книги из ГПНТБ / Орловский, Зиновий Александрович. Очистка сточных вод в аэротенках

Эти скорости близки к истине. Надо иметь в виду, что эти наб­ людения могут давать различные результаты. Все зависит от того, проходит ли сосун в данное время вблизи или вдали от поплавка. Определить местоположение сосунов при проведении

опытов очень трудно.

Интересно сравнить полученные нами данные о движении жидкости в радиальных отстойниках с сосунами с тем, что про­ исходит в горизонтальных отстойниках и радиальных со скреб­ ками. В связи с отсутствием у нас вторичных отстойников та­ кого типа приходится использовать материалы иностранной

литературы, в частности опубликованные наблюдения Андерсо­ на [18]. На рис. 22 показаны результаты замера скоростей те­ чения жидкости во вторичных отстойниках со скребками по дан­

ным Андерсона.

Диаметр отстойника Юго-Западной станции в Чикаго 38 м, в Клевеланде — 33,6 м. В упомянутой статье указан только вы­

нос из отстойника Юго-Западной станции, равный 15 мг]л.

Поэтому приходится пользоваться данными о выносе из отстой­ ников станции в Клевеланде по другим литературным источни­ кам [26], из которых видно, что вынос на этой станции состав­ ляет 10—13 мг/л. Нагрузки на отстойники на обеих станциях

почти одинаковые.

По схемам, приведенным на рис. 22, можно видеть, что во всех отстойниках иловая смесь по выходе из центральной тру­ бы опускается на дно, течет со скоростями, доходящими до

28 мм/сек, до стены отстойника, затем основная масса воды поповорачивает вверх и слоем, равным примерно половине высо­

ты отстойника, движется к впуску; скорости движения при этом доходят до 20 мм!сек. Андерсон указывает, что лишь в верх­ нем, тонком слое вода движется в направлении к соорным лот­

кам.

Следует отметить два важных положения при работе вто­ ричных отстойников со скребками: первое — в половине отстой­ ника жидкость движется в направлении, противоположном сборным лоткам; второе — скорости в основном объеме отстой­ ной зоны сравнительно велики и доходят до 20 мм/сек. Движе­ ние в направлении центральной трубы может быть объяснено

отбором ила в центре отстойника. Избежать этого движения в отстойниках данной конструкции невозможно.

Скорость движения воды, доходящая до 20 мм!сек., очевид­

но, не препятствует осаждению мелких взвесей; в данном слу­ чае скорость близка к тем, какие наблюдаются в радиальных отстойниках с сосунами, только направление движения здесь другое. С точки зрения эффекта осветления радиальные отстой­ ники со скребками не имеют заметных преимуществ по срав­ нению с отстойниками с сосунами.

92

У Андерсона не имеется указаний о распределении и направ­ лении потоков в первичных радиальных остойниках, но приво­ дятся данные о работе прямоугольного горизонтального первич­ ного отстойника. Чтобы сравнить работы первичного и вторич­ ного отстойников такой же конструкции, на рис. 22 приведены

схемы распределения направлений и скоростей потоков в обоих отстойниках.

Во вторичном горизонтальном отстойнике скорости имеют

такое же направление и близкие величины, как и в радиальном; в первичном отстойнике поток направлен в сторону выпуска

воды. Это объясняется тем, что отбор ила в точке подачи воды отсутствует, а разность удельного веса поступающей и находя­

щейся в отстойнике воды равна нулю.

Значение объемного к. п. д. отстойника. В заключение сле­ дует остановиться на значении объемного к. п. д. отстойника.

Выше уже было установлено, что имеется непосредственная зависимость между длительностью отстаивания и эффектом ос­ ветления сточной жидкости, которая выражена формулой [11]. Поэтому следует стремиться увеличить полезный объем отстой­ ной зоны путем ликвидации застойных мест. Благодаря свой­ ству иловой смеси опускаться на дно и растекаться по нему,

а также вследствие винтообразного движения жидкости в от­

стойной зоне, создаются условия для полного использования объема. Можно считать, что объемный к. п. д. отстойной зоны

для отстойников данной конструкции следует принимать в рас­ четах равным единице.

