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

второй ступени. В связи с тем, что период аэрации в обеих ступенях не всегда был одинаковым, приходилось, учитывая различные объемы аэротенков, сбрасывать часть воды после первой ступени. Это достигалось путем регулирования степени открытия задвижки на сбросе, устроенном в соединительном

трубопроводе. Количество жидкости, подаваемой на вторую ступень, также замерялось водосливом, установленным в по­ дающем лотке.

Аэротенк первой ступени представлял собой прямоугольный кирпичный резервуар шириной 2,1 м и рабочей высотой 2,9 м. Под регенератор и аэротенк были выделены два одинаковых участка, каждый длиной по 4 м. От соседних неиспользуемых участков аэротенка действующие участки были отделены сплошной досчатой перегородкой. Между аэротенком и регене­

ратором была устроена оплошная досчатая перегородка с ок­ ном для перепуска ила.

Во избежание появления коротких токов воды и ила при

длине 4 м в аэротенке и регенераторе устроены по две тесовые перегородки со щелями в местах соединения тесин и окном в

нижней части. Опыт работы показал, что это простое устройст­ во предупреждало прорыв неочищенной воды и нер'егенериро-

ванного активного ила.

Выложенный из кирпича отстойник первой ступени верти­ кального типа, квадратный в плане со стороной 3,45 м, имеет высоту отстойной части 1,85 м. Возвратный активный ил отка­ чивался эрлифтом в лоток, где установлен водослив с тонкой

Пройдя регенератор, ил попадал в начальную часть аэротенка. Туда же подавалась сточная жидкость. Пройдя аэротенк, ило­ вая смесь по трубе направлялась в отстойник. Избыточный ил сбрасывался в проходящую рядом разводную канаву полей фильтрации.

На дне аэротенка и регенератора уложены в два ряда бе­ тонные ящики с фильтросами. Подача воздуха от воздуходув­ ки ротационного типа производилась по воздухопроводу диа­

метром 100 мм, на котором установлена диафрагма стандарт­ ного типа для замера воздуха.

Аэротенк и регенератор второй ступени имели ширину 2,03 м и рабочую высоту такую же, как в первой ступени, т. е. 2,9 м; длина по 5,1 м. Оба сооружения отделены одно от другого та­ кими же сплошными перегородками, как в первой ступени,

имея по две направляющие перегородки. В первом этапе наблю­ дений был применен круглый вторичный отстойник диаметром

3,2 м, а для удаления ила установлены вращающиеся сосуны,

такие же, как на отстойниках Люблинской станции аэрации.

40

второй ступени с регенерацией ила и без нее и давало возмож­ ность уменьшить общий объем аэротенка, что иногда требова­ лось из-за малой пропускной способности отстойника с сосуна- lMh. Замер расхода воды и ила, как и в первой ступени, произ­ водился прямоугольными водосливами с тонкой стенкой, уста­ новленными в лотках. Стандартной диафр'апмой, установленной на трубе диаметром 200 мм, замерялся воздух на отдельной воз­ душной линии. По дну аэротенка и регенератора в бетонных ка­ налах уложены два ряда фильтросов.

Таким образом, на обеих ступенях имелись измерительные

приборы для воды, ила и воздуха. Благодаря избытку воды и

воздуха постоянно имелась возможности сбрасывать излишки и поддерживать заданный режим работы сооружений. Средне­ суточные пробы брались каждую неделю. Доза ила определи*

лась объемным способом каждый час, а вынос ила из вторич­ ных отстойников — каждые сутки.

Растворенный кислород определялся в начале и конце ре­ генераторов и аэротенков, в поступающей воде и во вторичных отстойниках, что давало вполне ясную картину наличия кисло­ рода в различных точках сооружений.

Наблюдения проводились с октября 1947 т. по март 1949 г.

в два этапа. Первый этап проводился зимой 1947—1948 гг., вто­

Продолжительность первых наблюдений была от 2,5 меся­ ца до трех недель. Смена режима производилась только после

того, когда была уверенность, что результаты анализа дают устойчивые данные. В течение всей зимы, с октября по апрель, держалась очень устойчивая температура сточной воды (7—■ 8° С). Поэтому полученные результаты вполне можно сравни­ вать между собой.

