Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Необходимость 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.

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 поселения, районы и другие, стали пользоваться биологической чисткой.

При этом учитывали малотоннажный характер объема, используются сооружения механической и биологической очитки как в природных, так и в искусственных условиях

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

Фильтрующие колодцы

Рисунок 1- Схема фильтрующего колодца

Для очистки сточных вод от небольших объектов с расходом до 1мі/сут песчаных и супесчаных грунтах применяются фильтрующие колодцы (рисунок1). 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.

Песчано-гравийные фильтры.

Рисунок 2- Песчано-гравийный фильтр.

Фильтры (рисунок 2) устраиваются в водонепроницаемых или слабофильтрующих грунтах. 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 1-1,5м, 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 1м оросительных труб, которые принимаются равной 80-100 л/сут

Фильтрующие траншеи

Рисунок 3 - фильтрующие траншеи

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

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 0,5-1м (зимой глубина слоя может увеличиваться до 0,5м). Биологические пруды с искусственной аэрацией применяются при расходе до 15тыс 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, подаваемые 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 Сооружения биологической очистки сточных вод в искусственных эконосителях

В в искусственных эконосителях проводится биологическая очистка сточных вод в созданном фильтрующем материале (слое). Перед подачей на биофильтры сточные воды должны пройти механическую очистку в септиках (при производительности до 23 мі/сут) или в решетках, песколовках и двухъярусных отстойниках. БПК_ПОЛН сточных вод, подаваемых на биофильтры полной биологической очистки, не должны превышать 250 мг/л.



При большем значении БПК следует предусматривать рециркуляцию сточных вод.

Биофильтры

Рисунок 4 - Дисковый биофильтр

На малых очистных сооружениях рекомендуется применять плоскостные или погружные биофильтры, располагая их в закрытых помещениях.

Плоскостные биофильтры применяются с загрузкой блоками из поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола и других жестких пластмасс, способных выдержать температуру от 6-30 єc без потери прочности. Биофильтры проектируются круглыми, прямоугольными и многогранными в плане. Рабочая высота принимается не менее 4м в зависимости от требуемой степени очистки. В качестве загрузочного материала могут применяться также: асбестоцементные плиты, керамические изделия (кольца Рашига, керамические блоки) 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.

Для осветления биологически очищенной сточной воды за биофильтром предусматривают вертикальные отстойники с временем пребывания 0,75ч. Масса избыточной биологической пленки принимается равной 28 кг по сухому веществу на 1 человека в сутки, влажность пленки 96%.

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 3м., 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 (рисунок 4) 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 0,6-3м, 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.

Широко применяются дисковые биофильтры во Франции для населенных пунктов от 150-1000 человек.

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, тем самым вызывая отмирание биопленки. Достоинством является возможность быстрого ввода в эксплуатацию благодаря тому, что через 36ч. их работы развивается микробиальная биопленка максимальной толщины 5мм.

К недостаткам можно отнести что, что из-за малого расстояния между дисками погружные биофильтры работают надежно при подаче на них концентрированной (до 200 мгБПК₅/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.

В целом, несмотря на некоторые недостатки, дисковые биофильтры являются перспективным типом сооружений, способным конкурировать с аэротенками при очистке малых расходов сточных вод.

Диски обычно погружены в очищаемую жидкость до 0,45м. (30-45%), бывает до 0,75м. Объем биодисковых фильтров и его основные геометрические параметры определяются характеристиками исходной жидкости. Вращаются диски электроприводом. В зависимости от мощности сооружения могут быть варианты размещения и применения технологических или иных схем оборудования. Принцип действия данного сооружения биологической очистки таков: диски (биомодули) основной компонент сооружения находится в постоянном вращательном движении, причем их поверхность покрывается биологической пленкой, аналогичной по своим функциональным назначениям активному илу, которая находится в прикрепленном состоянии. Толщина её определяется, в основном, характеристиками очищаемых сточных вод, материалом загрузки в пределах 1-4мм. В среднем эта величина эквивалентна концентрации иловой смеси до 10000мг/л если бы это была биомасса. Загрязнения изымаются прикрепленной биологической пленкой и отторгнутой, находящейся во взвешенном состоянии под воздействием кинематики течения жидкости.

