Главная  Материалы 

 

Технологические схемы очистки сточных вод в аэротенках

 

Производство железобетонных изделий для сборного строительства развивается по двум принципиально различным направлениям: формование в стационарных, неперемещаемых формах — стендовая и кассетная технологии; формование в перемещаемых формах — поточно-агрегатный способ и на поддонах-вагонетках — конвейерная технология.

 

Стендовая технология. Стенд представляет собой железобетонную площадку с гладкой поверхностью, разделенную полосами на отдельные технологические участки. На площадке устанавливают опалубки определенной конфигурации, соответствующей форме будущего изделия. Изделие, находясь в стационарной форме в течение всего производственного цикла (до момента затвердевания бетона), остается на месте. В то же время технологическое оборудование для выполнения отдельных операций по укладке арматуры, бетонной смеси и уплотнению перемещается последовательно от одной формы к другой.

 

Стендовый способ дает высокий экономический эффект при изготовлении железобетонных изделий значительных размеров: плит перекрытий, ферм и балок для промышленного и транспортного строительства.

 

Особое значение стендовый способ производства приобрел при массовом изготовлении изделий в кассетах.

 

При таком способе производства изделия изготовляют в вертикальных формах-кассетах, представляющих собой ряд отсеков, образованных стальными, прочно укрепленными стенками — перегородками. На кассетной установке осуществляется полностью весь цикл производства тонкостенных изделий, т. е. укладка арматуры, укладка и уплотнение бетонной смеси и твердение. Для этой цели кассетная установка имеет вибрирующие устройства и устройства для парообогрева или электрообогрева изделий в процессе твердения.

 

Поточно-агрегатный способ производства состоит в том, что все операции по изготовлению изделия, очистке и смазке форм, укладке арматуры и бетонной смеси, твердению и распалубке выполняют на специальных постах, образующих определенную поточную технологическую линию. Изделие вместе с формой последовательно перемещается (с помощью крана или тельфера), от поста к посту с различными интервалами времени, зависящими от продолжительности той или иной операции: от нескольких минут (смазка форм) до нескольких часов (твердение в пропарочных камерах).

 

Основное преимущество поточно-агрегатного способа производства заключается в универсальности основного технологического оборудования. Так, например, при незначительной затрате средств на изготовление новых форм можно быстро переходить на выпуск другого вида изделий. Этот способ производства железобетона получил в нашей стране наибольшее распространение.

 

Он экономически целесообразен для заводов с широкой номенклатурой изделий и средней годовой производительностью до 100 тыс. м3.

 

Конвейерный способ производства представляет собой более совершенную поточную технологию и позволяет максимально механизировать и автоматизировать основные операции. Технологическая линия работает по принципу замкнутого пульсирующего конвейера. Изделие перемещается от поста к посту с интервалом времени, необходимым для выполнения наиболее продолжительной операции. Вагонетки-поддоны, на которых собирают форму изделия, с помощью специального толкателя перемещаются по конвейерной линии для производственных операций: очистки и смазки форм, укладки арматуры и бетонной смеси, уплотнения смеси, тепловлажностной обработки и распалубки.

 

Конвейерный способ производства экономически целесообразен при выпуске однотипных изделий на заводах большой мощности. Дальнейшим совершенствованием конвейерной технологии является изготовление железобетонных изделий для сборного строительства на специальных прокатных станах.

 

Однако, как указывалось выше, в процессе биологической очистки сточных вод в аэротенках растворенные органические вещества, а также неосаждающиеся тонкодиепергированные и коллоидные вещества переходят в активный ил, обуславливая прирост исходной биомассы. Чтобы не допустить повышения дозы ила против оптимальных значений (что привело бы, напомним, к повышенному выносу взвешенных веществ из вторичных отстойников), в аэротенк возвращается лишь то количество ила, которое поддерживает его расчетную рабочую дозу в нем. Остальной ил в виде избыточного, т.е. не требующегося для целей биологической очистки, удаляется из системы аэротенк илоотделитель на обработку и ликвидацию.