При проведении каждой серии наблюдений менялись рас­

ходы воздуха и длительность аэрации. В первых трех сериях работали обе ступени, причем длительность аэрации в первой

первой ступени равнялась соответственно 4,0 и 6,0 часа, и

очистка получалась настолько хорошей, что фактически вторая

ступень не работала.

Продолжительность аэрации при всех наблюдениях счита­ лась по общему объему аэротенков и регенераторов.

Первый период наблюдений длился с 22 октября 1947 г. до 8 января 1948 г. В это время производились мелкие ремонтные работы по сооружениям, налаживание и освоение установки и было получено вполне ясное представление об условиях рабо­ ты двух ступеней.

41

Первая ступень «вработалась» в течение одной недели, и

анализы стали показывать устойчивую работу с начала ноября. Продолжительность аэрации была принята 2,0 часа и расход воздуха — 2,0 ж3 на 1 ж3 воды. Практически расход воздуха временами колебался, но в среднем составил 2,31 ж3 на 1 м3 воды. При двухчасовой продолжительности аэрации достига­ лось снижение БПК5 (с осадком) с 202 до 103,8 мг/л, т. е. око­

ло 50%.

Подаваемое количество воздуха является суммарным для аэротенка и регенератора, но в последний подавалось воздуха больше, в соответствии со значительным потреблением кисло­ рода. Определить подачу в каждое сооружение было невозмож­ но, так как не было места для постановки диафрагмы.

Количество растворенного кислорода в регенераторе было ■в среднем 0,2 жг/л, причем в начале и конце регенератора кис­ лорода было примерно одинаковое количество. В аэротенке ко­ личество кислорода в среднем было 1,5—2,0 мг/л. Средний де­

фицит кислорода равен 91%, т. е. условия для использования

кислорода были весьма благоприятны. Средняя доза ила ва этот период в первой ступени составила 2883 мг/л. Длитель­ ность отстаивания во вторичном отстойнике первой ступени за этот отрезок времени равнялась 0,91 часа. При этом вынос взвешенных веществ составлял по весу 77 мг/л и по объему —

0,61 сж3/л, а концентрация возвратного ила — 6227 мг/л.

Вторая ступень была пущена на проток 14 ноября, и пер­ вая проба была взята 28—29 ноября. Вода пропускалась через весь объем аэротенка и регенератора. Длительность пребывания воды во вторичном отстойнике была всего 0,50 часа. В целом

при продолжительности аэрации 2,33 часа во второй ступени была получена очищенная жидкость с БПК5 53,3 жа/л (с осад­ ком). При БПКз, поступающей во вторую ступень воды, рав­ ной 103,8 мг/лу принятая продолжительность аэрации явно бы­ ла недостаточна, и в дальнейшем ее увеличили.

Опыт показал что вынос взвешенных веществ, из первой ступени значительно больше, чем из второй; часть выносимых веществ разрушается в аэротенках второй ступени, а остаток идет на образование ила этой ступени. Если из первой ступени

будет очень малый вынос, то во второй ступени активный ил сохраняться не будет, как это имело место в четвертом периоде наблюдений.

Это приводит к выводу, что длительность отстаивания в пер­ вой ступени должна быть не больше получаса. Доза ила во второй ступени поддерживалась в среднем 1645 мг/л. По рас­

ходу воздуха и использованию объема сооружений первая сту­ пень дает показатели значительно более высокие, чем вторая. Так и должно быть, поскольку основная нагрузка по загряз­ нениям снимается в первой ступени. Показатели, средние для

42

обеих ступеней, будут сравнены ниже с показателями односту-

пенных аэротенков Люблинской станции аэрации.

В целом при двухчасовом периоде аэрации в первой ступе­ ни и 2,33 часа во второй ступени конечная БПКэ с осадком была около 50 мг/л, т. е. очистка достигалась неполная. Следу­

ет учесть, что этот результат достигнут при начальной БПКй с

осадком 20'2 мг)л, и абсолютное снижение составляет 150,7 мг/л, или 75% от начального.

