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

корректируется местными условиями, когда, например, наличие грунтовых вод заставляет отказаться от глубоких сооружений.

До настоящего времени применение глубоких аэротенков лими­

тировалось у нас ограниченным выбором типов турбовоздухо­ дувок, пригодных к применению на станциях аэрации. К их чи­ слу относились: воздуходувки марки ТК-700-5 с напором 4 м вод. ст., производительностью 83 м3!мин при температуре вса­ сывания 20° С; воздуходувки Невского завода, установленные на Люблинской станции, с напором около 5 м вод. ст., произ­ водительностью 375 м31мин. Очень мощные воздуходувки, с на­ пором 5,5 м вод. ст. и производительностью 700 и 750 мЧмин., были изготовлены Невским заводом для Курьяновской станции

аэрации.

Приведенный набор воздуходувок позволял проектировать

небольшие станции с глубиной аэротенков 2,5—3,0 м и очень крупные с глубиной 3,7—4,0 м. Для станции производительно­ стью 150—200 тыс. м3 сточных вод в сутки подходящих воздухо­ дувок не было, и приходилось идти на установку мелких возду­

ходувок.

За последние годы положение значительно улучшилось. Сей­ час завод «Средазхиммаш» в Чирчике, помимо воздуходувок марки ТК-700-5, выпускает также турбовоздуходувки марки ТВ-80-1,6 производительностью 85м3/мин при напоре 6д1 вод. ст.

(или 63 мЧмин при напоре 6,5 м) и марки ТВ-50-1,6 произво­ дительностью 45 мЧмин. при напоре 6 м (или 33 мг/мин при на­ поре 6,4 м). Невский завод в Ленинграде выпускает турбовоз­

напоре 5,5 м вод. ст. и др.

Этот набор воздуходувок позволяет проектировать станции

5,0 м.

За границей иногда предлагают применять аэротенки, в ко­ торых пористые аэраторы различных конструкций укладываются выше дна аэротенка. Были даже попытки доказать, что такое расположение аэраторов позволит сэкономить энергию при про­ дувке воздуха. Но с этим нельзя согласиться, так как уменьше­ ние слоя воды над аэратором снижает продолжительность кон­ такта воды с воздухом и уменьшает использование кислорода.

Опыты, проведенные на станции Коломб в Париже, показали,

что при таком расположении аэраторов не достигается эконо­

мия в затратах на энергию.

Можно рекомендовать укладку аэраторов выше дна только в тех случаях, когда для аэротенков приспособляются сущест­

вующие глубокие резервуары и укладка аэраторов на дне не может быть осуществлена-.

61

Ширина отдельного коридора аэротенка оказывает большое влияние на капитальные и эксплуатационные затраты. Чем ши­

ре коридор, тем меньше число стен при заданном объеме аэро­

тенков. Ширина коридора влияет на количество аэротенков. Ес­ ли коридоры шире и число аэротенков меньше, то потребуется меньше обслуживающего персонала, а также сократится коли­ чество анализов.

Поэтому техническая мысль все время стремится найти та­ кие соотношения размеров и конструкций аэротенков, при кото­

рых ширина их была бы максимальной. В значительной мере это зависит от интенсивности продувки, ибо в первую очередь конструкция аэротенков должна предусматривать и обеспечи­ вать надлежащее перемешивание иловой смеси. Опыт показал,

что при подаче воздуха от 3 м3 на 1 м3 воды и выше обеспечи­

вается хорошее перемешивание иловой смеси. Это количество воздуха обычно подается по технологическим требованиям.

Ширина коридора аэротенка обязательно увязывается с глу­ биной. Установлено, что хорошее перемешивание иловой смеси обеспечивается при соотношении ширины к глубине, как 2 : 1

или меньше. Если это соотношение будет большим, то, незави­ симо от интенсивности аэрации, может произойти отложение ила у стены, находящейся вдали от линии расположения филь­

тросов.

Следует иметь в виду, что все это относится к аэротенкам,

работающим по принципу спирального потока, когда фильтро­

сы расположены вдоль стены аэротенка.