 

Эта схема включает аэрационные и отстойные сооружения, оборудование и коммуникации для подачи и распределения сточных вод по аэро-тенкам, сбора и подачи иловой смеси на илоотделение, отведения очищенной воды, обеспечения возврата в аэротенки циркуляционного активного ила и удаления избыточного ила, подачи и распределения воздуха в аэротенках ( 11. . По этой схеме активный ил подается сосредоточенно на вход в аэротенк, туда же подается и подлежащая биологической очистке сточная вода после первичного отстаивания. В результате смешения воды и активного ила образуется иловая смесь. В процессе ее движения к выходу из аэротенка обеспечивается необходимая для протекания биохимических реакций длительность контакта активного ила с загрязнениями. Наиболее часто аэротенк устраивается в виде прямоугольного резервуара, разделенного продольными перегородками на отдельные коридоры шириной 4-9 м, по которым иловая смесь протекает от входа в аэротенк к выходу из него при постоянном перемешивании и обеспечении кислородом воздуха. Пребывание иловой смеси в отстойных сооружениях приводит к ее разделению под действием гравитационных сил на биологически очищенную воду и активный ил, оседающий и уплотняющийся в нижней иловой части отстойного сооружения. Концентрация ила в ней за время разделения иловой смеси может достигать 6-10 г/л по сухому веществу в зависимости от концентрации ила в поступающей иловой смеси, условий отстаивания и конструктивных особенностей отстойного сооружения.

 

При пуске в работу вновь построенных аэротенков необходимая рабочая доза активного ила в них создается путем наращивания биомассы за счет аэрации сточной воды, в которой всегда находятся различные виды микроорганизмов. При этом расход сточной воды через аэротенк постепенно увеличивается по мере наращивания дозы ила. На вывод аэротенка в расчетный режим работы может потребоваться 2-4 недели, а иногда и более, в зависимости от температурных (и ряда других) условий. Для ускорения пуска в работу небольших по производительности аэротенков практикуется завоз некоторого количества активного ила из расположенных поблизости, уже действующих очистных сооружений. В расчетном режиме работы аэротенков их функционирование обеспечивается тем, что после отделения от очищенной воды в сооружениях илоотделения, активный ил возвращается в аэротенки. Это означает, что активный ил в проточных условиях постоянно циркулирует между аэротенками и сооружениями илоотделения (например, вторичными отстойниками или флотаторами).

 

Поскольку концентрация ила из отстойных сооружений в 2-4 раза выше дозы ила, поддерживаемой в аэротенке (напомним, из условия эффективного последующего разделения иловой смеси), то циркуляционный Расход может составлять 30-60% расхода поступающей на очистку сточной воды.

 

Схема реализации биологического процесса очистки сточной воды в проточном режиме в аэротенках с возвратом ила из вторичных отстойников и выведением избыточного ила на обработку получила название классической аэрации.

 

по гидравлическому режиму движения иловой смеси вдоль сооружения аэротенк напоминает вытеснитель, где более ранняя порция иловой смеси вытесняется вновь поступившей, благодаря чему такие аэротенки получили название аэротенков-вытеснителей ( 11.7 и 11. ;

 

Достичь дальнейшего повышения концентрации ила в этой зоне практически не удается, так как чрезмерное увеличение длительности пребывания активного ила в обескислороженной воде в отстойнике приводит, с одной стороны, к ухудшению седиментационной способности ила и повышению выноса иловой взвеси с очищенной водой, а с другой -к ухудшению метаболических свойств ила и снижению окислительной мощности аэротенка. От концентрации ила, выводимого из отстойных сооружений, зависят расход циркуляционного ила, возвращаемого в аэротенк, и объем избыточного активного ила, а следовательно, и энергетические затраты на их перекачку, и строительные объемы сооружений, их принимающих.

 

1 Классическая схема биологической очистки сточных вод:

 

Если проанализировать условия, в которых находится активный ил в этой схеме на всем пути его прохождения от входа в аэротенк до выхода из него, можно констатировать следующее:

 

нагрузка загрязнений на активный ил с максимальной у входа в аэротенк постепенно снижается до практически нулевого ее значения на выходе из аэротенка по мере снижения БПК сточной жидкости до минимально возможных ее значений при полной биологической очистке и некоторого роста дозы ила;

 

1 сточная вода после первичных отстойников; 2 аэротенк; 3 иловая смесь из аэротенков; 4 вторичный отстойник; 5 очищенная вода; б иловая камера; 7,8- циркуляционный и избыточный активный ил соответственно; 9 воздух из воздуходувок; 10 аэрационная система для подачи и распределения воздуха в аэротенке