Второй период. В первом периоде наблюдений конечный ре­ зультат очистки на опытной станции был несколько хуже, чем

в аэротенках Люблинской станции аэрации, хотя абсолютное снижение БПК на обеих станциях было одинаковым. Во вто­ ром и последующих периодах старались получить в аэротенках

опытной станции такое же БПК очищенной воды, как на стан­

ции аэрации. В связи с этим продолжительность аэрации во ■втором периоде наблюдений для второй ступени была увеличе­ на до 4,4 часа. В первой ступени продолжительность аэрации была снижена до полутора часов с тем, чтобы приблизить ус­ ловия работы первой ступени к условиям работы аэротенков на

Кожуховской станции аэрации.

К сожалению, пропускная способность трубы, подающей иловую смесь к отстойнику, и уклон отводящих лотков в от­ стойнике лимитировали возможность подачи и отвода сточной воды. Вследствие этого пришлось ограничиться нагрузкой, со­

ответствующей продолжительности аэрации 1,45 часа.

Такое соотношение периодов аэрации в первой и второй сту­ пенях позволило получить конечную БПК5 сточной жидкости с осадком 27,8 мг/л, а на Люблинской станции аэрации конечная БПК5 за этот период была 24,7 мг/л. Несмотря на снижение продолжительности аэрации в первой ступени с 2,0 до 1,45 ча­

са, достигалось уменьшение БПК5 на 50%.

Количество подаваемого воздуха в первую ступень), в сред­ нем за период наблюдений составляло 2,27 на 1 м3 воды, При этом дефицит кислорода, по средним данным, для регене­ ратора и аэротенка был 86%. Доза ила в аэротенке составляла

2497 мг/л. Длительность отстаивания в отстойнике первой сту­ пени равнялась всего 0,66 часа, причем вынос взвешенных ве­ ществ был примерно такой же, как в первый период наблюде­ ний, ■—75 мг/л.

Продолжительность аэрации 4,4 часа во второй ступени да­ ла снижение БПКй с осадком с 98,7 до 27,8 мг/л. Воздуха в од­ ной этой ступени израсходовано 2,04 м3 на 1 м3 воды. Наличие

растворенного кислорода составляло 3,8 мг/л (дефицит кисло­ рода 68%). Характер осаждения активного ила второй ступе­ ни ничем не отличается от характера ила первой ступени. Сле­

дует заметить, что илы обеих ступеней не отличались в части осаждения от ила аэротенков Люблинской станции.

При продолжительности отстаивания 1,16 часа вынос ила

43

из отстойника равнялся 40,2 мг[л. Ил во второй ступени сохра­ нялся в течение всего периода наблюдения, несмотря на сравни­

тельно большой вынос. Работа велась без регенератора, и весь

77,0 мЧкг, а продолжительность аэрации—5,85 часа. Окисли­ тельная мощность равнялась 664 а/.м3. Сравнивая эти показате­ ли с работой аэротенков Люблинской станции аэрации за тот

лась 23,4 мг/л при начальной БПКв с осадком 203 мг/л. Сум­ марная продолжительность аэрации составляла 4,77 часа (1,45 часа в первой ступени и 3,32 часа во второй). Второй период наблюдений показал, что при продолжительности аэрации 4,4 часа во второй ступени достигается вполне удовлетворитель­ ная очистка. Поэтому в третйем периоде было решено снизить длительность аэрации с тем, чтобы установить степень очистки,

с окислительной мощностью опытной и Люблинской станций,

можно видеть, что на опытной станции затрата воздуха соста­ вила 51% от затраты его на Люблинской станции, а окисли­ тельная мощность была в 2,06 раза выше (данные по работе аэротенков Люблинской станции взяты за февраль 1948 г.).

Впервой ступени при длительности аэрации 1,45 часа БПКэ

сосадком снизилась в среднем с 203 до 82 мг/л, или на 60%.

Снижение БПК5 с 82 мг/л до 23,4 мг/л во второй ступени было достигнуто за сравнительно короткое время 3,32 часа.

Длительность отстаивания в первой ступени была 0,65 часа, причем вынос ила составил 63 мг/л, т. е. меньше, чем за такое же время во втором периоде наблюдений. При очень малой продолжительности отстаивания (0,87 часа) в отстойнике вто­ рой ступени вынос ила в среднем 25 мг/л. Ил во второй сту­ пени хорошо сохранялся, случаев выноса его не наблюдалось, и по характеру осаждения он не отличался от ила первой сту­ пени.

Избыточный активный ил из второй ступени откачивался во втором и третьем периодах наблюдений сравнительно редко,—

один раз в три-четыре дня, что обеспечивало сохранение дозы-

ила— 2008 мг/л.