Процесс изъятия загрязнений осуществляется при контакте субстрата с поверхностью биопленки за счет адгезии, сорбции, диффузии, деструкции. Поэтому, биологическая пленка представляет собой сложную многокомпонентную структуру, состоящую из самих собственно микроорганизмов и загрязнений органического и минерального происхождения, растворенных и нерастворенных. В процессе разрушения биоразлагаемых компонентов принимают участие ферменты, соответствующие обрабатываемым веществам и ускоряющие превращение сложных высокомолекулярных структур до состояния, пригодного к употреблению микроорганизмами. Далее, в клетке микроорганизма происходит окисление полученного органического субстрата с участим кислорода. Энергия, полученная в результате окисления, расходуется на поддержание жизненных функций клетки, ее деление. Часть энергии выделяется в виде тепла. Таким образом, в результате окислительных процессов идет быстрое потребление легкоокисляемых веществ, образование нового клеточного вещества и выделение продуктов разложения. Одновременно в биологической пленке накапливаются трудноокисляемые соединения и вещестства минерального происхождения. Если учесть, что массообменные провесы между прикрепленным биоценозом и загрязнениями в биодисковых фильтрах протекает интенсивнее, то и время обработки сточных вод значительно меньше чем в системах с активным илом. В результате этого при одинаковых категориях обрабатываемых сточных вод и заданном эффекте очистки время аэрации в БДФ составляет 60...90 мин., а в аэротенках около 6 ч.(городские сточные воды).Следует отметить, что интенсивность массообменных процессов в БДФ определяет скорость прироста и отторжения биопленки. В БДФ при создании оптимального гидродинамического режима отторгнутая биопленка продолжает работать аналогично активному илу, т.е. в сооружении совмещаются два режима удаления загрязнений - за счет прикрепленной и диспергированной биомассы, что увеличивает окислительную мощность аппарата.

Биодисковые фильтры компактны, конструктивно просты, устойчивы к различного вида перегрузкам, имеют низкие удельные энергозатраты. Кроме того, при устройстве этих биофильтров практически нет необходимости в устройстве насосной станции, так как гидравлические потери в сооружении незначительны. На эффективность работы сооружения не сказываются кратковременные перебои в подаче электроэнергии. При проектировании важным является выбор материала и конструктивное оформление загрузки. Наиболее просты в изготовлении и доступны пластинчатые диски из пластмассы, асбестоцемента и алюминия. Кроме того, имеются барабаны в виде полых цилиндров, наполненных синтетическими отходами (куски пеностекла, пенополистирола, обрезки пластмассы и т.д.) эксплуатируется ряд установок с пластинчатыми алюминиевыми дисками для очистки сточных вод промышленных объектов, но они имеют большие инерционные нагрузки в момент пуска и внезапной остановки, что в некоторых случаях выводит из строя двигатель. Диски совместно с биологической пленкой большую массу, что увеличивает энергопотребление и возможность механических поломок. Диски не сбалансированы, наблюдается коробление, искривление, а это снижает надежность работы всей системы. С технологической точки зрения пластинчатые алюминиевые диски не обеспечивают интенсивного перемешивания отторгнутой биопленки. В результате ухудшается обмен, и диспергированная биомасса откладывается в днище сооружения. Накопление уплотнение образующегося осадка приводит к поломке дисков, вторичному загрязнению очищаемой жидкости (в результате анаэробного окисления осадка), к понижению окислительной мощности и эффективности установки.

В конструктивном отношении принят ряд схем расположения биодисковых фильтров и самих дисков по отношению к движущейся жидкости. Так при высоких исходных значениях БПК сточных вод секции биодисковых фильтров следует устраивать по многоступенчатой схеме с промежуточным вторичным отстаиванием. В данном случае секции работают в последовательном режиме случае низких концентраций и больших расходов биодисковые фильтры следует устраивать в одну ступень по параллельной схеме работы. Одна ступень БДФ должна включать 3-4 секции.