 

из-за колебаний расхода сточной жидкости, поступающей на очистку, сравнительно медленной скорости продольного движения иловой смеси и достаточно высокой интенсивности аэрации иловой смеси в аэро-тенке происходит продольное перемешивание ранее поступивших порций жидкости с более поздними, в результате чего нарушается сходство с режимом идеального вытеснения. Это нарушение будет тем существеннее, чем ниже скорость продольного движения жидкости в аэротенке, т.е. чем шире аэротенк и, следовательно, чем он короче;

 

1 Аэротенк-вытеснитель (см. позиции на 11.

 

в случае присутствия в сточной воде токсичных или других ин-гибирующих биологические процессы веществ активный ил циклически подвергается их шоковому воздействию при очередном возврате его в аэротенк;

 

в соответствии с нагрузкой на ил снижается и потребность активного ила в кислороде, значение которой у входа в аэротенк существенно выше, чем на выходе из него. Потребность в кислороде по длине аэротенка падает также в связи с возрастанием удельного веса трудноокисляемых органических веществ либо в сточной жидкости за счет более быстрого устранения легкоокисляемых веществ в начале аэротенка, либо в самом активном иле в процессе изъятия и накопления в нем определенного запаса питательных веществ;

 

Отмеченные особенности классической схемы очистки сточных вод в аэротенках выявлялись и изучались в процессе развития техники биологической очистки сточных вод, теоретических и экспериментальных исследований, в практике использования этой схемы в реальных условиях работы очистных сооружений. Систематизация результатов исследований и анализ опыта эксплуатации сооружений биологической очистки привели к созданию ряда модификаций классической схемы очистки сточных вод в аэротенках, совершенствующих их функционирование в тех или иных конкретных условиях.

 

изымаемые из сточной жидкости загрязнения проходят полный цикл метаболических превращений в одном и том же сооружении с момента изъятия их активным илом до момента введения ила в очередной контакт с загрязнениями после возврата его в аэротенк из вторичного отстойника;

 

Другой модификацией классической схемы является применение продольного секционирования аэротенков поперечными перегородками, не доходящими либо до дна (или чередующимися: не доходящими то до дна, то до уровня воды), либо до противоположной стены ( 11. . Секционирование позволяет практически исключить продольное перемешивание иловой смеси в аэротенке и обеспечить более полное приближение технологического режима работы аэротенка к режиму идеального вытеснителя и более строго поддерживать заданный режим аэрации в пределах каждой секции, а, следовательно, обеспечить стабильное качество очистки на выходе из аэротенка. Следует, однако, отметить, что необходимое число таких секций принимается по рекомендациям чисто практического характера (см. расчет аэротенков-вытеснителей).

 

потребность в перемешивании иловой смеси для поддержания ила во взвешенном состоянии остается практически постоянной по всей длине аэротенка, что не позволяет полностью использовать окислительную способность подаваемого в аэротенк воздуха и отрицательно сказывается на энергетических показателях работы аэротенка.

 

Как уже отмечалось, изъятие из очищаемой жидкости растворенных или взвешенных загрязнений активным илом происходит значительно быстрее, чем последующее их окисление. Деление на такие стадии процесса очистки носит условный характер, поскольку практически невозможно разграничить эти фазы, тем более, что и сам процесс изъятия носит ферментативный характер, особенно в отношении растворенных органических веществ. Поэтому представляется целесообразной организация раздельного протекания этих стадий процесса в условиях, оптимальных для каждой из них, что обеспечит повышение эффективности работы аэротенков в целом.

