Сооружения для очистки сточных вод

При крупнопузырчатой аэрации размер пузыря воздуха достигает 5--6 мм и использование кислорода активным илом при этом составляет 6--7%, что не создает идеального массоперёноса растворенного кислорода из жидкости в клетку. При уменьшении размера пузыря воздуха до 2--2,5 мм увеличивается использование кислорода до 8--12%, а при применении мелкопузырчатых диффузоров (200--500 мкм -- размер отверстий) -- до 15%. Применение мелкопузырчатой аэрации позволяет аэрофилам заместить микроаэрофилов в активном иле, что приводит к значительному улучшению качества очистки, улучшению седиментационных характеристик активного ила, его влагоотдающих свойств, повышению уровня метаболизма, сокращению прироста, а также возрастанию устойчивости организмов ила к воздействию токсичных веществ.

2.10 Регенерация активного ила

Основная масса активного ила, отстаивающегося во вторичном отстойнике, должна перекачиваться снова в аэротенк. Это циркуляционный активный ил, который попадает в аэротенк через регенератор. Как правило, ила во вторичном отстойнике собирается больше, чем нужно для циркуляции, поэтому его избыток направляется на утилизацию.

Сущность системы регенерации заключается в том, что из общего канал возвратного ила процесса окисления загрязняющих веществ (см. 3.1.2), на стадии регенерации ила выделяются в самостоятельные стадии: 1. процесс изъятия сложноокисляемой органики, сорбированной на иле, полного удаления нерастворенных примесей из очищаемой воды; 2. процесс активного образования илом полисахаридного геля. Поэтому регенерация требует увеличения времени пребывания ила в системе до 8--18 и более часов по сравнению с процессом окисления загрязнений, который продолжается от 2 до 6 часов.

В соответствии с требованиями СНиП 2.04.03-85 при поступлении сточных вод с БПКПОЛН 150 мг/дм3 и более, а также при наличии вредных производственных примесей необходимо обязательно применять регенерацию.

Регенератор может быть отдельно стоящий или занимать один, два, три коридора аэротенка.

В зависимости от того, какой объем аэротенков от общего выделен под регенерацию, устанавливается процент регенерации. Если в трехкоридорном аэротенке под регенератор выделен один коридор, то система работает в условиях 33% регенерации ила, если половина объема всех коридоров выделяется под регенератор -- 50% регенерации ила и т.д. Существуют конструкции двухкоридорных аэротенков-вытеснителей с рассредоточенным впуском сточных вод, где процент регенерации *можно изменять от 20 до 75%. Но на таких сооружениях регенерацию нельзя считать полноценной, поскольку ил в регенераторе непосредственно контактирует с поступающей на очистку сточной водой.

На современных сооружениях биологической очистки, при наличии значительного количества трудноокисляемых промышленных примесей, для обеспечения высокого качества очистки и устойчивой работы биологических реакторов необходимо под регенераторы выделять не менее 50% от общего объема аэротенков.

Применение регенераторов приводит к повышению производительности аэротенков, что происходит по следующим причинам:

· доза активного ила в регенераторе в 2--3 раза больше, чем в аэротенке, поэтому окисление идет интенсивнее;

· увеличивается число активно функционирующих бактерий, которые были подавлены в аэротенках неблагоприятным воздействием на них поступающих сточных вод;

· улучшаются седиментационные характеристики ила за счет снижения удельных нагрузок на ил, улучшения свойств гелеобразующей микрофлоры, флокулообразования и вытеснения нитчатых форм микроорганизмов;

· повышенная подача воздуха улучшает перемешивание ила и снабжение его кислородом;

· в системе с регенератором общая масса ила больше, его возраст больше, а следовательно, возможна нитрификация и повышенная устойчивость ила к аварийным сбросам.

Вместе с тем, в системах с регенераторами уменьшается прирост ила и улучшаются его влагоотдающие свойства, что имеет существенное значение на стадии утилизации избыточного ила.

Чтобы регенерация ила проходила полноценно, необходимо выполнить три основных условия: е регенератор не должны поступать осветленные сточные воды, непосредственно в него должен направляться возвратный ил (что обеспечивает более высокую концентрацию активного ила, в сравнении с аэротенками) и в регенератор должно подаваться в два раза больше воздуха, чем в другие коридоры аэро-тенков, Кроме того, полноценность регенерации обеспечивается удовлетворительной эксплуатацией сооружений и, в первую очередь, своевременным удалением избыточного активного ила из вторичного отстойника. Даже в условиях удовлетворительной выгрузки ила из отстойника, он поступает в регенератор с повышенной кислородопоглощаемостью, поскольку находится на дне вторичного отстойника г4т5 -- 2,0 часа (ил не выносит залежей даже непродолжительных, за счет высокого уровня метаболизма). По причине поступления в регенератор активного ила с высокой кислородопоглощаемостью из вторичных отстойников, даже более интенсивная подача воздуха в регенераторы не дает содержания растворенного кислорода в регенераторах выше, чем в аэротенках. Чем существеннее залежи во вторичных отстойниках (нарушение циркуляции), тем больше разница в аэротенках по сравнению с регенераторами в сторону уменьшения содержания растворенного кислородав регенераторе.