§ 23. Наблюдения за работой отстойников опытной станции

На опытной станции в Люблино, где проводились наблюде­ ния над работой двухступенных аэротенков, каждая ступень имела свой отстойник. Отстойник первой ступени работал как

квадратное сечение размером 0,4X0,4 м и была заглублена от уровня жидкости на 1,85 м; высота от низа центральной трубы до отражающего щита — 0,30 м. Активный ил забирался двумя эрлифтами из нижней части, илового пространства. Осветлен­

ная вода удалялась по периферийному лотку. В зимний период наблюдений для второй ступени использовался радиальный от­ стойник с сосунами, который был предназначен вначале для изучения работы сосунов. Диаметр отстойника был 3,2 м, вы­ сота— 3,30 м; он имел цилиндрическую форму от верха до дна. Центральная труба квадратной формы размером 0,35X0,35 м

93

при проведении описанных ниже наблюдений была заглублена

на 2 м от поверхности жидкости; высота щели от низа цен­ тральной трубы до отражающего щита — 0,20 м. Удаление осев­ шего ила производилось сосунами такого же типа, как и на эксплуатационных ради'альных отстойниках Люблинской стан­ ции аэрации. Скорость вращения сосунов—1 оборот за 6 мин.

Через сосуны ил попадал в сборный колодец, затем эрлифт

поднимал и направлял его по трубе в регенератор. Сбор освет­

ленной воды производился лотками, расположенными внутри отстойника и образующими в плане квадрат, вписанный в круг.

По скорости осаждения ил первой и второй ступени ма­

ло отличались один от другого. Различный эффект осветления жидкости в обеих ступенях может бып) объяснен только раз­ ной степенью очистки сточной жидкости. Надо учесть, что дли­ тельность пребывания воды в этих отстойниках значительно

меньше, чем в эксплуатационных радиальных отстойниках Люб­ линской станции аэрации. Тем не менее установленные законо­ мерности в части зависимости эффекта осветления от времени

позволяют сравнивать работу опытных и эксплуатационных от­ стойников.

Наблюдения над работой отстойников проводились путем взятия проб жидкости и ила с различных глубин, а также пу­

тем подкрашивания. Пробы брались в склянку, которая при

опускании была закрыта пробкой и закреплена на штанге с де­ лениями; после опускания склянки на необходимую высоту пробка выдергивалась и жидкость заполняла склянку. При удобном доступе к поверхности остойников этот способ оказал­ ся более удобным, чем использование прибора Перфирьева, а

условия взятия проб в обоих случаях одинаковыми. Результаты взятия проб показаны на рис. 23 и в табл. II. Нумерация наб­

людения принята индексом О (опытные); всего проведено 10

серий наблюдений; из них три с подкрашиванием, а остальные — для определения хода осаждения взвеси в разных условиях,

аименно:

1)отстойник I ступени при работе аэротенка на неполную очистку (наблюдения 0-1, 3, 6);

2)отстойник II ступени при работе аэротенка на полную очистку (наблюдения 0-2, 4, 5);

3)отстойник I ступени при работе аэротенка на полную

очистку (наблюдение 0-10).

При сравнительно небольших размерах отстойников в пла­ не трудно было определить, имеется ли различие в количестве взвеси в различных точках на одном уровне, а это не давало возможности определить, есть ли струйность и каково факти­ ческое время пребывания жидкости в отстойнике. Поэтому бы­

ли проведены опыты с подкрашиванием иловой смеси, что и по­ могло правильно подойти к этому вопросу.

94

<о

СЛ

Чообень d)

1. Длительность пребывания и скорости движения жидкости в отстойниках

Длительность 'пребывания жидкости в отстойниках опреде­ лялась методом подкрашивания. Подкрашивание произ;водилось флуоресцеином,- растворенным ® щелочной среде. Для проведе­

ния наблюдений была принята концентрация 1:10 000 000, ко­ торая давала вполне ясную и четкую зеленую окраску в освет­

ленной воде из отстойника и после осаждения ила в возврат­ ном иле.

