При глубинной аэрации применяются мелкодисперсные барботеры (фильтросные пластины, пористые трубы и т. д.) и перфорированные трубы с диаметром отверстий 8 −10 мм.
Керамические фильтросные пластины с диаметром пор 80... 150 мкм дают пузыри воздуха размером около 1,5 мм. Однако в условиях аэротенка такие пузыри неустойчивы и сливаются при столкновении. В результате уже на высоте около 1 м размер пузырьков при мелкодисперсной аэрации практически не отличается от такого при аэрации через дырчатые трубы (равновесный эквивалент диаметр пузыря воздуха составляет около 16 мм). Поэтому при глубине погружения аэраторов 5 м эффективность мелкодисперсной аэрации только в 1,5 раза выше эффективности абсорбции кислорода при аэрации через перфорированные трубы. С учетом быстрой закупорки пор (с внешней стороны осадком, а с внутренней пылью), малого срока эксплуатации фильтросных пластин, сложностью их замены, применение аэраторов с крупной перфорацией оказывается более выгодным. По указанным причинам на вновь строящихся объектах ЦБП фильтросные пластины уже не используются, а на действующих очистных сооружениях заменяются на перфорированные трубы (или пневмомеханические аэраторы).
Затраты энергии при аэрации перфорированных труб составляют 0,8 − 1,2 кВт∙ч на 1 кг растворенного в воде кислорода (в стандартных условиях, т. е. при аэрации чистой воды с температурой 20°С при дефиците кислорода 1).
Механические аэраторы подразделяются по глубине погружения в жидкость на поверхностные и глубинные. Ось вращения ротора, снабженного лопастями, может располагаться горизонтально и вертикально. На сооружениях средних и крупных масштабов чаще применяют аэраторы с вертикальной осью вращения. Конструкции этих аэраторов весьма разнообразны, их производительность по кислороду в стандартных условиях составляет 30 − 80 кг О2/ч, а максимальная зона действия, где активный ил не оседает, достигает 20 тыс. м3. Расход энергии на 1 кг кислорода значительно меньше, чем для пневматических систем и составляет для аэраторов ЛенНИИхиммаша около 0,6 кВт ·ч.
В аэрируемых прудах доочистки широко применяются всасывающие аэраторы конструкции ЛенНИИхиммаша, устанавливаемые на понтонах (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Схема механического всасывавшего аэратора:
1 − ротор; 2 − статор с воздушной трубой; 3 − лопастная мешалка; 4 − понтон
Основной частью аэратора является всасывающий узел, который состоит из ротора (закрытой турбинной мешалки) и статора с воздушной трубой. Назначение этого узла − всасывание воздуха в воду и его диспергирование. Глубина погружения турбины – около 0,5м. Для массопередачи растворенного кислорода из области всасывания пузырьков воздуха в окружающую жидкость и ее перемешивания, необходимого для поддержания активного ила во взвешенном состоянии, аэратор снабжен дополнительно лопастной мешалкой.
В последнее время дли очистки промстоков в аэротенках широко используются пневмомеханические аэраторы. Принцип их действия заключается в механическом диспергировании воздуха, подаваемого снизу через барботер (рис. 2.8). Диаметр пузырьков воздуха составляет всего 3 – 4 мм, благодаря чему создается развитая поверхность контакта "газ-жидкость" и интенсифицируется массопередача кислорода.
Рис. 2.8. Схема пневмомеханического аэратора:
1 − верхняя мешалка; 2 – нижняя мешалка; 3 – барботер; 4 – трубопровод подачи сжатого воздуха.
В этих системах при значительном снижении расхода воздуха достигается более высокая интенсивность массообмена, чем при пневматической аэрации: в среднем коэффициент массопередачи кислорода из газа в жидкость составляет (8 – 12)·10−3 м/с против (3 – 6)·10−3 м/с при оборудовании аэротенков системой пневмоаэрации из перфорированных труб. Применение пневмомеханических аэраторов позволяет повысить окислительную мощность аэротенков до 3000 – 5000 г БПК5 /м3·сут., т. е. почти вдвое интенсифицировать процесс биологической очистки в сравнении с пневматическими системами.
При сравнении методов аэрации необходимо учитывать, что пневматические системы (перфорированные трубы) требуют наличия воздуходувных станций, но наиболее просты и надежны в эксплуатации. Механические аэраторы требуют регулярного обслуживания на площадке; пневмомеханические аэраторы требуют обслуживания на площадке и воздуходувной станции, но обеспечивают более высокую устойчивость системы даже при отключении одной из составляющих (механической мешалки или барботажа).
