Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Конструкции аэротенков


Конструкции аэротенков

Конструктивное оформление аэротенков определяется пропускной способностью очистных сооружений, исходными характеристиками подлежащей очистке сточной воды, определяющими режим работы аэротенков, типом аэрационного оборудования для подачи воздуха и перемешивания, конструкцией других сооружений, включаемых в технологическую схему очистки сточной воды и др. При конструировании решаются вопросы оптимального расположения коммуникаций, подводящих к аэротенкам сточную воду на очистку, циркуляционный активный ил, воздух, коммуникаций, отводящих иловую смесь из аэротенков в сооружения илоотделения, и избыточного активного ила на обработку. Под оптимальным понимается взаимное расположение коммуникаций, обеспечивающее возможность работы аэротенков по заданной технологической схеме, а при необходимости и переход от одной схемы работы к другой (например, от схемы без регенераторов ила к схеме с регенерацией, или наоборот), удобство контроля и управления, оперативное переключение в случае плановой или непредвиденной остановки сооружения для ремонта и пр. Одним из важных требований при этом является обеспечение минимальной длины коммуникаций из соображений как снижения строительных затрат, так и оптимизации высотной схемы расположения сооружений.

Для крупных очистных сооружений применяются, главным образом, прямоугольные в плане аэротенки с пневматической аэрацией, хотя имеются крупные очистные сооружения с механической системой аэрации. Для сравнительно небольших очистных сооружений применяются как прямоугольные, так и круглые в плане аэротенки с пневматической, механической или пневмомеханической аэрацией. Одной из существенных характеристик аэротенков является их связь с сооружениями последующего разделения иловой смеси. С этой точки зрения различают аэротенки с отдельными отстойными сооружениями, т.е. с независимым друг от друга гидравлическим режимом работы аэротенков и вторичных отстойников, и аэротен-ки-отстойники, в которых эти два сооружения определенным образом гидравлически связаны и взаимозависимы.

Аэротенки с отдельными сооружениями илоотделения характеризуются тем, что иловая смесь из них выводится и направляется в отстойные сооружения, из которых возврат циркуляционного активного ила осуществляется принудительно либо насосными установками, либо эрлифтами. Такие аэротенки могут применяться на очистных сооружениях практически любой пропускной способности, но наиболее часто на крупных и средних. Широко применяемые аэротенки для крупных и средних очистных соеружений представляют собой прямоугольный в плане резервуар, разделенный на два-четыре коридора продольными перегородками, обеспечивающими последовательное протекание по ним иловой смеси. Такое коридорное устройство позволяет типизировать поперечные размеры аэротенков и с высокой степенью гибкости вводить при необходимости регенерацию: от 25% при выделении под регенерацию одного коридора до 75% при выделении под них трех коридоров в 4-коридорном аэротенке (или 33 и 66% при 3-коридорном аэротенке, или 50% при 2- и 4-коридорном аэротенке). При этом в значительной мере снижается возможность продольного перемешивания иловой смеси при работе аэротенков в режиме вытеснителей. Коридорное устройство аэротенков позволяет относительно легко решать вопросы подвода очищаемой жидкости и ила в аэро-тенк и отвода из него иловой смеси независимо от технологической схемы работы аэротенка. Ширина коридора может составлять 4,5 – 9 м (а иногда и более) при глубине его до 6 м. Длина аэротенков может достигать нескольких десятков метров в зависимости от пропускной способности очистных сооружений.

При ширине коридора 4,5 м рабочая глубина аэротенка составляет 3,2 либо 4,4 м, а при ширине 6 и 9 м – 4,4 либо 5 м. Такой аэротенк работает по принципу аэротенка-вытеснителя как с регенерацией ила, так и без регенерации. Четырехкоридорное устройство позволяет отводить под регенераторы от 1 до 3 коридоров, т.е. аэротенки могут работать с 25%-ной, 50%-ной, 75%-ной регенерацией.