Вкратце можно следующим образом описать явления, наб­ людавшиеся при подкрашивании,

Иловая смесь вытекает из щели и опускается в зону ниже уровня щели, что объясняется разностью плотностей иловой смеси и жидкости, находящейся в отстойнике. Доказывается этот факт тем, что через 3—5 мин. после добавления краски в отстойнике на уровне щели еще не появлялась окраска. Так было во всех трех наблюдениях.

В нижней зоне происходит выпадение основной части ила.

Поэтому на уровне щели наблюдается более низкая его кон­ центрация, чем в поступающей иловой смеси. Затем иловая

смесь выжимается вновь поступающими порциями и поднимает­ ся вверх, имея меньшую концентрацию ила, чем при поступле­ нии. Подкрашивание показало, что струйность потока в верти­

кальных отстойниках весьма незначительна и жидкость ,в ос­ новной массе поднимается вверх по всему сечению отстойника.

В отстойнике с сосунами, очевидно, имеет место винтообразное движение жидкости, но мы не имели возможности это прове­

рить вследствие наличия сборных лотков внутри отстойника, что мешало движению поплавка. Однако подкрашивание пока­

зало, что весь отстойник заполнен движущейся жидкостью и за­ стойных имеет не имеется. Первые следы окраски на поверхно­

сти появлялись через 0,5 от расчетной продолжительности от­

стойника и в стоке наблюдалась через расчетную продолжи­

тельность времени отстаивания; это явление отмечалось в те­ чение 15—20 мин. Последние следы окраски наблюдались в стоке через время в 2—2,5 раза большее, чем расчетный период

отстаивания.

Это описание примерно сходится с тем, которое имеется в книге Яснова и Тетеркина [16]. По их данным, фактическое пре­ бывание жидкости в отстойниках в 2,5 раза больше потребного времени для появления первых окрашенных струй.

Возвратный ил окрашивался через Ю—15 мин., и окраска

пропадала в нем через 40—50 мин.; это подтверждает, что воз­ вратный ил находится в отстойнике короткое время. Опыты с подкрашиванием показали, что весь объем вертикальных от­ стойников и отстойников с сосунами используется для отстаи­ вания жидкости. В основной своей массе жидкость поднимает­ ся вверх по всему сечению отстойника; ил находится в нем от

10 до 50 мин.

Всвязи с этим .можно утверждать, что фактические скорости

ввертикальных отстойниках равны или очень близки к расчет­

ным; это относится только ко вторичным отстойникам, куда по­ ступает иловая смесь, имеющая большую плотность, чем жид­ кость, находящаяся в отстойнике. В отстойнике с сосунами жид­ кость движется по винтовой линии; при одном обороте сосунов за 6 мин. средняя скорость движения аналогична средней ско­

рости в эксплуатационном отстойнике.

98

2. Зависимость между длительностью

отстаивания и эффектом осаждения взвеси

Эта зависимость была выявлена методом, аналогичным то­ му, который применялся при изучении работы эксплуатацион­ ных отстойников, т. е. путем взятия проб с различных точек по

глубине отстойника. Длительность отстаивания подсчитывалась,

исходя из нагрузки и высоты отстойной зоны, считая последнюю равной высоте слоя жидкости от уровня ила до поверхности во­ ды. Результаты наблюдений приведены на рис. 23 и в табл. И.

На рис. 24 приведены графики, характеризующие ход умень­ шения количества взвеси внутри отстойника в зависимости от длительности отстаивания. Эти кривые очень близко уклады­

ваются к кривой, составленной по формуле (18); характер яв­ лений в этом случае такой же, как в эксплуатационных ради­ альных отстойниках.