2.4. ВЗАИМОСВЯЗЬ И ВЗАИМОВЛИЯНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ БЛОКОВ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ
Очистные сооружения представляют комплекс взаимосвязанных блоков, среди которых можно выделить (рис. 2.9) первичные отстойники (1), аэротенки (2), вторичные отстойники (3), пруды доочистки (4), блок обработки и утилизации осадков (5), включающий илоуплотни, цех механического обезвоживания (7) и систему конечной утилизации (8), куда могут входить илонакопители, илоотвалы, цех сушки и сжигания осадка с утилизацией тепла. Перспективным направлением утилизации осадков является их использование в качестве удобрения и добавок к кормам животных в сельском хозяйстве, а также непосредственно в целлюлозно-бумажном производстве в процессах варки целлюлозы, изготовления древесноволокнистых плит, мешочной бумаги и т. п.
Рис. 2.9. Взаимосвязь основных технологических блоков очистных сооружений промстоков ЦБП: 1 – 8 – пояснения в тексте; 9 – сточная вода; 10 – очищенная вода; 11 – возвратный активный ил; 12 – избыточный ил; 13 – первичный осадок; 14 – декантат с илоуплотнителей; 15 – уплотненный осадок; 16 – обезвоженный осадок; 17 – фугат с центрифуг или фильтрат с вакуум-фильтров и прессов; 18 – конечные продукты; 19 – циркуляционный поток (декантат с илонакопителей).
В технологической цепи очистных сооружений эффективность работы каждого последующего блока зависит от предыдущего, а наличие в системе рециркуляционных контуров значительно усложняет взаимосвязи блоков.
Вынос взвешенных веществ из первичных отстойников влияет на физиологическую активность ила в аэротенке. В силу низкой степени биодеградации взвешенных веществ промстоков ЦБП они включаются в инертную часть ила, снижая тем самым долю физиологически активной биомассы. Установлено также, что мелкодисперсная взвесь, сорбируясь на поверхности активного ила, препятствует проникновению к микроорганизмам растворенных веществ промстоков. В результате, с уменьшением эффекта осветления стоков в первичных отстойниках снижается скорость биоокисления и глубина очистки в аэротенках.
Режим работы аэротенков (нагрузка по БПК5 на активный ил, доза ила, процент регенерации, интенсивность аэрации) определяет седиментационные свойства активного ила и, следовательно, влияет на эффективность разделения фаз и степень уплотнения ила во вторичных отстойниках (см. разд.1.5.).
От выноса активного ила из вторичных отстойников и режима работы аэротенков зависит эффект биологической очистки в прудах (см. разд. 1.4.). При этом с увеличением величины выноса, с одной стороны, растет скорость биоокисления в прудах, а с другой стороны, все в большей степени сказываются процессы вторичного загрязнения воды продуктами гниения осевшего ила, возрастает содержание взвешенных веществ в потоке на выходе прудов доочистки. При интенсивности аэрации в прудах, рассчитанной на дозу активного ила около 0,05 кг/м3, возрастание выноса активного ила из вторичных отстойников до 0,1 − 0,2 кг/м3 обычно приводит к отрицательным последствиям: в прудах доочистки происходит не снижение, а напротив, увеличение БПК5 промстоков.
Сооружения по обработке осадков влияют на работу всех блоков, поскольку от них на вход системы поступают потоки, содержащие значительные количества растворенных и взвешенных веществ. Например, в декантате с илоуплотнителей, расход которого составляет около 0,02 − 0,04 расхода промстоков, содержание взвешенных веществ (смеси первичного осадка и инактивированного в анаэробных условиях активного ила) достигает 1 – 10 кг/м3 при БПК5 растворенных веществ около 0,1 кг/м3.
Учитывая взаимовлияние отдельных блоков системы, которое отражается на общей эффективности процесса биологической очистки, при проектировании очистных сооружений на технологические параметры накладывается ряд ограничений. Так, согласно действующим в отрасли проектным нормам (ВСН-13-76), концентрация взвешенных веществ на выходе первичных отстойников не должна превышать 0,1 кг/м3 при БПК5 промстоков около 0,3 кг/м3. В аэротенках доза активного ила должна составлять не более 2...3 кг/м3, что связано с ограничениями по массовой нагрузке на вторичные отстойники. Нагрузка по БПК5 на активный ил и его возраст должны находиться в диапазоне, обеспечивающем хорошие седиментационные свойства активного ила (см. разд. 1.5.). Производительность блока обработки и утилизации образующихся осадков должна отвечать общему приросту активного ила в системе.
На действующих очистных сооружениях в силу различных причин указанные ограничения могут не выполняться, что приводит к нарушению предусмотренной в проекте сбалансированности работы отдельных блоков и снижению эффективности очистки. Отечественный опыт показывает, что основной причиной пониженной эффективности биологической очистки является недостаточная производительность блока обработки осадков, приводящая к поступлению на вход системы с рециркуляционными потоками вторичных загрязнений (см. рис. 2.9.), в частности, инактивированного активного ила и продуктов его деструкции.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