44

Четвертый период. В этот период наблюдений длительность аэрации в первой ступени была 4 часа. При данных соотноше­

ниях объемов сооружений первой и второй ступеней длитель­ ность аэрации во второй ступени получилась равной 5,0 часа.

Увеличивая продолжительность аэрации в первой ступени, ставилась задача выяснить результат очистки при наличии ре­ генератора по сравнению с работой одноступенного аэротенка без регенератора. Наблюдения проводились с 5 по 24 марта. Этого времени оказалось достаточно дЛя выяснения роли пер­ вой и второй ступеней при этих периодах аэрации. При четырех­ часовой продолжительности аэрации в первой ступени получи­ лось снижение БПКа с осадком с 477 до 36,6 мг/л при расходе воздуха в 4,1 м3 на 1 м3 воды.

Использование кислорода воздуха было достаточно хоро­ шим, дефицит его равнялся 81% при наличии в среднем 2,3 мг/л

растворенного 'кислорода.

При четырехчасовой продолжительности аэрации и значи­ тельном снижении ВПК в первой ступени на долю второй сту­ пени оставалась небольшая нагрузка. Однако вторая ступень работала явно неудовлетворительно вследствие того, что в ней

отсутствовал активный ил. Неоднократный перепуск ила из пер­ вой ступени не помог сохранить его во второй ступени.

На основании изложенного можно сделать вывод, что устрой­ ство второй ступени целесообразно только в том случае, когда на ее долю приходится снижение ВПК, начиная с 60—70 мг/л и выше. В этом случае во вторую ступень поступает достаточно взвеси, которая является основой для образования ила второй

ступени и питательных веществ для бионаселения активного ила. Пятый период. Поскольку в четвертом периоде наблюдений

было установлено, что при большом снижении ВПК в первой ступени вторая не работает, в пятом периоде никаких наблюде­ ний над ней не велось.

В пятом периоде в первой ступени при длительности аэра­ ции 6 час. была получена примерно такая же очистка, как в аэротенках Люблинской станции в 7,3 часа; при этом окисли­ тельная мощность опытного аэротенка оказалась выше, чем эк­ сплуатационных, на 22%, а показатель затраченного воздуха— в два раза меньше. В среднем в первой ступени в этот период дефицит кислорода равнялся 78% при наличии растворенного кислорода 2,6 мг/л. Начальное и конечное ВПК, а также сни­ жение БПКб в опытном и эксплуатационных аэротенках были близки между собой.

Результаты анализов трех проб воды из первой ступени опыт­ ной станции за время работы с 24 марта по 15 апреля 1948 г.

показали постепенное ухудшение стока, сопровождаемое отсут­ ствием растворенного кислорода. Одновременно в эксплуатаци­ онных аэротенках также исчез растворенный кислород.

Такое состояние аэротенков объясняется тем, что большое

45

количество вредных примесей поступало в составе сточных вод,

что ухудшало активный ил. Возможно, что уменьшение количе­ ства растворенного кислорода связано с повышением темпера­ туры воды и снижением количества растворенного кислорода в поступающей сточной жидкости.

■В дальнейшем подача воздуха была увеличена, но оконча­ тельные результаты не были получены, так как по техническим причинам прекратилась подача сточной жидкости на опытную

станцию, а после возобновления подачи температурные условия изменились и началась серия наблюдений в летних условиях.

§ 16. Второй этап наблюдений

Результаты наблюдений, проведенных в первом этапе, пока­ зали |целесообразностн применения двухступенных аэротенков.

Однако эти наблюдения были непродолжительными для каж­ дого периода. Требовалась проверка в условиях длительной ра­ боты опытной установки. Во втором этапе провели две серии на­ блюдений: шестая—летом и осенью 1948 г. и седьмая—зимой 1948—1949 гг. Проводилось также сравнение работы опытной установки двухступенных аэротенков с эксплуатационными аэ­ ротенками Люблинской станции.

Шестая серия наблюдений длилась с августа до конца но­

ября, а седьмая—с декабря до конца марта, т. е. каждая по че­ тыре месяца. Такая продолжительность наблюдений почти ис­

ключает элемент случайности.