 

Одной из наиболее ранних модификаций является применение переменной интенсивности аэрации по длине аэротенка, целью которой является приближение режима подачи воздуха (кислорода) в аэротенк к скорости его потребления активным илом, характеризующейся кривой снижения ВПК. При равномерной интенсивности подачи воздуха в аэротенки приходится решать сложную задачу выбора концентрации растворенного кислорода, которая должна поддерживаться в аэротенке. Если задаться минимальной его концентрацией в конце аэротенка, то будет наблюдаться существенный недостаток кислорода в головных секциях аэротенка, где потребность в нем значительно выше. Если ориентироваться на потребность в кислороде в головных секциях, то будет наблюдаться избыток его у выхода из аэротенка. Выбор любого из этих решений, как и ряда промежуточных, не обеспечивает наилучшее использование подаваемого в аэротенк воздуха. Вместе с тем в реальных условиях невозможно обеспечить полное соответствие подачи кислорода скорости его потребления. Поэтому в отличие от классической схемы в этой модификации осуществляется ступенчатое регулирование подачи воздуха по длине аэротенка, более или менее приближающееся к потребностям процесса очистки в кислороде, что позволяет существенно повысить экономическую эффективность работы системы аэрации. В некоторых случаях до половины необходимого количества воздуха подается в первой 1 /4 длины аэротенка. Такая ступенчатость позволяет поддерживать концентрацию растворенного кислорода на минимально возможном с точки зрения протекания биологических процессов уровне, избегая как недостатка кислорода, так и его избытка по всей длине аэротенка. Эта схема обеспечивает благоприятный кислородный режим, по ней работают широко применяемые в настоящее время аэротенки-вытеснители с пневматической системой аэрации.

 

11.9 Продольное секционирование аэротенков поперечными перегородками (см. позиции на 11. :

 

Наиболее существенные отличия от классической схемы биологической очистки в аэротенках имеют модификации, ставящие задачу либо приспособления аэротенков к стадийности биологического процесса очистки (т.е. в начале изъятие загрязнений активным илом, а затем их окисление), либо создания в них одинаковых по объему или по длине аэротенка условий с точки зрения нагрузки на активный ил или кислородного режима. Рассмотрим эти модификации.

 

Технологическая суть такой модификации заключается в том, что после извлечения загрязнений из сточной воды в собственно аэротенках активный ил с накопленными в нем загрязнениями отделяется от очищенной воды и подается не в аэротенк, а в специальное аэрационное сооружение, называемое регенератором, в котором активный ил аэрируется в течение определенного времени без сточной жидкости. В регенераторе ил освобождается от накопленных им в аэротенке загрязнений и восстанавливает свою метаболическую активность. Регенерированный ил направляется затем из регенератора в собственно аэротенк для нового контакта с очищаемой жидкостью и повторения цикла изъятия из нее загрязнений. В конструктивном отношении регенераторы ничем не отличаются от собственно аэротенков и могут устраиваться в виде как отдельно стоящих сооружений, так и емкостей, выделяемых в объеме аэротенков ( 11.10 и 11.1 . В собственно аэротенке обеспечивается контакт активного ила с загрязнениями такой длительности, которой достаточно только для изъятия загрязнений из очищенной воды (отсюда и термин «контактная стабилизация» в западноевропейской и североамериканской технической литературе), составляющей примерно 1,5-2,5 ч аэрации в зависимости от характера загрязнений сточных вод и условий реализации процесса. Режим аэрации здесь должен быть направлен на создание условий, наиболее благоприятных для доступа активного ила к загрязнениям, т.е. постоянного и эффективное перемешивания и аэрации иловой смеси. Концентрация растворенного в жидкости кислорода поддерживается в пределах 0,5-2,0 мг/л. Скорость же потребления кислорода здесь значительно более высокая, чем в регенераторе, поскольку в собственно аэротенке протекают более быстрые процессы первичной трансформации загрязнений при их изъятии из очищенной воды. Поэтому интенсивность аэрации здесь должна быть также существенно выше, чем в регенераторах.

 

а не доходящими до противоположной стены; б поочередно не доходящими до дна и до уровня воды в аэротенке

 

7 регенерированный активный ил; 9 регенератор ила

 

Длительность пребывания ила в регенераторе значительно больше длительности аэрации в собственно аэротенке, хотя суммарная длительность изъятия и окисления загрязнений остается той же, что и при реализации процесса по классической схеме. Однако концентрация ила в регенераторе в 2-2,5 раза выше, чем в собственно аэротенке, поскольку ил в него направляется прямо из отстойных сооружений и без подачи сюда сточной жидкости. Это позволяет на 15-20% уменьшить суммарный объем аэраци-онных сооружений по сравнению с объемом при осуществлении процесса очистки только в аэротенке.

