самотеком, где все крупные фракции начинают разбиваться интенсивной аэрацией. В приемной камере происходит отделение органической части стоков от неорганической и слабое воздействие активного ила на сточную воду, при этом твердые, неразлагаемые частицы оседают в придонную часть камеры, где, контактируя с минеральным осадком, образуются пассивный осадок. Затем мелкие фракции проходят фильтр грубой очистки 9 и посредством эрлифта (мамут-насоса) 14 стоки перекачиваются в камеру аэротенка 3.

В этой камере происходит интенсивное воздействие активного ила на стоки и осуществляется биологическая очистка стоков. Затем смесь воды и ила, подвергнутая очистке, перекачивается во вторичный отстойник 4, где в успокоительном цилиндре 17, в спокойном состоянии, в неаэрируемом пространстве происходит отделение активного ила от воды под действием гравитации, при этом ил поступает в придонную часть вторичного отстойника, а вода через дополнительный фильтр (на фигурах не показан) поступает на выходной патрубок 23.

В этот момент жировая пленка, образовывающаяся во вторичном отстойнике 4, посредством эрлифта 15 возвращается обратно в камеру аэротенка 3. Активный ил из придонной части установки поступает с помощью эрлифта (мамут-насоса) в стабилизатор активного ила 5, где происходит отделение старого (более тяжелого) активного ила от молодого (более легкого). Молодой ил перетекает в приемную камеру, а из нее обратно в камеру аэротенка.

Стабилизатор активного ила разделен промежуточной перегородкой 20, которая состоит из двух - верхней и нижней частей, установленных с образованием свободного пространства между ними, причем верхняя часть установлена наклонно, а нижняя вертикально. Посредством указанной перегородки создается дополнительная камера 24, сообщающаяся переливом 21 (фиг.1) как с основной камерой стабилизатора ила 5, так и с приемной камерой 2, при этом в указанной дополнительной камере 24, в верхней ее части, постоянно находится очищенная вода, причем наличие указанной перегородки позволяет исключить вымывание активного ила из указанной камеры при работающем технологическом оборудовании установки.

Таким образом, обеспечивается непрерывный замкнутый цикл работы установки, благодаря которому станция очищает сточные воды на 98%.

Отработанный активный ил удаляется один раз в три-четыре месяца при помощи мамут-насоса.

При недостаточном количестве стоков, когда их уровень в приемной камере 2 достигает заранее установленного минимума, срабатывает поплавковый датчик 10, который включает компрессор аэрационной подсистемы обратного цикла и переключает установку в фазу рециркуляции (обратный цикл). В этой фазе производится аэрация приемной камеры и откачка ила из аэротенка 3 эрлифтом 19 в стабилизатор активного ила 5, где происходит разделение активного ила на фракции, при этом легкий наиболее активный ил направляется вместе с оставшейся водой обратно в приемную камеру, а более тяжелый старый ил оседает в придонную часть стабилизатора. Когда уровень жидкости в приемной камере достигнет рабочего верхнего значения, поплавковый датчик 11 включает компрессор аэрационной подсистемы прямого цикла и установка начинает работать в режиме прямого тока жидкости.

При поступлении в установку залповых притоков сточных вод от поплавочного датчика 12 включается насос 13 залповых притоков и одновременно с ним начинает работу насос перелива 25, установленный в дополнительной камере 24 стабилизатора активного ила 5. Находящаяся в верхней части камеры 24 очищенная вода выводится в камеру аэротенка 3 и оттуда во вторичный отстойник 4.

После того как залповые выбросы будут переработаны, насос 13 отключится и установка начинает работать в режиме описанной выше фазы рециркуляции.[9]

Установка для глубокой очистки сточных вод от орагнических веществ и солей аммонийного азота. Исходная загрязненная сточная вода после обработки в блоке механической очистки (мелкопрозорчатые решетки и песколовка) по подводящему трубопроводу поступает на биофильтр первой ступени в распределительную систему. Сюда же перекачивается насосной станцией рециркулирующая вода с биопленкой из отстойников и по системам рециркуляции и . Смесь равномерно распределяется по поверхности аноксидной зоны , загруженной плоскостной жесткой засыпной загрузкой с пористостью 70%, высота зоны - 3 м. Для создания благоприятных условий проведения процессов денитрификации при дефиците кислорода воздух в аноксидную зону поступает через отводящий патрубок устройства для сбора воды от аноксидной зоны, имеющий площадь 0,7% от площади орошаемой поверхности. Кроме того количество воздуха в зоне 5 может регулироваться с помощью вентиляционных окон с жалюзями . Из сборного устройств сточная вода через распределительное устройство направляется в аэробную зону, загруженную блоками из плоскостного материала пористостью 95%.[10]

Схема установки представлена на рисунке 16.