2.11 Вторичные отстойники

Вторичные отстойники устанавливают после биофильтров для задержания нерастворенных (взвешенных) веществ (представляющих собой частицы отмершей биологической пленки) и после аэротенков для отделения активного ила от очищенных сточных вод. В качестве вторичных применяют горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники (см. раздел 1.1.2).

Основная масса активного ила, отстоявшегося во вторичном отстойнике, должна перекачиваться снова в аэротенк. Однако активного ила осаждается больше, чем нужно для повторного использования, поэтому его избыточное количество следует отделять и направлять на утилизацию. Избыточный ил при влажности 99,2% составляет 4 л/сут на одного жителя и имеет большую влажность, чем сырой осадок из первичного отстойника, что увеличивает общий объем осадка. Нормы проектирования канализации (СНиП 2.04.03-85) предусматривают (в зависимости от вида осадка ила или биопленки) различное время пребывания и скорость движения потока в отстойнике. Например, продолжительность отстаивания во вторичных вертикальных отстойниках, устанавливаемых после аэротенков, принимается 2 ч по максимальному расходу воды, а вертикальная скорость подъема жидкости - 0,5 мм/с, для отстойников после капельных биофильтров - 0,75 ч, а скорость подъема воды - 0,5 мм/с.

Основные отличия первичных отстойников от вторичных заключаются в следующем:

· у вторичных отстойников нет устройств для сбора и удаления жировых и других плавающих веществ;

· как правило, применяется разная система откачки осадка (илососы во вторичных отстойниках).

Работу отстойников оценивают по выносу взвешенных веществ, концентрации возвратного ила и влажности осадка. Эти показатели характеризуют его основные функции:

· отделение очищенной воды от активного ила;

· уплотнение ила.

Управление работой вторичного отстойника является очень важной задачей эксплуатирующей службы, поскольку эффективность вторичного отстаивания непосредственно влияет на ход биохимического окисления в аэротенках и в значительной мере определяет содержание взвешенных веществ в очищенной воде, т.е. потери биомассы активного ила и, соответственно, ее прирост.

Если изымать ил из вторичного отстойника больше оптимального количества, то в аэротенк возвращается избыточный объем воды, если меньше, то много осевшего ила собирается в отстойнике и снижается качество очищенной воды. Поэтому задают технологический режим работы вторичного отстойника так, чтобы уровень нахождения ила соответствовал предусмотренному проектом (как правило, это 0,5--0,75 м от дна радиального отстойника). Эффективность работы вторичного отстойника зависит от соответствия реальной гидравлической нагрузки ее проектным значениям и равномерности ее распределения, а также от своевременного непрерывного и равномерного режима удаления осадка. Своевременность удаления осадка можно контролировать по значениям дозы возвратного ила и его уровню с помощью контрольных эрлифтов.

Опыт эксплуатации московских БОС показал, что при дозе, возвратного ила 4--6 г/дм³ вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников составляет около 15 мг/дм³, при 6 г/дм³ -- вынос увеличивался от 15 до 20 мг/дм³. Существенное увеличение выноса взвешенных веществ из вторичных отстойников (до 40 мг/дм³) происходит при достижении концентрации возвратного ила 8 г/дм³, которая, по-видимому, является пороговой для типовых сооружений, очищающих городские сточные воды (А.Л. Фролова, персональное сообщение).

На каждом очистном сооружении следует экспериментально установить оптимальную дозу возвратного ила» при которой максимально возможное количество ила возвращалось бы в систему очистки при обеспечении минимального выноса взвешенных веществ из вторичных отстойников.

Контролировать работу вторичного отстойника необходимо по выносу взвешенных веществ (при хорошей работе он составляет менее 10 мг/дм³), по влажности удаляемого осадка (норма 99,4--99,7%) и по содержанию растворенного кислорода. Для нормальной работы вторичного отстойника концентрация растворенного кислорода в нем должна составлять не менее 2 мг/дм³. При соблюдении этого условия возвратный ил поступит в аэротенк хорошего качества и сразу приступит к активному окислению загрязняющих веществ. Если концентрация растворенного кислорода во вторичном отстойнике меньше 0,5 мг/дм³, происходит гниение и всплывание ила на поверхность отстойника, ухудшается состояние возвратного ила и нарушается работа регенераторов.