 

Для обеспечения 50% регенерации можно принять под регенератор либо 2 коридора 4 коридорных аэротенков, либо 1 коридор 2 коридорных аэротенков. Поскольку типовые аэротенки разработаны в виде 2,3, 4-коридорных, то в них можно обеспечить 25, 33, 50, 66, 75% регенерации, выделяя от 1 до 3 коридоров аэротенка под регенерацию. В принципе, можно обеспечить любой процент регенерации, выделяя под регенераторы соответствующий объем аэротенков, но при этом придется разрабатывать конкретную схему подвода активного ила в регенератор и очищаемой воды в собственно аэротенк в каждом отдельном случае, т.е. разрабатывать индивидуальные проекты аэротенков для конкретного применения.

 

11.1 Аэротенк с регенерацией активного ила (см. позиции на 11. :

 

11.1 Аэротенк-вытеснитель без регенерации (а) и с регенерацией (33%) (б):

 

Длительность пребывания ила в регенераторе должна быть достаточной для достижения требуемой глубины окисления загрязнений, она определяется специальным расчетом, основывающимся на учете удельной скорости окисления загрязнений. Требующийся объем регенераторов, выраженный в% от суммарного объема собственно аэротенков и регенераторов, получил название процента регенерации . Если, например, требуемый объем регенераторов составляет 30% суммарного объема, то обеспечить его можно выделив 1 коридор 3-коридорных аэротенков под регенератор (строго говоря, это составит 33% регенерации).

 

Следует отметить, что некоторые специалисты не разделяют столь положительной оценки роли регенерации активного ила. Считая, что после пребывания ила в регенераторе, где нет его контакта с очищаемой водой, потребуется определенная реадаптация ила в аэротенке к поступающим загрязнениям, экономия в объемах за счет высокой дозы ила в регенераторе будет сведена на нет при полной биологической очистке сточной воды. Естественно, что однозначный ответ на эти возражения может быть получен только в результате дальнейших глубоких исследований и всесторонней оценки работы аэротенков по такой схеме.

 

Г канал сточной воды на биологическую очистку; 3 канал иловой смеси; 7 канал циркуляционного активного ила (см. позиции на 11.

 

а с рассредоточенным подводом воды и ила вдоль сооружения; б с центральным подводом воды и ила в аэрационную зону

 

Другой, и наиболее значительной, альтернативной аэротенку-вытеснителю модификацией являются аэротенки-смесители, обеспечивающие относительное постоянство условий, в которых находится активный ил. В основу этой модификации положена идея о том, что порция сточной жидкости, подлежащей очистке, должна быть быстро распределена в как можно большем объеме аэротенка. Это приведет к тому, что все зоны аэро-тенка будут содержать одинаковую смесь загрязнений, подвергшихся различной степени воздействия активного ила. Выходящая из аэротенка жидкость может содержать в таком случае и мельчайшие частицы практически неокисленных загрязнений. Однако, при правильно рассчитанном объеме сооружения и достаточной степени перемешивания возможность проскока существенных порций неочищенной жидкости сводится к минимуму, и качество очистки в таком сооружении не уступает качеству очистки в аэро-тенке-вытеснителе. Главное преимущество этих сооружений заключается в возможности сглаживания залповых или шоковых нагрузок на активный ил, которые могут быть при работе аэротенка в режиме вытеснителя, в случае высоких концентраций загрязнений или наличия токсичных веществ в поступающей на очистку сточной воде. Возможность исключения проскока достигается равномерным распределением поступающих в аэротенк жидкости и ила, а также интенсивным перемешиванием всего содержимого аэротенка и равномерным отводом иловой смеси из него. При длинных аэротенках на крупных очистных сооружениях это обеспечивается не торцевым подводом воды и ила, а впуском их вдоль продольной стены аэротенка и сбором иловой смеси вдоль противоположной стены ( 11.12, а).

 

Модификацией, занимающей промежуточное положение между аэротенками-вытеснителями и аэротенками-смесителями, являются аэротенки с рассредоточенной подачей воды ( 11.1 . В этих сооружениях в определенной степени сочетаются преимущества аэротенка-вытеснителя, обеспечивающего высокое качество очистки, с достоинствами аэротенка-смесителя, позволяющего усреднить нагрузку на активный ил вдоль сооружения.