Оси валов загрузочного материала можно располагать параллельно перпендикулярно очищаемой жидкости. В большинстве случаев применяется поперечное размещение вала. При устройстве полых барабанов следует добиться плотного заполнения материала. В биодисковых фильтрах (с поперечным валом по отношению к потоку) гидродинамический режим течения наиболее близок к так называемой ячеечной модели, при которой каждая секция может рассматриваться как реактор полного смещения, а сооружение в целом как реактор-вытеснитель. Чем больше секций, тем ближе процесс к режиму идеального вытеснения. На практике возможно обратное перемещение жидкости, т.е. циркуляция из последней секции в предыдущую, что может быть связано с колебаниями расхода, характером течения, обусловленным конструктивным оформлением дисков.

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.

Следует учитывать тот фактор, что биодиски являются аэрирующим устройством и одновременно выполняют функции мешалки, объекта сорбции окисления загрязнений. 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. Скорость внесения кислорода в среду его потребления зависит от диаметра дисков, их шероховатости и конструкции степени погружения и частоты вращения. Между диаметром диска и его вращения существует функциональная зависимость. Изменение этих отношений сказывается на гидродинамике сооружения и переносе кислорода. Но увеличение частоты вращения имеет границы, ибо наступает момент, когда происходит стирание биопленки и мощное разбрызгивание жидкости. Как показывает опыт, работа биодисков в подобном режиме практически не увеличивает скорость изъятия загрязнений, а с точки зрения энергетики является неприемлемой. Установлено, что значение оптимальной частоты вращения возрастает с увеличением начальной концентрации загрязнений и не влияет на процесс очистки при достижении максимальной скорости изъятия загрязнений.

Компактность БДФ и низкие гидравлические потери дают возможность блокировать их с другими очистными сооружениями. Компактная установка (рисунок 5) работает следующим образом. Неочищенные сточные воды поступают в септик отстойник, где при длительном времени пребывания (трое суток), анаэробных условиях разлагаются высокомолекулярные соединения.



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

Вода стабилизируется и усредняется по всем параметрам. Накопившийся осадок периодически удаляется из сооружения. Толщина слоя осадка не должна превышать 0,5м. Каждый кубометр очищаемой жидкости в среднем содержит 79гр. веществ, образующих осадок. Таким образом, предварительно обработанные сточные воды поступают в первичный отстойник со временем разделения 4ч., что обеспечивает практически полное выпадение в осадок нерастворимых взвешенных веществ. Затем специально устроенными ковшами-черпалками очищаемая жидкость в подается в первую секцию биодисков и проходит последующие секции. В качестве загрузки использованы гофрированные полиэтиленовые диски диаметром 0,47м. Погружение в очищаемую жидкость составляет около 40% поверхности диска. Удельная площадь поверхности загрузки приблизительно 170 мІ/м3.

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. Один из вариантов применения биороторов в аротенках с целью интенсификации процессов биологической очистки представлен на. Такая принципиальная схема может быть использована при очистке малых и средних количеств от слабо до сильно концентрированных сточных вод. Как известно, одним из недостатков аэротенков с активным илом является использование большого количества сжатого воздуха с низким КПД. Гидродинамический режим классического сооружения таков, что активный ил беспрепятственно выносится потоком очищаемой жидкости, не исчерпав своей сорбционной емкости. Такой режим снижает эффективность работы биореакторов и его пропускную способность. Во избежание этого была разработана технологическая схема.

Рисунок 6 - Биобарабан

Интенсификация процесса биологической очистки в аэротенках достигается устройством в них биобарабанов (рисунок 6), применяемых в БДФ. В результате в объеме аэротенка образуется прикрепленный биоценоз в соответствии с зонами изъятия загрязнений, что, как известно, интенсифицирует процесс биологической очистки. Кроме того, в аэрационном объеме увеличивается удельное содержание биомассы (прикрепленной и диспергированной).

Отторгнутая биопленка продолжает работать в режиме активного ила, одновременно окисляя накопившиеся и сорбируя новые загрязнения. Таким образом, биопленка - активный ил имеет возможность более полно исчерпать свою сорбционную емкость.