При 25%-ной регенерации ила коридор I служит регенератором и сточная вода из верхнего канала осветленной воды 4 подается в начало коридора II, где смешивается с регенерированным активным илом. Образовавшаяся иловая смесь протекает по II, III, IV коридорам. В конце IV коридора иловая смесь переливается в канал иловой смеси 10, откуда она самотеком отводится через распределительную чашу во вторичные отстойники. После отделения ила от очищенной воды во вторичных отстойниках рециркуляционный активный ил эрлифтами или насосами по трубопроводу 9 подается в коридор I. Такая же схема работы аэротенка сохраняется и при 75%-ной регенерации с той лишь разницей, что вода из верхнего канала осветленной воды подается в начало не II, а IV коридора, поскольку I, II и III коридоры отводятся под регенераторы и иловая смесь протекает лишь по коридору IV. Напротив, при введении 50%-ной регенерации, т.е. когда коридоры I и II отводятся под регенераторы, вода на очистку подается в начало коридора III аэротенка из нижнего канала осветленной воды 11, куда она поступает из первичных отстойников через посредство среднего канала 2.

Если аэротенк работает в режиме без регенерации, то вода в него через средний канал 2 поступает в нижний канал осветленный воды 11 и далее в коридор I, куда подается и активный ил. Иловая смесь протекает последовательно через все четыре коридора. Из коридора IV иловая смесь поступает в распределительный канал вторичных отстойников 10.

Для аэрации иловой смеси воздух от воздуходувок по системе воздуховодов 1, 12, 13 через воздушные стояки 5 подается в диспергаторы воздуха (аэраторы), располагаемые у днища аэротенка (см. § 11.5). Для предотвращения осаждения взвешенных веществ в каналах распределения воды или сбора иловой смеси, в них также устанавливаются аэраторы, и осуществляется подача воздуха к ним через соответствующие воздушные стояки 5.

Воздух в данной конструкции аэротенков диспергируется с помощью фильтросных пластин, уложенных в бетонных каналах, которые устраивают в днище (или на днище) аэротенка вдоль продольной стенки его коридора.

В коридорах I и II укладывают по три ряда фильтросных пластин, а в коридорах III и IV – по два ряда.

Для удаления,воды из подфильтросных каналов, куда она может попадать при случайной или плановой остановках воздуходувки или отключении воздуха в секцию, служат водовыбросные стояки диаметром

60 мм, на которых открываются задвижки за несколько минут до включения подачи воздуха в каналы.

На Курьяновской станции аэрации (Москва) запроектированы и построены 4-коридорные аэротенки с отдельной регенерацией активного ила. Коридор аэротенка имеет длину 133 м, глубину 4 м и ширину 8 м.

Если отстойные сооружения имеют прямоугольную в плане форму (горизонтальные отстойники), то может устраиваться единый блок аэротенков с первичными и вторичными отстойниками, что позволяет до минимума свести длину связывающих эти сооружения коммуникаций.

Сточная вода подается в коридор собственно аэротенка рассредоточение через отверстия, расположенные на расстоянии 40 м одно от другого.

Для опорожнения аэротенков предусматривается устройство лотков в середине каждого коридора с продольным уклоном в 0,001 в сторону трубопровода опорожнения 2, принимающего воду при открытии задвижек 3. Днище коридора имеет также поперечный уклон в 0,001 в сторону лотка опорожнения аэротенка.

Устройство аэротенков с механической аэрацией практически ничем не отличается от устройства аэротенков с пневматической аэрацией. Однако в силу специфики механических аэраторов, имеющих квадратную или круглую в плане зону действия, при их применении стремятся увеличить ширину аэротенка (или коридора) до пяти-шести диаметров аэратора, что в свою очередь предопределяет и специфичность подходов к компоновочным решениям, которые должны предусматривать возможность демонтажа и замены в случае необходимости электропривода или аэрационного агрегата в целом. Естественно, что с увеличением пропускной способности очистных сооружений увеличивается потребное количество единиц аэрационного оборудования, что значительно усложняет компоновку сооружений с механической аэрацией.