Рисунок 16- Установка для глубокой очистки сточных вод. 1-решетки; 2-подводящий трубопровод; 3-биофильтр первой ступени; 4-распределительная система; 5,15- аноксидная зона; 6,16- оборудование технических зон; 7- через отводящий патрубок; 8-распределительное устройство; 9,11,17,19-вентиляционные окона с жалюзями; 10,18- аэрация зоны; 12,20- промежуточный отстойник; 13,23- насосная станция; 14- биофильтр второй ступени; 21,22- система рециркуляции; 24-отвод для органической подпитки биопленки; 25,26,26-трубопровод.

Высота зоны не менее 4х метров. В аэробной зоне происходят процессы нитрификации с отдувкой газообразного азота. Аэрация зоны производится естественным путем с забором воздуха через вентиляционные окна и выпуском через вентиляционные окна с жалюзями. Площадь нижних и верхних окон одинакова и составляет 12% от площади орошаемой поверхности. Очищенная на первой ступени сточная вода осветляется от отработанной биопленки в промежуточном отстойнике и перекачивается насосной станцией на биофильтр второй ступени в аноксидную зону . Туда же подается небольшая часть исходной воды по отводу для органической подпитки биопленки с денитрифицирующими микроорганизмами. В биофильтре второй ступени происходят те же процессы очистки воды, что и на первой ступени. Из аноксидной зоны сточная вода перетекает в аэробную зону и далее в отстойник, где осветляется от отработанной биопленки и выводится из установки по трубопроводу. Рециркулирующая сточная вода в смеси с биопленкой перекачивается насосной станцией из отстойников и по системам рециркуляции и в аноксидную зону биофильтра в количестве 100% от поступающего стока. Часть отработанной биопленки удаляется из отстойников по трубопроводам.

Таким образом отвод обеспечивает подачу небольшого количества исходной сточной воды (около 20%) в аноксидную зону биофильтра второй ступени за счет чего увеличивается количество питания для денитрифицирующих микроорганизмов биопленки и повышается окислительная мощность биофильтра второй ступени с улучшением качества очистки сточной воды от органических загрязнении и солеи аммонийного азота.

Промежуточный отстойник снижает нагрузку на биофильтр второй ступени по взвешенным веществам (отработанной биопленке), что предупреждает заиление аноксидной зоны. Рециркуляция сточной воды с биопленкой из отстойника дает возможность уменьшить объем рециркулирующей воды из отстойника в 2-2,5 раза и этим улучшить гидравлический режим работы отстойника и повысить эффективность осветления очищенной воды от взвешенных веществ.

Оборудование технических зон в биофильтрах, оснащенных вентиляционными окнами с жалюзями, позволяет регулировать кислородный режим в зонах и этим обеспечивать их оптимальную окислительную мощность, а патрубок сборного устройства 7 с площадью сечения 0,7% от площади верхнего слоя загрузки ограничивает минимально необходимое количество кислорода в аноксидных зонах. Наличие технических зон упрощает эксплуатацию установки и позволяет регулировать технологический процесс очистки сточной воды.