Однако существует значительная разница в коэффициенте. В опытном отстойнике с сосунами, где осветлению подверга­ лась сточная жидкость, прошедшая полную очистку, началь­

ное количество взвеси, как и в эксплуатационных отстойниках, равно 150 мг/л, но коэффициент р, равен 0,04 вместо 0,03, как это имеет место в эксплуатационных отстойниках. В результа­ те при одинаковой продолжительности отстаивания в опытном отстойнике получается жидкость с меньшим количеством взвеси, чем в эксплуатационном, что объясняется тем, что степень очистки воды в обоих случаях различная.

Средняя величина БПКб очищенной воды станции аэрации, по наблюдениям в октябре 1948 г., равнялась 23 мг/л без осад­ ка и 42 мг/л — с осадком.

Наблюдения на опытной станции, проведенные в течение ян­ варя, показали, что очищенная во второй ступени вода имела среднюю БПК5 без осадка 13,2 и с осадком 27,2 мг/л. Когда первая ступень опытной станции работала на полную очистку, в апреле 1948 г., коэффициент ц в формуле (18) составил 0,09. При этом БПКб очищенной воды при шестичасовом периоде аэрации равнялась 12,3 без осадка и 14,8 мг/л с осадком.

При наблюдениях (табл. 11) 0-1, 0-3—6 в отстойнике первой

ступени осветлению подвергалась сточная жидкость, прошед­ шая неполную очистку; в этом случае количество взвеси в ос­ ветленной воде должно быть больше, и опытные кривые отоб­ ражают это. Кривая, построенная по формуле (18), имеет зна­

чение Во = 200 мг/л и ц = 0,025. Величина Во получена на ос­ нове лабораторных исследований, показавших, что при непол­ ной очистке через 5 мин. после постановки пробы иловой смеси

на отстаивание в жидкости остается 200 мг/л взвеси. Этот мо­

мент считается началом осветления.

Таким образом, наблюдения над опытными отстойниками

подтвердили возможности применения формулы (18) для под-

станции:

100

счета эффекта осветления во вторичных отстойниках, причем

значения Во и н должны приниматься в зависимости от степени очистки.

§ 24. Описание проведенных лабораторных опытов

Лабораторные опыты проводились автором в основном в ла­

боратории Люблинской станции аэрации, одна серия—в лабо­ ратории Кожуховской станции. Всего сделано 34 серии наблю­ дений, обозначенных индексом Л (лабораторные). Наблюдения проводились над иловыми смесями и илами Люблинской стан­ ции, I и II ступени опытной станции в Люблино и Кожуховской станции.

В данном разделе полученные результаты лабораторных опы­ тов увязываются с наблюдениями над работой эксплуатацион­ ных отстойников и уточняются условия, влияющие на осажде­ ние взвеси из сточной жидкости во вторичных отстойниках.

1. Дополнит ел ьное отстаивание стока из

вторичных отстойников

Эта группа наблюдений проводилась с целью выяснить, как

идет осаждение взвешенных частиц при длительных периодах отстаивания жидкости во вторичных отстойниках. Поскольку

увеличивать длительность пребывания жидкости в эксплуата­ ционных отстойниках можно было только в единичных случаях,

как, например, при наблюдениях Э-7, 8, 17 и 20, то было реше­ но сток вторичных отстойников подвергнуть дополнительному

отстаиванию; это проведено в склянках емкостью 500 см3, высо­ той 110 мм.

Результаты наблюдений показаны в табл. 12.

Эти наблюдения дают основание сделать вывод, что сниже­

ние количества взвеси в абсолютных величинах при больших

периодах отстаивания весьма невелико и поэтому значительное удлинение периода пребывания жидкости во вторичных отстой­

никах является нецелесообразным.

2. Осаждение взвеси при отстаивании жидкости в сосудах

При проведении описанных ниже лабораторных наблюдений ставилась задача получить ответ на следующие вопросы:

1)в каких условиях взвеси осаждаются лучше: в проточных отстойниках или при отстаивании в спокойном состоянии;

2)можно ли результаты лабораторных опытов класть в ос­ нову расчета вторичных отстойников.

Наблюдения проводились над илами Люблинской станции

аэрации, I и II ступени опытной станции и Кожуховской стан-

101