Характерной чертой аэротенков-отстойников является конструктивное совмещение аэрационного резервуара и вторичного отстойника в одном сооружении. Часть сооружения, в которой осуществляется аэрация иловой смеси, получила название аэрационной зоны, а другая – отстойной зоны. Обе эти зоны связаны между собой отверстиями, окнами, щелями и пр., обеспечивающими переток иловой смеси из аэрационной зоны в отстойную и возврат активного ила из отстойной зоны в аэрационную без применения оборудования для принудительного возврата ила в зону аэрации. Примером такого сооружения может служить широко применяющаяся во Франции конструкция «Оксиконтакт», разработанная французской фирмой “Дегремон”.

Сточная вода после первичных отстойников подается в распределительный трубопровод, расположенный вдоль аэрационной зоны, находящейся в центре прямоугольного в плане резервуара. С обеих сторон аэрационной зоны расположены отстойные зоны, отделенные от нее внутренними наклонными перегородками. Перегородки имеют в их верхней части регулируемые переливные окна, через которые иловая смесь поступает в отстойную зону. В низу перегородки примыкают к наклонной внешней стенке аэротенка таким образом, что образуется продольная щель с каждой продольной стороны аэрационной зоны. Через эти щели осаждающийся в отстойной зоне активный ил под воздействием гравитационных сил возвращается в зону аэрации. Осветленная вода после отделения ила собирается лотками 2, расположенными вдоль внешней стороны каждой отстойной зоны. Избыточный активный ил отводится из осадочной части отстойной зоны через илоотводные трубопроводы, расположенные на определенных расстояниях друг от друга. Аэрационная зона снабжается воздухом через колпачковые аэраторы «Вибрэйр», монтируемые либо в плиту днища, перекрывающую воздушный канал, либо в воздуховоды, укладываемые по днищу этой зоны таким образом, чтобы вызывать двойной спиралеобразный поток иловой смеси, показанный на рис. 11.18 стрелками. Глубина сооружения около 4 м, длина 15-70 м (в зависимости от требуемой пропускной способности). Циркуляционный расход активного ила может достигать 200-300% расчетного расхода сточной воды.

Для станций сравнительно небольшой пропускной способности довольно широко применяются аэротенки-отстойники круглой в плане формы с концентрическими зонами аэрации и отстаивания. В качестве примера такого сооружения можно привести радиальный аэротенк-отстойник с центральной зоной аэрации и периферийной зоной отстаивания.

Это обеспечивает быстрое и полное ее смешение с активным илом, возвращающимся из отстойной зоны в аэрационную зону через круговую придонную щель, через которую сообщаются обе зоны. Применяются и аналогичные установки с механическим аэратором с вертикальной осью вращения, также располагаемым в центре аэрационной зоны. Конструкции таких установок предназначены для работы в режиме аэротенка-смесителя.

Применяются и аэротенки-отстойники промежуточного типа, в которых возврат активного ила из отстойной зоны в аэрационную осуществляется принудительно. Примером такого сооружения в радиальном исполнении является аэротенк-отстойник типа “Турбофлок”, в котором отстойная зона, выполненная в виде радиального отстойника со скребковым механизмом, располагается в центре сооружения, а возврат ила в зону аэрации осуществляется с помощью насосов .

В аэрационной зоне применена система аэрации, состоящая из неподвижных аэраторов, монтируемых у днища аэротенка, а также аэраторов, перемещаемых на вращающейся платформе в противоположном движению жидкости направлении, позволяющих снизить затраты электроэнергии на единицу снимаемой БПК. Фирмой «Эпюрекс» разработаны типоразмеры этого сооружения для обслуживания 1600-20 000 жителей. Установка работает в режиме продленной аэрации для станций, обслуживающих до 6500 жителей и в режиме классической аэрации для крупных очистных сооружений.

К аэротенкам-отстойникам промежуточного типа относится и установка, разработанная кафедрой водоотведения МГСУ.