Полезная модель относится к установкам, сочетающим биологическую очистку с процессом мелкопузырчатой аэрации (искусственной подачи воздуха) для окисления составляющих сточной воды и предназначена для глубокой биологической очистки сточных вод. Технической задачей, для решения которой предназначена предлагаемая полезная модель, является разработка и создание установки для глубокой биологической очистки сточных вод, обладающей простой, не сложной в управлении схемой работы и компактной конструкцией, высоким сроком эксплуатации и являющейся экологически безопасной. Это же является и техническим результатом, к которому можно добавить обеспечение высокого качества очистки. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что предлагаемая установка, представляет собой емкость, содержащую цельнонесущий корпус, размещенные в корпусе приемную камеру с подводом сточных вод, аэротенк, вторичный отстойник и стабилизатор активного ила, при этом приемная камера содержит фильтр грубой очистки и средство его обдува, датчики уровня и насос перекачки сточных вод, во вторичном отстойнике размещен жироотделитель для перекачки жировой пленки в аэротенк и обдув, причем приемная камера и аэротенк снабжены аэраторами, подвод воздуха к которым, а также насосам, установленным в приемной камере, аэротенке и вторичном отстойнике осуществляется от, по меньшей мере, двух компрессоров, размещаемых внутри или снаружи корпуса емкости.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что предлагаемая установка, представляет собой емкость, содержащую корпус, размещенные в корпусе приемную камеру с подводом сточных вод, аэротенк, вторичный отстойник и стабилизатор активного ила, при этом приемная камера содержит фильтр грубой очистки и средство его обдува, датчики уровня и насос перекачки сточных вод, во вторичном отстойнике размещен жироотделитель и продувка вторичного отстойника, причем приемная камера и аэротенк снабжены аэраторами, подвод воздуха к которым, а также насосам, установленным в приемной камере, аэротенке и вторичном отстойнике осуществляется от, по меньшей мере, двух компрессоров, размещаемых внутри или снаружи корпуса емкости.

Установка для глубокой очистки сточных вод содержит емкость, цельнонесущий корпус которой имеет прямоугольную форму и снабжен ребрами жесткости. Стенки корпуса выполнены из вспененного полипропилена.

Корпус разделен на рабочие камеры - приемную, в которой происходит первичная очистка от крупных фракций и их слабое окисление активным илом; камеру аэротенка, являющейся основной камерой очистки, в которой происходит интенсивное окисление стоков без крупных фракций; вторичный отстойник, в котором происходит отделение рабочего активного ила от чистой воды и стабилизатор активного ила (камера, в которой накапливается отработанный активный ил).

В приемной камере установлены аэратор и фильтр грубых нечистот 8, а также средство обдува фильтра, которое на рисунке не показано. Также в этой камере размещены поплавковые датчик и датчик рабочего и аварийного уровней стоков соответственно.

Таким образом, обеспечивается непрерывный замкнутый цикл работы установки, благодаря которому станция очищает сточные воды на 98%.

В случае переполнения (стоками) приемной камеры установки выше аварийного уровня, срабатывает поплавковый датчик , который сигнализирует о переполнении стоками приемной камеры установки.[10]

1.5 Установки по сжиганию осадка

Сжигание осадков представляет собой наиболее сложный и дорогостоящий способ обработки с целью полной ликвидации осадков. К этому способу иногда прибегают за рубежом (США, ФРГ), когда отсутствует всякая возможность использования осадков.

С гигиенической точки зрения этот способ заслуживает внимания, так как в результате сжигания получается абсолютно безвредный продукт (зола). С технической стороны эта идея в некоторых случаях может быть оправдана при использовании тепловой энергии для получения пара, горячей воды, механической или электрической энергии.

Установки, осуществляющие термическую сушку и одновременно работающие на режиме полного сжигания осадков, могут быть удобны при эксплуатации, когда возникают затруднения в отношении использования сухих осадков или хранения их.

Степень пригодности осадков для получения тепловой энергии при сжигании зависит главным образом от содержания органических веществ и воды в них.

Для подогревания 1 кг воды до температуры 100° С требуется 100 кал, а для превращения ее в пар (при ^=100°С)--536, всего 640 кал. Абсолютный тепловой эффект I кг сухого вещества в осадках равен примерно 4000 кал. Если взять 100 кг осадков, содержащих 90% воды, то для испарения ее потребуется 90-640 = 57 600 кал; тепловой эффект сухого вещества при этом даст лишь 10 - 4000 = 40 000 кал, т. е. на 17 000 кал меньше, чем расходуется топлива на испарение воды.

Из примера ясно, что при таком содержании воды в осадках тепловой эффект невозможен. Для получения избыточного тепла осадки необходимо подсушить

Следовательно, для осадка, содержащего 10 кг сухого вещества (дающих 40 000 кал), избыток тепла появляется, начиная с осадков влажностью 80% и меньше. При подсушивании до влажности 50--60% и ниже тепловой эффект повышается незначительно.

Содержащиеся в осадках жировые вещества дестиллируются и осаждаются в менее нагретых местах печей при температуре около 300°С (т. е. до достижения температуры сжигания). Являясь источником выделения зловонных газов, они вместе с тем понижают тепловой эффект сжигаемых осадков.

...