Исследования велись на той же опытной установке Люблин­ ских полей фильтрации, как и в первом этапе. Различными яв­

ляются только объем аэротенков первой ступени и конструкция

отстойника второй ступени. Объем аэротенка и регенератора первой ступени был уменьшен вдвое с целью увеличения рас­ четного расхода воды, поступающей на единицу объема соору­

жения. Лимитирующим условием в системе сооружений первой ступени был отстойник. Уменьшение объема аэротенка и увели­ чение расхода очищенной воды дали возможность сократить по­ ступление иловой смеси в отстойник.

Длина аэротенка 4,0 м, ширина—2,1 м и глубина 2,9 м. По­

длине аэротенк был разделен на три части: первая служила ре­

генератором, а две другие—аэротенками. Действующее отделе­ ние было изолировано от неиспользуемых участков сплошной

перегородкой; регенератор отделили от аэротенка перегородкой,

которая имела отверстия в верхней части. Другие две части аэ­

ротенка имели перегородку со щелями. Отстойник первой сту­

пени и аэротенк второй ступени были оставлены без изменений. Вторая ступень работала без регенерации активного ила.

Отстойник второй ступени, оборудованный сосунами для от­

бора возвратного активного ила, пришел в полную негодность после первого этапа наблюдений. Поэтому был приспособлен

46

вертикальный отстойник 4,25X4,00 м; глубина отстойной зоны 1,0 м, высота щели в подающей трубе 0,20 м и глубина пира­ мидальной части 1,55 м. Центральная труба имела диаметр 400 мм, откачка возвратного активного ила производилась эр­

лифтом.

Шестой период. Летом 1948 г. производилась реконструкция

опытной станции, поэтому наблюдения были начаты в первых числах августа и закончены в конце ноября. Таким образом, бы­

ли охвачены частично летний период и вся осень.

Задача состояла в том, чтобы подобрать такие условия ра­ боты опытной установки, которые были бы, во-первых, более экономичными, чем в аэротенках Люблинской станции, а во-вто­ рых, очистка была бы не хуже, чем в эксплуатационных аэро­ тенках.

Пользуясь опытом первого этапа наблюдений, было решено уменьшить продолжительность аэрации и расход воздуха на

25—40%. При длительности аэрации в аэротенках Люблинской станции 5,45 часа на опытной установке она в обеих ступенях была 4,36 часа, в том числе 0,76 часа в первой ступени и 3,6 ча­ са—во второй.

Расход воздуха в первой ступени был 1,38 и во второй 2,16 -и3 на 1 м? воды, а всего—3,54 л3 на 1 м3 воды. В эксплуатацион­ ных аэротенках в этот период затрата воздуха составляла в среднем 5,8 м3 на 1 м3 воды. Вследствие того, что часть аэро­ тенков имела дырчатые трубы, соответствующим образом при подсчетах был уменьшен расход воздуха, считая, что через тру­

бы потребляется его в два раза больше, чем при фильтросах. В результате количество воздуха в аэротенках Люблинской стан­

ции определилось в 5,0 м3 на 1 м3 воды, т. е. в 1,4 раза больше,

чем в опытных. Увеличенная глубина аэротенков Люблинской

станции дала показатель затраченного воздуха на опытной—все­ го 55,5%. Окислительная мощность опытных аэротенков оказа­ лась выше на 25% по сравнению с эксплуатационными.

Как видно из табл. 8 и 9, качество очистки в аэротенках

опытной станции было одинаковым с эксплуатационными по БПКй воды с осадком, несколько лучше по БПКб отстоенной во­ ды и по взвешенным веществам. В опытных аэротенках БПКн отстоенной воды после второй ступени равнялась 9,5 мг/л, а в эксплуатационных—13,2 мг/л-, соответственно количество взве­ шенных веществ в очищенной воде равнялось 17,2 и 19,0 мг/л. Длительность отстаивания в отстойнике второй ступени составляла 2,05 часа, а в эксплуатационных отстойни­ ках— 1,7 часа, доза ила в первой ступени —2500 мг)л, во вто­ рой—1833 мг/л, а в эксплуатационных аэротенках она состав­ ляла 2065 мг/л.

Концентрация возвратного ила второй ступени была 6720 мг/л, и она очень мало отличалась от концентрации в пер­ вой ступени и эксплуатационных аэротенках.

47