Применение биомодулей уменьшает подачу сжатого воздуха и улучшает гидродинамическую обстановку в объема аэротенка. Процесс перемешивания происходит интенсивно и эффективно в том случае, если загрузочный материал не из перфорированных объемных дисков.

Перфорированные диски могут быть заменены биобарабанами, наполненными кусками или блоками шероховатых материалов (пеностекло, пенополистирол и т.д.). Однако, в биобарабанах лучше использовать перфорированные блоки, размещенные так, чтобы оси отверстия совпадали с осью вала.

Представлены сооружение (рисунок 7) работает следующим образом: осветленные сточные воды по трубопроводу (l) подаются в аэрационннй бассейн. Установленные биомодули рассчитывают, учитывая длину вала и диаметр диска в соотношении с конструктивным оформлением аэротенка, и в зависимости от расхода сточных вод.

Частота вращения биомодулей около 4 об/мин. Частично биомодули вращаются за счет энергии всплывающих пузырей воздуха, улавливаемых специально устроенными по периферии дисков емкостями.

Кроме того, эти устройства способствуют лучшему перемешиванию жидкости и с диспергированным воздухом поддерживают во взвешенном рабочем состоянии активный ил. В аэрационную зону по трубопроводам подачи циркуляционного активного ила эрлифтной системой предусмотрено поступление циркуляционного возвратного ила после регенерации.



Рисунок 7 - Схема биодисковых фильтров в комплексе с аэротенками

1-трубопровод; 2-биомодули; 3-аэрационный бассейн; 4- система подачи сжатого воздуха; 5- трубопровод подачи циркуляционного активного ила; 6-выпуск иловой смеси и сточных вод; 7-система эрлифта; 8-вторичный отстойник; 9-трубопровод для выпуска очищенных сточных вод.

1.2 Компактные аэрационные сооружения для биоочистки сточных вод

Компактные установки заводского изготовления.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 8 - 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.

Аэротенки для очистки малых количеств сточных вод 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» (рисунок 8). 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.

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



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 9 - 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.

Рисунок 10 - 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 КУ предназначены для очистки сточных вод расходом 12-700 м³/сут (рисунок 9, 10). 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. 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.

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.



Рисунок 11 - Установка КУ-200 с аэробной стабилизацией ила

1-трубопровод для опорожнения аэротенка; 2-воздуховод; 3-аэротенк; 4- трубопровод для опорожнения отстойника; 5-отстойник; 6-трубопровод для выгрузки стабилизированного осадка; 7-аэробный стабилизатор; 8-эрлифт; 9-сборный лоток; 10-дырчатая труба.

Установки КУ-25, КУ-200 (рисунок 11) имеют одинаковое конструктивное исполнение с центрально расположенной отстойной зоной. Производительность изменяется в зависимости от длинны установки.

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.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 12 - Установки БИО

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

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

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.

Аэрационная камера установки БИО рассчитана на нагрузку по БПК₅ 70гр/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.

Установки КУО с механическими аэраторами.

Разработаны модификации данного типа установок различных модификаций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 13 - 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 (рисунок 13) 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 КУ0-50

Рисунок 14 - 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.



Установка КУ0-50 является аэротенком - отстойником, без принудительного возврата активного ила (рис.10). По бокам установки расположены две зоны отстаивания. До поступления на установку сточные воды проходят решетку в песколовку. 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.

1.3 Изобретения предназначенные для очистки сточных вод

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.



Рисунок 15 - Изобретение (№ патента RU 2367620)

1, в цельнонесущем корпусе которой 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.

Изобретение (№ патента RU 2367620, рисунок 15) 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.

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.

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 (фиг.3), 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.



Септик Ground Master 2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 16 - Септик 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.

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.

Устройство биологической очистки сточных вод выполнено следующим образом. Устройство включает блоки: приемник стоков 4, денитрификатор 5, аэротенк 6, вторичный отстойник 8, регенератор ила 7, объединенные в одном корпусе.

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.

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.

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.

Установка для глубокой очистки сточных вод от орагнических веществ и солей аммонийного азота.



Рисунок 17 - установка для глубокой очистки сточных

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.

Схема установки (рисунок 17). 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%. 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.

...