Кислород участвует не только в дыхании организмов, он отводит продукты метаболизма и токсины (во вторичном отстойнике эти продукты аккумулируются в хлопьях при неудовлетворительном окислении загрязнений в аэротенках). Потребление кислорода во вторичных отстойниках меньше, чем в аэротенках, так как нагрузка на ил невелика. Однако в случае промстоков (с большой концентрацией загрязняющих веществ в виде суспензий и коллоидов, которые адсорбируются илом и плохо окисляются в аэротенках) при условии залеживания ила во вторичном отстойнике загрязняющие вещества продолжают окисляться в нем, при этом токсины и продукты анаэробного распада и метаболизма во вторичных отстойниках отводятся плохо, и ил загнивает.

Следовательно, степень рециркуляции ила из вторичного отстойника в случае промышленных токсичных сточных вод должна определяться только скоростью оседания ила во вторичном отстойнике, что обеспечит минимальный период нахождения ила в бескислородных условиях.

Вторичные отстойники принципиально отличаются от первичных по свойствам веществ, в них отстаивающихся. Если в первичных отстойниках осадок может некоторое время лежать без загнивания, то во вторичных даже небольшое залеживание осадка дает гниение и ухудшение режима аэрации по всей системе. Гниющий возвратный ил расстраивает систему очистки и в результате ее эффект существенно снижается.

Поэтому система удаления ила из вторичных отстойников должна предусматривать работу в условиях ежедневных пиковых нагрузок, а не среднесуточных и осуществляться круглосуточно, а не периодически, что иногда допускается в целях экономии электроэнергии.

Контролировать нагрузки по взвешенным веществам на вторичные отстойники необходимо по дозе активного ила в поступающей в них воде. Оптимально, если доза ила в поступающей из аэротенка воде составляет не более 1,5--2,0 г/дм³. Тогда вынос взвешенных веществ.из вторичного отстойника составит от 5 до 10 мг/дм³ при прочих благоприятных условиях.

Формулы расчета основных параметров работы вторичных отстойников следующие:

Время пребывания сточных вод в отстойниках (t ч):

где

W -- объем зоны отстаивания одного отстойника (или сумма объемов зон от стаивания всех работающих конструкций), м3;

q -- часовой расход сточных вод на один отстойник (или на все работающие), м³/ч.

Расчетное время пребывания сточных вод в отстойниках должно соответствовать проектному, которое, как правило, составляет 1,5--2,0 часа. Следует помнить, что время концентрации ила в отстойниках значительно меньше (свойство плотных оседающих частиц), поэтому при удовлетворительном режиме возврата активного ила из вторичных отстойников в аэротенки его время пребывания составляет не более 30--40 мин. При увеличении времени пребывания активного ила во вторичных отстойниках он не выдерживает залежей, начинает загнивать и гибнуть от своих метаболитов.

Гидравлическая нагрузка на вторичный отстойник N, М3/(м2°ч), определяется по формуле:

где Р -- площадь рабочей поверхности отстойника (), м2.

Пример. W (объем зоны отстаивания в одном отстойнике) -- 4580 м3, всего в работе два отстойника; q (часовой приток сточных вод) -- 3965 м3/ч; радиус отстойника -- 10,6 м. Тогда время пребывания сточных вод в отстойнике:

а гидравлическая нагрузка

При нестабильном иловом индексе гидравлическую нагрузку на вторичные отстойники правильно рассчитывать с учетом илового индекса, выноса ила, концентрации ила в выходящей из аэротенков воде и типа отстойников:

где К -- коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников -- 0,4, вертикальных -- 0,35, вертикальных с. периферийным выпуском -- 0,5, горизонтальных -- 0,45;

Н -- глубина проточной части в отстойнике, м;

I -- иловой индекс в выходящей из аэротенков воде, см³/г;

а -- доза ила в выходящей из аэротенков воде или в сборном канале, г/дм³;

b -- содержание взвешенных веществ в очищенной воде после вторичных отстойников, мг/дм3.

Пример. К - 0,4, Н - 6м, а -1,5 г/дм³, I - 100 см³/г, b - 15 мг/дм³.

2.12 Нарушение процесса отделения активного ила от очищенной воды во вторичных отстойниках

Наиболее частая причина ухудшения качества очистки сточных вод -- избыточный вынос активного ила из вторичных отстойников. Причины этого многообразны, а воздействующие факторы взаимосвязаны так, что трудно выделить из них основные и второстепенные. Избыточный вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников не только вызывает ухудшение качества очистки и, как следствие, загрязнение водоема, принимающего эти сточные воды, но и приводит к нарушению самого процесса очистки и ухудшению качества утилизируемого осадка (повышение его влажности). В результате избыточной потери ила уменьшается его необходимый прирост, что приводит к снижению окислительной мощности аэротенков, понижению уровня метаболизма активного ила и его устойчивости к неблагоприятному влиянию промышленных сточных вод.

Размещено на Allbest.ru