 

11.1 Аэротенк-смеситель (см. позиции на 11. :

 

Хорошие условия для эффективного смешения на сравнительно небольших очистных сооружениях создаются в квадратных или круглых в плане аэрационных зонах с подводом сточной воды и ила в центр зоны и периферийным сбором и отводом иловой смеси ( 11.12, б). Тем не менее не следует упускать из вида вероятность проскока с очищенной водой неокисленных или неполностью окисленных загрязнений, что несколько снижает надежность и стабильность качества очистки воды в этих сооружениях.

 

Последняя точка ввода сточной воды должна находиться на расстоянии от выхода из аэротенка, обеспечивающем достаточное для изъятия и окисления загрязнений пребывание сточной воды и исключающее возможность проскока неокисленных загрязнений. Следует отметить,

 

Это особенно важно при необходимости снять залповые перегрузки активного ила, либо из-за случайных повышений концентрации загрязнений, либо при непредвиденном поступлении токсичных или других вредных для биологических процессов веществ. В аэротенках, работающих по схеме рассредоточенной подачи воды, активный ил подается сосредоточенно в торец головной части аэротенка, а сточная вода вводится в нескольких точках аэротенка вдоль продольной стены. Выпуск иловой смеси осуществляется в конце аэротенка.

 

На основе рассмотренных выше модификаций процесса биохимической очистки сточных вод в аэротенках можно сделать вывод о том, что главным критерием, обусловливающим характеристики аэротенка, является гидравлическая схема его функционирования. В соответствии с нею можно классифицировать аэротенки на: аэротенки-вытеснители сооружения с сосредоточенным впуском воды и активного ила в них со снижающейся нагрузкой на активный ил вдоль сооружения; аэротенки с рассредоточенным вдоль сооружения впуском очищаемой воды и сосредоточенным впуском активного ила в них при циклически изменяющейся вдоль сооружения нагрузке на активный ил; аэротенки-смесители сооружения с одинаковой нагрузкой на ил по всему объему сооружения. Схема впуска воды и ила в него (сосредоточенная или рассредоточенная) определяется конструктивными особенностями сооружения, обеспечивающими оптимальные условия для полного и возможно более быстрого смешения очищаемой воды и активного ила.

 

11.1 Аэротенк с рассредоточенным впуском воды на очистку (см. позиции на 11.

 

В ряде случаев, особенно при наличии высоких концентраций загрязняющих веществ или веществ с резко разнящимися скоростями их биохимического окисления, прибегают к устройству двух, а иногда и трех ступеней биологической очистки, и очищаемая вода проходит последовательно через каждую из них. Каждая ступень имеет свою замкнутую систему циркуляционного активного ила; избыточный же ил может удаляться как из каждой ступени, так и только из последней ступени аэротенков ( 11.1 . Практически всегда в качестве аэротенков второй и третьей ступени (т.е. последней ступени биологической очистки) применяются аэротенки вытеснители (хотя могут применяться и аэротенки с рассредоточенным впуском воды в них) для обеспечения постоянства качества очистки. Аэротенки-смесители более эффективны на первой ступени для снятия основной массы загрязнений при более низкой степени очистки (т.е. для частичной очистки сточной воды). Опыт показывает, что при БПКП0Лн поступающей сточной воды до 300 мг/л целесообразно применение аэротенков- . вытеснителей. Введение в них отделений регенерации активного ила предусматривается при концентрациях БПКП0ЛН выше 150 мг/л. Считается, что лишь в этом случае она дает оправданные технологические и технико-экономические преимущества перед схемами без регенерации. В этом же диапазоне концентраций загрязнений могут применяться и аэротенки с рассредоточенным впуском воды.

 

что в этой модификации могут с успехом применяться и переменная по длине аэротенка аэрация, и продольное секционирование аэротенка, а при необходимости и введение регенерации активного ила в головной части аэротенка за счет удаления от входа в аэротенк первой точки впуска сточной жидкости. При этом аэротенк функционирует по схеме вытеснителя.

 

Различают также аэротенки проточного и контактного режимов Действия; с пневматической или механической (или смешанной) системой аэрации и др.

 



Песколовки. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод. "шлягер" каркаса. Систематизация факторов. Системы водоотведения на подтапливаемых территориях. Склады арматурной стали. Скользящая опалубка.

 

Главная  Материалы 



0.0078