При устройстве дна по принципу гребней и борозд, когда фильтросы укладываются равномерно по дну аэротенка или в несколько рядов, равномерно расположенных по ширине, огра­ ничений ширины отдельного коридора в этом случае произво­

дить не следует.

Поскольку максимальная глубина аэротенков приближается

к 5—6 м, можно рекомендовать доведение ширины коридора

до 10—12 м.

Переходя к конкретным примерам, можно указать, что при ширине коридора 7 м и глубине 3,7 м на Люблинской станции аэрации никаких отложений ила не наблюдается, равно как и

на Курьяновской станции, где ширина коридора 8 м при глу­ бине 4 м. В качестве опыта в настоящее время идет,строительство на Курьяновской станции аэротенков с шириной коридора 12 м при глубине 4 м. Число рядов фильтросов в этих кори­

дорах равно трем.

За рубежом строятся аэротенки с различной шириной—до 10 м. На станции Калюмет в Чикаго имеется аэротенк шири­ ной 20 м, в котором фильтросы уложены с двух сторон, при­ чем никаких осложнений в работе аэротенка не наблюдается в

течение многих лет эксплуатации [17].

Расположение фильтросов вдоль стен было испытано также

62

на Курьяновской станции, где в опытном порядке в одном кори­ доре были уложены фильтросы вдоль обеих стен. Здесь! также не наблюдается каких-либо осложнений в работе. Таким обра­ зом, опыт подтверждает, что укладка фильтросов с двух сторон позволяет доводить ширину коридора аэротенков до 20 м.

Вопрос о длине аэротенков решается в связи с шириной ко­ ридоров, числом эксплуатационных единиц, расположением аэротенков на территории промышленной площадки, системой

аэротенков и другими условиями. Минимальная длина не долж­ на быть меньше 4—5-кратной ширины, особенно при однокори­

дорной системе. Это условие объясняется тем обстоятельством,

что при подъеме иловой смеси вверх иногда возникают потоки не только в поперечном направлении по отношению к оси ко­ ридора, но и в продольном. При малой длине коридора недо­ статочно очищенная вода может поступать к выходу из аэро­ тенка.

Практически максимальная длина коридоров может быть

150 м, по технологическим условиям она не ограничивается.

При определении основных размеров аэротенков важную

роль играет число эксплуатационных единиц, которое опреде­ ляется в зависимости от очередности строительства, системы диффузоров, размеров аэротенков и числа коридоров в одной секции. В первую очередь строительства минимальное число сек-, ций может бытй три-четыре. Если выйдет из работы одна секция, будет перегрузка на остальные соответственно на 50 и 33%,

что приведет к ухудшению качества стока, но сохранит более или менее нормальные условия работы. При полном развитии

станции желательно иметь 6—8 секций.

Ремонт строительных конструкций аэротенков производится

редко: обычно выключение аэротенков из работы имеет место вследствие поломки фильтроса или нарушения его заделки. По­ этому большое значение в выборе числа эксплуатационных еди­

ниц имеют тип аэраторов и способ заделки фильтросов. Ниже будут подробно освещены эти вопросы.

Чем мощнее станция, тем больше должно быть секций, по­ скольку резкое нарушение работы станции в этом случае силь­ но ухудшает условия жизни водоема, в который спускается очи­ щенная сточная вода. Число коридоров в одной секции влияет на количество эксплуатационных единиц вследствие того, что при одно- и двухкоридорных аэротенках получается большое число эксплуатационных единиц, а при трех- и четырехкоридор­ ных—малое.

В последние годы широко применяются внутренние безна­ порные стены, образующие коридоры расчетной ширины внутри строительной секции. Поскольку приходился иногда опорожнять аэротенки, отдельная строительная единица становится одно­ временно эксплуатационной единицей. В данном случае интере­

сы строительства увязываются с эксплуатационными и практи-

63

чески на крупных станциях; объем одной секции доходит до

15—20 000 м3. Аэротенки Курьяновской станции имеют объем одной эксплуатационной единицы 16 640 м3, причем несущие

стены поставлены на расстоянии 33 м одна от другой. Внутри

этой большой секции, которая имеет длину 130 м и глубину во­

ды 4 м, устроены четыре коридора шириной по 8 м. Коридоры создаются путем устройства направляющих стен, собранных из тонких сборных железобетонных плит.

Такие крупные эксплуатационные единицы неприемлемы на станциях с небольшой пропускной способностью. Однако в сов­ ременных условиях надо стремиться проектировать малые и

средние станции с числом эксплуатационных единиц от трех до

четырех. Это уменьшит потребность в обслуживающем персона­ ле и снизит стоимость строительства.

§ 19. Различные конструкции аэротенков

Обычные аэротенки с регенераторами и без них, а также ра­ ботающие по принципу ступенчатой и модифицированной аэра­ ции имеют одинаковые конструкции и могут работать как одно-

и многокоридорные системы. Число коридоров в одной секции аэротенков зависит от технологической схемы и экономики строительства.

Однокоридорные аэротенки обычно применяются на малых

станциях аэрации и при работе по схеме без регенераторов и

ступенчатой аэрации, когда осветленная вода и возвратный ак­

тивный ил подаются в верховую часть коридора, протекают по нему и уходят с низовой стороны. Распределительный канал ос­ ветленной воды располагается здесь с верховой стороны, а с

низовой—распределительный канал иловой смеси для подачи ее во вторичные отстойники. С верховой стороны подается также активный ил. Недостатком однокоридорных аэротенков являет­ ся необходимость в устройстве несущих стен между каждым ко­ ридором. Это удорожает строительство, но позволяет уменьшить

■процент неработающего объема при выходе из строя одного ко­ ридора. Не исключается устройство однокоридорных аэротен­ ков с легкими промежуточными стенами, что удешевляет строи­ тельство. Однако при опорожнении одного коридора следует од­ новременно опорожнять соседние и следить, чтобы уровень во­ ды во избежание разрушения стен во всех коридорах был оди­ наковым. По этим причинам эта схема не применяется и в одно­

коридорных аэротенках все стены являются несущими.

При системе однокоридорных аэротенков работа с регене­ раторами может быть принята только при условии, что послед­ ние располагаются в отдельном блоке и регенерированный ак­

тивный ил подается в верховую часть однокоридорного аэротен­ ка. Совмещение в одном коридоре регенератора и аэротенка является нецелесообразным, так как в этом случае осветленную сточную воду придется подавать где-то в середине длины аэро-

64

выпускать с верховой стороны. Чтобы работать по принципу сту­ пенчатой аэрации, необходимо устроить дополнительный канал осветленной воды с низовой стороны аэротенков. Возвратный активный ил подается в начало первого коридора, а осветлен­ ная вода частями—в начало первого, второго и третьего кори­

дора.

Из вышеизложенного видно, что эта система является слож­ ной в части расположения каналов и выпуска иловой смеси и применять ее рекомендуется на средних и крупных станциях аэрации.

Четырехкоридорные аэротенки являются гибкой в эксплуата­ ции конструкцией, оправдавшей себя в работе на Курьяновской станции аэрации. По этой схеме запроектированы новые аэро­ тенки для Курьяновской и Люберецкой станций.

Рассмотрим три случая использования аэротенков (рис. 7).

Без регенераторов,- осветленная вода из первичных отстой­

ников подается через 'канал Б в канал В и проходит в точке 1

в аэротенк. В эту же точку подается регенерированный актив­ ный ил из канала активного ила Д (точка 2). Смеш> проходит последовательно четыре коридора и в точке 4 уходит в распре­ делительный канал вторичных отстойников Е.

С регенераторами: регенератором служит первый коридор.

Нерегенерированный активный ил подается в точку 1, а освет­ ленная сточная жидкость из первичных отстойников—по кана­ лу А .в точку 6. Затем смесь проходит три коридора. Объем ре­

генератора равен 25% от общего объема аэротенка, но путем ввода осветленной воды в точке 3 его можно довести до 50%.

При ступенчатой аэрации: при наличии регенераторов освет­ ленная вода порциями подается в точки 6, 3, и 7, при отсутствии регенераторов—в точки /, 6, 3 и 7. Во всех случаях ил выпус­ кается из канала возвратного ила Д в точке 2, смесь—из аэро­ тенка в конце четвертого коридора в точке 4 и попадает в рас­ пределительный канал вторичных отстойников Е в точке 5.

Сточная жидкость, осветленная в первичных отстойниках, пропускается из канала А через канал Б в канал В. Это позво­ ляет пропустить жидкостц без очистки в аэротенках через об­ водной канал Г в распределительный канал вторичных отстой­ ников Е и оттуда во вторичные отстойники для дополнительного отстоя. Это может оказаться очень полезным при сезонной очист­ ке. В летнее время проводится полная или неполная очистка в аэротенках, а зимой—двойной отстой в первичных и вторичных

отстойниках. Это может быть весьма экономичным, особенно в приморских городах, где в зимнее время пляжи не использу­ ются.

По этой схеме несущими являются только стены, идущие по

контуру секции, а три внутренние стены являются направляю­ щими и могут быть тонкими. Коридоры с несущей и облегчен­ ной стенами показаны на рис. 8.

66

Рис. 7. Схема аэротенков с четырьмя коридорами:

А — верховой канал осветленной сточной жидкости; Б —

При проектировании очистных канализационных станций

часто бывает неизвестен состав сточных вод, поступающих в канализацию. Обычно это бывает тогда, когда очень большое количество производственных сточных вод поступает в систему городской канализации. Эксплуатируя сооружения первой очере­ ди, приходится вести работу с различными режимами, чтобы

выявить оптимальный. Когда нет возможности вести параллель­ ные наблюдения 'при различных режимах, требуется много вре­ мени для выявления оптимального. Большую пользу может принести устройство коммуникаций, которые -позволят отдель­ ным аэротенкам и отстойникам дать особый режим. Для этого,

проектируя сооружения первой очереди, следует предусмотреть

возможность отделения торцовых аэротенков и крайних отстой-

Рис. 9. Схема аэротенка-отстойника:

1 — зона аэрации; 2— зона отстаивания; 3— очищенная вода.

ников от общей системы, соединив их между собой. Пропускная способность отстойников должна соответствовать аэротенкам.

Ил из опытных отстойников необходимо изолировать1 от общей

системы так, чтобы он попадал по специально проложенным тру­ бам в опытный аэротенк.

В некоторых, особых, случаях может оказаться целесооб­ разным устройство аэротенков с числом коридоров больше че­ тырех. В этом случае размещение каналов осветленной воды, возвратного активного ила и иловой смеси следует производить таким образом, чтобы была обеспечена надлежащая гибкость

в работе.

Схема аэротенка-отстойника показана на рис. 9. Часть аэро­

тенка отделяется перегородкой таким образом, чтобы в узкой части отстойной зоны скорость подъема воды равнялась

0,5 мм/сек. Впуск осветленной сточной жидкости надо устраи­ вать в нескольких точках по длине аэротенка. Расстояние меж­

ду впусками следует принимать 4—6 м.

68

Касаясь конструкций аэротенков, следует остановиться на наклонных плоскостях, которые устраиваются в верхней части стен аэротенков. Их устройство необходимо для создания цирку­ лирующего потока иловой смеси в поперечном направлении.

В Чикаго [17] проводились специальные наблюдения над ско­ ростью вращения жидкости при разных углах наклона плоско­ стей— 35, 40, 50 и 60° к горизонту. Выяснилось, что угол накло­ на не влияет на скорость вращения жидкости и, следовательно, можно рекомендовать при проектировании угол наклона 45° к

горизонтали как наиболее удобный.

§ 20. Диффузоры

Диффузоры предназначены для подачи сжатого воздуха в аэротенки. Имеющиеся типы диффузоров можно разбить на три группы по принципу величины пузырьков сжатого воздуха.

К первой группе относятся пористые диффузоры, дающие пузырьки воздуха диаметром в 1—4 мм. При пористых диффу­ зорах имеет место использование микронаселением активного ила кислорода, который переходит в раствор, главным образом,

из мелких пузырьков сжатого воздуха. Использование кисло­ рода атмосферного воздуха с поверхности воды имеет в данном случае небольшое значение.

Ко второй группе относятся горизонтально расположенные дырчатые трубы и трубы с прорезями, дающие пузырьки возду­ ха диаметром в 5—10 мм. Суммарная поверхность воздуха на единицу его объема в данном случае значительно меньше, чем при пористых диффузорах.

К третьей группе относятся диффузоры в виде опущенных в воду вертикальных труб с открытым снизу концом. Воздух вы­ ходит из трубы большими пузырями. Вследствие этого кислород

сжатого воздуха используется незначительно, а кислород атмос­ ферного воздуха здесь имеет решающее значение вследствие того, что большие пузырьки воздуха бурно перемешивают ило­ вую смесь.

Кчислу пористых диффузоров относятся фильтросы, трубы,

атакже купольные, грибовидные и дисковые.

Фильтросы обычно представляют собой квадратную пласти­ ну размером 30X30 см и толщиной 35—40 мм. Изготовляются они из окиси алюминия, связанного керамической массой, либо из кварцевого песка или кокса на бакелитовой основе. В насто­ ящее время Кучинский завод выпускает керамические двухслой­ ные фильтросы из шамота, связанного стеклом, с последующим

обжигом. Эти фильтросы должны иметь воздухопроницаемость в сухом состоянии от 1000 до 1200 л/мин и сопротивление не бо­ лее 50 мм вод. ст.: в мокром соответственно—200 и не выше 210. Размер1 пор в этих фильтросах от 30 до 70 микронов.

За рубежом выпускаются фильтросы с большими порами.

69

Чем меньше размер пор, тем меньше пузырек воздуха и тем ско­

рее они засоряются.

Фильтросы засоряются с внешней и внутренней сторон. Внешняя засоряется осаждением солей железа и в случаях пре­

кращения подачи воздуха, когда активный ил осаждается на фильтросы, проникает в поры и при последующей подаче воз­ духа часть ила не удаляется. С внутренней стороны фильтросы засоряются ржавчиной от стальных воздуховодов и ящиков, в которых укладываются фильтросы, а также пылевидными ча­

стицами, попадающими туда со сжатым воздухом.

Рис. 10. Укладка фильтросов в бетонных каналах:

/ - цементный раствор 1:2; 2 — фильтросные пластины; 3 — армированный бетой; 4 — тощий бетон.

Все это повышает сопротивление. Чтобы преодолеть его, не­ обходимо увеличить напор в воздушной сети и расход электро­ энергии. Через 4—5 лет работы аэротенков сопротивление в фильтросах увеличится до 1,0—1,2 м, а через 10—12 лет их

надо .менять. На один фильтрос размером 0,3X0,3 м следует по­ давать 100 л!мин воздуха. Если уменьшить норму подачи возду­

сколько восстанавливают их проницаемость, но на короткий срок.

Укладка фильтросов в бетонные ящики (как это выполнено

на Люблинской станции аэрации) не оправдала себя, так как эти ящики очень тяжелы и поднимать их в случае порчи фильт­ росов не представляется возможным. Дорогим является также устройство большого числа стояков, подводящих воздух к каж­

дому ящику.

За рубежом широко применяют чугунные, алюминиевые и стальные ящики, в которые укладывают от 2 до 6 фильтросов.

Эти ящики имеют малый вес, и их сравнительно легко вытаски­

вать.

Укладка фильтросов в бетонные каналы (рис. 10) удобна в

том отношении, что она позволяет обойтись малым числом сто­

яков и расположить их через 20—30 м.

70