Возврат активного ила из зоны отстаивания осуществляется под действием гидростатического напора, развиваемого механическим поверхностным аэратором дискового типа, устанавливаемым в центре квадратной (или прямоугольной) в плане формы зоны аэрации. По трубопроводу, связывающему иловую часть отстойной зоны со стабилизатором потока в виде вертикальной трубы, устанавливаемой под аэратором, активный ил возвращается в зону аэрации.

Гидростатический напор, развиваемый аэратором, выражается в создании разницы между уровнем воды в отстойной зоне и уровнем воды в зоне действия аэратора. Этот напор может составлять 15-20 см водяного столба, что побуждает движение активного ила в зону действия аэратора.

Для малых очистных станций разработаны компактные установки, включающие полный набор сооружений для очистки сточной воды и минерализации избыточного активного ила, в которых используются названные выше принципы компоновки аэрационной и отстойной зон и которые предназначены для обработки сточных вод объемом от нескольких кубометров до нескольких сот кубометров в сутки.

Циркуляционные окислительные каналы (ЦОК) получили определенное распространение в странах Западной Европы, особенно в Голландии, где они были впервые предложены А. Пасвиром. Эти аэрационные сооружения представляют собой замкнутый канал трапецеидального или прямоугольного сечения овальной в плане формы, по которому циркулирует иловая смесь со скоростью 0,25-0,3 м/с. Такая скорость предотвращает осаждение активного ила и обеспечивается горизонтальными цилиндрическими аэраторами, устанавливаемыми поперек канала.

ЦОК работает по принципу аэротенков продленной аэрации, как правило, без первичного отстаивания. Средняя длительность пребывания ила в нем составляет около 40 сут, что позволяет обеспечить значительную его минерализацию. В зависимости от расхода очищаемой жидкости применяются как схемы без вторичного отстаивания, так и схемы со вторичным отстаиванием. По схеме а осуществляется периодическая работа канала то как аэротенка, то как вторичного отстойника. Для бесперебойной работы сооружения требуется устройство, как минимум, двух каналов: когда один канал работает как аэротенк и принимает сточную воду на очистку, второй канал работает как вторичный отстойник. После необходимой длительности отстаивания очищенная жидкость выпускается, и в него начинает подаваться сточная вода на очистку и канал работает как аэротенк, тогда как второй канал начинает работать как вторичный отстойник.

По схеме б ЦОК работает непрерывно с выведением активного ила из вторичного отстойника и подачей его в аэрационный канал. Избыточный активный ил в обеих схемах направляется на иловые площадки.

В настоящее время в ЦОК применяются механические аэраторы с вертикальной осью вращения типа “Симкар”. Аэратор устанавливается в месте закругления канала с устройством перегородки таким образом, чтобы весь формируемый аэратором поток жидкости направлялся вдоль канала. Такой ЦОК получил название «Карусель» и широко применяется для обслуживания населенных мест с числом жителей 8…20 тыс. Благодаря большой окислительной и особенно перекачивающей способности аэратора стало возможным увеличить глубину канала с традиционных 0,8-1 м до 2 5-4 м и, следовательно, значительно сократить необходимую площадь этого сооружения. Опыт эксплуатации таких каналов показал, что расчетный объем канала для обеспечения необходимой степени биологической очистки может быть снижен на 1 жителя с 0,25-0,3 м3 до 0,15-0,18 м3. Однако, сокращать расчетный объем канала признано нецелесообразным из соображений последующей обработки ила. Также нецелесообразным признано и введение первичного отстаивания, так как количество избыточного ила при работе канала из расчета 0,25 м3 на 1 жителя не превышает 30 г по сухому веществу на 1 жителя в сутки. По некоторым данным, экономически эффективно применение ЦОК типа “Карусель” для обслуживания населенных мест с числом жителей до 30 000.

Окситенки. С начала 70-х годов сначала на уровне научных исследований, а затем и на уровне практического использования стали проводиться работы по применению технического кислорода или воздуха, обогащенного кислородом, вместо атмосферного воздуха для обеспечения аэробных условий в сооружениях биологической очистки. Использование кислорода вместо воздуха позволяет поддерживать в очищаемой воде концентрацию растворенного кислорода в 5-10 мг/л вместо обычно принятой для аэротенков концентрации в 1,5-2 мг/л. Это в свою очередь дает возможность существенного повышения окислительной способности сооружения и устойчивости очистных процессов при шоковых и резко колеблющихся нагрузках на активный ил. Кроме того, прирост активного ила в таких сооружениях на 25-35% ниже, чем в аэротенках за счет более глубокого окисления изымаемых загрязнений. Активный ил значительно лучше отделяется от очищенной воды и уплотняется, что позволяет уменьшить объем вторичных отстойников и уплотнителей избыточного ила.

По технологической сути процессы биологической очистки в сооружениях с использованием кислорода идентичны очистным процессам в аэротенках. Однако их конструктивное оформление и эксплуатация значительно сложнее, чем аэротенков. Это связано с необходимостью практически полного использования подаваемого кислорода, учитывая стоимость его получения и подачи в сооружение.

В отечественной практике очистки сточных вод с применением кислорода используются окситенки, предложенные ФГУП НИИ ВОДГЕО (рис. 11.23). Конструктивно окситенк выполнен в виде резервуара круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой 12, разделяющей его на зону аэрации 13 в центре и илоотделитель 18 по периферии сооружения. В средней части по высоте цилиндрической перегородки устроены окна 16 для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; в нижней части перегородки – окна 15 для возвращения ила в зону аэрации.

Зона аэрации оборудована герметическим перекрытием 6, на котором устанавливается электропривод 3 турбоаэратора 4. На перекрытии смонтированы трубопровод подачи кислорода 7 и продувочный трубопровод 1 с клапанами.

Илоотделитель 18 оборудован перемешивающим устройством, представляющим собой вращаемые приводом решетки из вертикальных стержней 8 d – 30…50 мм, расположенных один от другого на расстоянии 300 мм. В нижней части решеток размещается шарнирно подвешенный скребок 14. Илоотделитель работает со взвешенным слоем активного ила, уровень которого стабилизируется автоматически путем сброса избыточного ила через трубу 10.

Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе 17, где турбоаэра-тором аэрируется и интенсивно перемешивается с активным илом. Из зоны аэрации через окна 16 и зону дегазации иловая смесь поступает в илоотделитель. Благодаря направляющим щиткам жидкость в илоотделителе медленно движется по окружности, вследствие чего значительно интенсифицируется процесс отделения и уплотнения ила. Очищенная вода проходит сквозь слой взвешенного активного ила, доочищается от взвешенных и растворенных органических веществ, поступает в сборный лоток и отводится по трубе. Возвратный активный ил спирально опускается вниз и через окна 15 направляется в зону аэрации.

Окситенк оборудуется системой автоматизации, обеспечивающей подачу кислорода в зону аэрации в строгом соответствии со скоростью его потребления; Система автоматически поддерживает заданную концентрацию растворенного кислорода в иловой смеси окситенка при любых изменениях состава, концентрации или расхода сточной воды.

Высокая концентрация растворенного кислорода в окситенке позволяет значительно повысить дозу активного ила в сооружении и интенсифицировать процессы нитрификации аммонийного азота. Это дает возможность повышения окислительной мощности окситенков в 5-6 раз по сравнению с аэротенками и снизить капитальные затраты в 1,5-2 раза, а эксплуатационные в 2,5-3 раза.

В настоящее время наиболее перспективно применение окситенков на объектах, которые имеют собственный технический кислород или могут получать его от соседних предприятий (например, заводы по производству синтетического каучука, а также химические, коксохимические, нефтехимические и др.). Весьма перспективным применение окситенков может оказаться и для снижения газовых выбросов в атмосферу при очистке сточных вод, содержащих загрязнения, отдуваемые из очищаемой воды в процессе аэрации в атмосферу.

Технологический расчет окситенков осуществляется по тем же формулам, что и расчет аэротенков-смесителей, но с рабочей дозой ила в пределах 6-10 г/л и концентрацией растворенного кислорода 6-12 мг/л.



Похожие статьи:
Депонирование осадков сточных вод

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум