Вторинних відстійників

1 2

КАЛЮЖНИЙ А.П.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До розрахунково-графічної роботи з дисципліни

«МАЛІ ОЧИЩУВАЛЬНІ СПОРУДИ»

Для студентів спеціальностей 7.06010108, 8.06010108

«Раціональне використання і охорона водних ресурсів»

(освітньо-кваліфікаційний рівень – спеціаліст, магістр)

Усіх форм навчання

Полтава 2012

Методичні вказівки з дисципліни «Малі очищувальні споруди» для студентів спеціальностей 7.06010108, 8.06010108 «Раціональне використання і охорона водних ресурсів» (освітньо-кваліфікаційний рівень – спеціаліст, магістр) усіх форм навчання. – Полтава: ПолтНТУ, 2012. – 83 с.

Укладач: А.П. Калюжний, к.т.н., ст. викладач, К.О. Чаленко, магістр.

Відповідальний за випуск: зав. кафедрою гідравліки, водопостачання і водовідведення С.М. Срібнюк, к.т.н, професор.

Рецензент: О.Д. Клепіков, к.т.н., доцент.

Затверджено

науково-методичною радою університету

Протокол № від 2012 р.

38..06.01

ЗМІСТ

Вступ.. 5

1. Споруди механічного очищення стічної води.. 6

1.1. Первинні відстійники. 6

1.1.1. Горизонтальні відстійники. 7

1.1.2. Вертикальні відстійники. 7

1.1.3. Радіальний відстійник. 9

1.1.4. Тонкошарові відстійники. 11

2. Біологічне очищення стічних вод.. 12

2.1. Біофільтри. 12

2.1.1. Краплинні біофільтри. 14

2.1.2. Високонавантажувальний біофільтр. 16

2.1.3. Дискові біофільтри. 19

2.1.4 Вежний біофільтр. 22

2.1.5 Біофільтри завантажені полімерними матеріалами. 23

2.2 Аеротенки 23

2.2.1 Аеротенки з нерівномірно розосередженим впуском. 24

2.2.2 Аеротенки-відстійники. 25

2.2.3 Аеротенк-витиснювач. 29

2.2.4 Аеротенк-змішувач. 32

2. Споруди видалення надлишкової біоплівки.. 33

2.1. Вторинні відстійники. 34

2.1.1. Вертикальні відстійники. 34

3.1.2 Горизонтальні відстійники. 36

3.1.3 Радіальні відстійники. 37

4 Споруди обробки осаду.. 39

4.1 Фільтрпрес. 39

5 Знезараження стічної води.. 45

6 Приклад розрахунку споруд.. 57

6.2 Визначення концентрації забруднень стічних вод. 58

6.2.1 Визначення концентрації забруднень стічних вод за БСК.. 58

6.2.2 Визначення концентрації забруднень стічних вод за завислими речовинами 59

6.3 Розрахунок малих очищувальних споруд. 60

6.3.1 Приймальна камера. 61

6.3.2 Решітки. 62

6.3.3 Пісковловлювач. 63

6.3.4 Бункери для піску. 64

6.3.5 Водовимірювальний пристрій. 64

6.3.6 Первинний вертикальний відстійник із висхідним потоком води. 66

6.3.7 Біологічне очищення − високонавантажувальний біофільтр. 68

6.3.8 Біофільтр із піноскляним завантаженням. 68

6.3.9 Біофільтр із бамбуковим завантаженням. 69

6.3.10 Краплинний біофільтр. 70

6.3.11 Аеротенк. 72

6.3.12 Баштовий біофільтр. 72

6.3.13 Біологічний фільтр. 73

6.3.14 Біофільтри завантажені полімерними матеріалами. 75

6.3.15 Споруди по стабілізації осаду. 75

6.3.16 Вторинний вертикальний відстійник із висхідним потоком води 77

6.3.17 Контактний резервуар. 78

6.3.18 Обробка осаду стічних вод. 79

6.3.18.1 Споруди по зневодненню осаду (вакуум-фільтр) 79

6.3.18.2 Термічне сушіння осаду після вакуум-фільтрів (барабанні сушарки) 81

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ.. 83

Вступ

Процеси розвитку суспільства передбачають соціально-економічний розвиток країни і підвищення ролі інтенсивних факторів в вдосконаленні економіки.

В умовах неперервної інтенсифікації промислового виробництва дуже важлива задача охорони природи і раціонального використання її ресурсів. В зв’язку з цим велике значення має припинення скидів неочищених стічних вод навіть від самих малих об’єктів водовикористання і введення нових безвідходних технологій і економічно вигідних очисних споруд.

Промислові об’єкти в зв’язку з продукцією, що випускається характеризуються і специфікою забруднень в стічних водах. Значна кількість підприємств має витрату стічних вод до 1400 м³/доб і особливі для них забруднення, які можуть перешкоджати седиментаційним процесам, біохімічному окисленню. Стічні води можуть містити агресивні речовини важко окислювальні високомолекулярні зв’язки, ПАР та інші, що вимагають попередніх заходів по їх утилізації і направлення на підвищення ефективності роботи очисного комплексу в цілому.

Спосіб очищення стічних вод методом біологічного вилучення забруднень в штучно створених умовах успішно використовуються в широкому діапазоні навантажень і витрат. Вони прості мають гнучку схему очищення. Споруди біологічної фільтрації, особливо з прикріпленим біоценозом, добре себе зарекомендували в роботі з малими витратами і піковими навантаженнями по органіці. Крім того, вони мають низьке питоме енергоспоживання, так як відсутнє складне обладнання, що забезпечує перемішування, підтримку в завислому стані біоценозу і нема необхідності в штучній подачі кисню.

Розглянемо застосування біофільтрів як основної ланки в технологічних схемах очищення і вторинних відстійників. В умовах обробки стічних вод в малих кількостях від окремо стоячих об’єктів в сільській місцевості важливо мати конструкції і техніку споруд, максимально прості в виготовленні, зручні і надійні в експлуатації. Ці споруди мають бути економічними по площі що займають, по показникам питомого енергоспоживання, стійкими в роботі при випадковому відключенні електроенергії. Цим вимогам відповідають споруди з прикріпленим біоценозом, тому для умов сільської місцевості вони найбільш придатні.

В наш час створені принципово нові споруди і технологічні схеми – це компактні установи з класичними біофільтрами.

1. Споруди механічного очищення стічної води

Відстоювання є найбільш простим і часто вживаним в практиці способом виділення із стічних вод грубодисперсних домішок,які під дією гравітаційної сили осідають на дно відстійника або спливають на його поверхню.

Залежно від необхідного ступеня очищення стічних відстоювання застосовується або з метою попередньої їх обробки перед очисткою на інших, більш складних спорудах, або як спосіб остаточно детального очищення, якщо за місцевими умовами потрібно виділити зі стічних вод тільки нерозчинені (осаджуючі або спливаючі) домішки.

Залежно від призначення відстійників в технологічній схемі очисної станції вони поділяються на первинні та вторинні. Первинним називаються відстійники перед спорудами для біологічного очищення стічних вод; вторинними відстійники, які влаштовують для освітлення стічних вод, що пройшли біологічне очищення.

1.1. Первинні відстійники

По режиму роботи розрізняють відстійники періодичної дії, або контактні, в які стічна вода надходить періодично, при чому відстоювання її відбувається в спокої, і відстійники безперервної дії, або проточні, в яких відстоювання відбувається при повільному русі рідини. У практиці очищення стічних вод осадження зважених речовин виробляється переважно у проточних відстійниках. Контактні відстійники застосовують для обробки невеликих об’ємів стічних вод.

За напрямком руху основного потоку води у відстійниках вони діляться на два основних типи: горизонтальні і вертикальні;різновидом горизонтальних є радіальні відстійники. У горизонтальних відстійниках стічна вода рухається горизонтально, в вертикальних-знизу вгору, а в радіальних – від центру до периферії.

Вибір типу, конструкції і числа відстійників повинен проводитися на основі техніко-економічного їх порівняння з урахуванням місцевих умов. Вертикальні відстійники застосовують зазвичай при низькому рівні ґрунтових вод та пропускної здатності очисних споруд до 10000 м³/добу. Горизонтальні і радіальні відстійники застосовують незалежно від рівня ґрунтових вод при пропускній здатності очисних споруд понад 15000 – 20000 м³/добу. Радіальні відстійники з обертовим розподільчим пристроєм застосовують на станціях пропускною здатністю більше 20000 м³/добу при початковій концентрації зважених речовин не більше 500 мг/ л.

1.1.1. Горизонтальні відстійники

Горизонтальний відстійник представляє собою прямокутний в плані резервуар розділений на декілька відділів. Звичайно будують два або декілька паралельно працюючих відділень відстійника, щоб при чищенні або ремонті одного з них не вимикати з роботи всі споруди.

Висота борту відстійника над поверхнею води зазвичай не перевищує 0,4 м. Між проточною і муловою частиною передбачається шар висотою 0,4 м. Ширина відстійника приймається в залежності від способу видалення з нього осаду,однак з таким розрахунком,щоб число відділень відстійника було не менше двох. Зазвичай ця ширина не перевищує 9 м. Ширину відстійника доцільно пов'язувати з шириною аеротенків (6 і 9 м),щоб мати можливість об'єднати ці споруди в секції.

Наявні уніфіковані збірні панелі висотою 3.6 і 4.8 для прямокутних ємностей дозволяють підібрати по глибині проточної частини два типорозміри горизонтальних відстійників-3,2 і 4,4 м.

Осад з відстійників видаляється під гідростатичним тиском і за допомогою різних механізмів (скребків,насосів,елеваторів та ін).

Основними перевагами горизонтальних відстійників є: мала глибина,хороший ефект очищення, можливість використання одного шкребкового пристрою для декількох відділень.

До недоліків відноситься необхідність застосування більшого числа відстійників внаслідок обмеженої ширини.

1.1.2. Вертикальні відстійники

Вертикальний відстійник (рис. 1) представляє собою круглий в плані резервуар з конічним днищем. Стічна вода підводиться до центральної труби і спускається по ній вниз. При виході з нижньої частини центральної труби вона змінює напрям руху і повільно піднімається вгору до зливного жолоба. При цьому з стічної води випадають грубодисперсні домішки, щільність яких більше щільності стічної води. Для кращого розподілу води по всьому перетину відстійника і запобігання взмучувння осаду водою,яка опускається, центральну трубу роблять з розтрубом, нижче якого встановлюють відбивний щит. Кожна частка нерозчинених домішок,що надійшла у відстійник прагне рухатись з шаром води вгору з тією ж швидкістю V, з якою рухається вода;в той же час під дією сили тяжіння вона прагне йти вниз зі швидкістю u_0, що залежить від форми і розміру частинок,їх щільності і в'язкості рідини.

Рисунок 1 – Первинний вертикальний відстійник

Для побутових стічних вод величину V приймають 0,7 мм/с. Тривалість відстоювання залежить від необхідного ступеня очищення стічних вод і приймається в межах від 30 хв. до 1,5 год.

Рівень води у відстійнику визначається гребенем переливного (збірного) жолоба, в який поступає відстояна вода. Звідси вона прямує на подальшу очистку. Зважені речовини, що виділилися з стічної води, утворюють осад (приблизно 0,8 л/добу з розрахунку на одного жителя), що скупчується в муловій частини відстійника, місткість якої розраховують на дводобовий обсяг осаду.

Осад з вертикальних відстійників видаляють під дією гідростатичного тиску через мулову трубу діаметром 200 мм,випуск якої розташований на 1,5 – 2 м нижче рівня води у відстійнику. Вологість осаду 95%.

Вертикальні відстійники мають переваги порівняно з горизонтальними; до числа їх відносяться зручність видалення осаду і менша площа, займана спорудою.

Однак вони мають і ряд недоліків, з яких можна відзначити: а) більшу глибину, що підвищує вартість їх будівництва, особливо при наявності грантових вод; б) обмежену пропускну здатність, тому що діаметр їх не перевищує 9 м.

Число відстійників залежить від прийнятого конструктивного типу, діаметра одного відстійника і розрахункової витрати стічної води. Повна будівельна висота (глибина) відстійника Н_стр визначається як сума висоти проточної частини, нейтрального шару, мулової частини (або камери) і висоти борту над рівнем води, прийнятої 0,3-0,4 м.

Висота мулової камери залежить від її обсягу і діаметра відстійника. Розрахункову місткість мулової камери визначають за обсягом випадаючого осаду та тривалості перебування його в камері.

Мулову частину відстійників виконують конічною (для круглих відстійників) з кутом нахилу стінок днища 50^о, щоб забезпечити сповзання осаду. Внизу конуса (або піраміди) влаштовують майданчик діаметром 0,4 м.

Щоб уникнути потрапляння в сток вспливаючих забруднень перед збірними лотками (периферійними і радіальними) встановлюють напівзаглибні дошки (щитки), розташовані на відстані 0,3-0,5 м від лотка; їх занурюють у воду на глибину 0,25-0,3 м від поверхні води; висота не зануреної у воду частини повинна бути не менше 0,2-0,3 м.

Вертикальний відстійник нової конструкції з нисхідно-висхідним потоком стічної води являє собою круглий резервуар з периферійним лотком для збору освітленої води. Відмінність цього відстійника від типового полягає в тому, що центральна труба замінена не доходить до дна напівпогружний перегородкою, що розділяє площа відстійника на дві рівні частини, а впускний пристрій виконаний на внутрішній поверхні перегородки по всьому периметру у вигляді переливного зубчастого розподільника з затопленим відбивним козирком.

Стічна вода надходить по лотку (або по трубі) в приймальну камеру, а потім у лоток, що має зубчастий водозлив, з якого вода рівномірно переливається і рухається по периметру внутрішньої частини відстійника. Відбивний козирок змінює напрямок руху води з вертикального на горизонтальне. По мірі просування від перегородки до центру вода опускається вниз, розподіляючись рівномірно по всьому перетину внутрішньої низхідної частини відстійника. При русі стічної води вниз з малими швидкостями потік втрачає свою транспортуючу здатність, завдяки чому відбувається осадження зважених часток. Інтенсивне розділення рідкої і твердої фаз відбувається на повороті потоку. Далі вода рухається висхідним потоком, переливається через борт збірного лотка і відводиться через відвідну трубу. Спливаючі речовини накопичуються у воронки і періодично видаляються через трубу. Осад видаляється під гідростатичним тиском по муловій трубі.

1.1.3. Радіальний відстійник

Радіальний відстійник це круглий в плані резервуар (рис. 2). Стічна вода подається до центру відстійника знизу вгору і рухається радіально від центру до периферії. Особливістю гідравлічного режиму роботи радіального відстійника є те, що швидкість руху води змінюється від максимального його значення в центрі відстійника до мінімального у периферії. Плаваючі речовини видаляються з поверхні води у відстійнику підвісним пристроєм, розміщеним на поворотній фермі, і надходять в приймальний бункер або в збірний лоток.

Рисунок 2 – Первинний радіальний відстійник

Випадаючий осад за допомогою скребків, укріплених на рухомий фермі, зсувається в приямок відстійника. Частота обертання рухомої ферми 2 - 3 год^-1; обертання здійснюється за допомогою периферійного приводу з візком на пневмомашині. Осад віддаляється по трубопроводу за допомогою плунжерних і відцентрових насосів, встановлених в розташованій поруч насосної станції. Спливаючі речовини відводяться в жиросбірник.

Освітлена вода надходить в коловий збірний лоток через один або через обидва його борту, які є водозливами. З метою забезпечення більш надійного вирівнювання швидкості руху води на виході з відстійника водозливи збірних лотків виконують зубчастими. Навантаження на 1 м водозливу не перевищує 10 л / с.

Відношення діаметра відстійника до його глибини у периферійного водозбірного лотка приймають від 6 до 12. Відстійники затримують до 60% завислих речовин.

Розрахунок первинних радіальних відстійників здійснюється на максимальний часовий приток по тривалості відстоювання, прийнятої для побутових стічних вод рівної 1,5год.

Місткість приямку для збору осаду у відстійнику визначають за обсягом осаду, що утворився протягом 4 год. Стінки приямка мають нахил 60^°, що полегшує сповзання осаду.

Залежно від обсягу випавшого осаду скребковий механізм працює безперервно або періодично. В останньому випадку він включається за 1 год до початку видалення осаду. Процес видалення автоматизований. Вологість осаду дорівнює 95% при самопливному видаленні і 93,5% при видаленні насосами.

Діаметр мулової труби визначають розрахунком, однак він повинен бути не менше 200 мм. Висота бортів відстійника над поверхнею води в ньому зазвичай дорівнює 0,3.

Перевагою радіальних відстійників є невелика глибина, що здешевлює їх будівництво. Кругла в плані форма дозволяє встановлювати мінімальні по товщині стінки, що також знижує вартість споруд.

Незалежно від продуктивності очисної станції мінімальне число відстійників приймається з таким розрахунком, щоб на першу чергу будівництва мати не менше двох робочих відстійників. Часто компонують чотири відстійника в єдиний блок. Рівномірний розподіл стічної води між відстійниками здійснюється за допомогою розподільної чаші. При виборі типорозмірів відстійників враховується, що більші відстійники економічніше в порівнянні з малогабаритними.

Для підвищення ефекту очищення при БПК_повн стічної води більше 130 мг/л радіальний відстійник може мати преаератор, встановлений у центральному розподільчому пристрої.

Попередня аерація з надлишковим активним мулом міських стічних вод дозволяє вивести з їх складу при відстоюванні сполуки хрому, міді, цинку в тонко дисперсному і колоїдному стані. Однак пре аерація стічної води підвищує вологість сирого осаду до 94,5% в порівнянні з вологістю осаду при звичайному відстоюванні (93,5%).

1.1.4. Тонкошарові відстійники

Тонкошарові відстійники представляють собою відкриті та закриті резервуари. Як і звичайні відстійники, вони мають водорозподільну, відстійну і водозбірну зони, а також зону накопичення осаду. Відстійна зона поличними секціями або трубчастими елементами ділиться на ряд не глибоких шарів (до 15 см). Поличкові секції монтуються з плоских або хвилястих пластин, зручних в експлуатації. Трубчасті секції характеризуються більшою жорсткістю конструкції, що забезпечує сталість розмірів по всій довжині. Вони можуть працювати з більш високими швидкостями, ніж поличні секції, але швидше замулюються опадами, важче піддаються очищенню і вимагають підвищеної витрати матеріалів.

Для осадження зважених речовин з води в тонкому шарі яку нас в країні, так і за кордоном запропоновано велику кількість тонкошарових відстійників різних конструкцій. Основні схеми взаємного руху води і виділеного осаду наступні: перехресна схема – коли виділений осад рухається перпендикулярно руху робочого потоку рідини; противопотокова схема – виділений осад віддаляється в напрямку,протилежному руху робочого потоку; прямоточна схема – напрямок руху осаду співпадає з напрямком водного потоку.

Найбільш раціональною конструкцією тонкошарового відстійника слід вважати відстійник з противопотоковою схемою руху фаз, забезпечений пропорційним розподільчим пристроєм.

Ці відстійники слід застосовувати для очищення стічних вод, що містять в основному осідаючі домішки. Завдяки руху води в похилих секціях знизу вгору створюються сприятливі умови для осадження зважених речовин по коротшій траекторії.

Осад безперервно сповзає проти руху води і у вигляді великих агломератів осідає в муловий приямок, з якого періодично видаляється через мулову трубу. Спливші речовини збираються в пазусі між секціями та видаляються занурю вальним лотком. Плаваючі речовини для скорочення обсягу води, що видаляється з ними, підганяються до лотка повітряними струменями. Повітря подають перфоровані труби, розташовані по периферії відстійника.

Гідравлічний режим роботи відстійників в значній мірі впливає на ефект їх роботи. Чим досконаліше конструкція відстійника, тим вище ефективність затримання зважених речовин. Досконалість конструкцій пов'язано з умовами входу води у відстійник, тобто зі швидкістю входу води і величиною заглиблення кожуха в радіальному або розподільної перегородки в горизонтальному відстійнику. Гідравлічний режим роботи оцінюється за коефіцієнтами об'ємного використання та корисної дії відстійників.

Коефіцієнт об'ємного використання відстійника визначається виміром швидкостей течії води по всій глибині відстійної зони (у кількох перетинах) і встановленням активної зони, а коефіцієнт корисної дії - як відношення ефекту освітлення в натурному відстійнику до ефекту освітлення на моделі (у спокої) при рівній тривалості відстоювання.

За прийнятими значенням L / H і глибині відстійної зони Н, при яких визначалися значення коефіцієнтів об'ємного використання та корисної дії відстійників, знаходимо довжину відстійної зони і обсяг споруди, за винятком обсягу, розташованого в межах розподільного кожуха або між передньою торцевої стінкою і напівпогружною дошкою, де практично не відбувається осадження зважених речовин.

2. Біологічне очищення стічних вод

2.1. Біофільтри

В основі методу біологічної очистки стічних вод лежить здатність мікроорганізмів використовувати різноманітні речовини, які містяться в стічних водах, у якості джерела живлення в процесі життєдіяльності. Таким чином мікроорганізми звільняють воду від забруднень.

Біологічні фільтри – споруди, в яких стічні води фільтруються через завантажувальну речовину, покриту біологічною плівкою, яку утворюють колонії мікроорганізмів.

Класифікація біофільтрів може здійснюватись за багатьма ознаками, головними з яких є тип використовуваного завантаження, спосіб контакту біоплівки з очищуваними стічними водами і спосіб подачі повітря в тіло біофільтра.

1) За способом контакту біоплівки із очищуваними стічними водами розрізняють:

– Біофільтри, що заливаються очищуваними стічними водами;

– Біофільтри, що зрошуються очищуваними стічними водами;

– Біофільтри, що занурюються в очищувані стічні води.

Слід відмітити, що перший тип біофільтрів не використовується на практиці вже декілька десятків років.

2) За типом завантаження біофільтри поділяють на біофільтри:

– із об’ємним завантаженням (щебінь, гравій, керамзит, шлак тощо);

– площинним (пластмаси, азбестоцемент, кераміка, метал тощо) завантаженням.

Біофільтри з об’ємним завантаженням за розміром і висотою завантаження поділяються на:

– Краплинні, які мають крупність фракцій матеріалу завантаження 20 – 40 мм і висоту шару завантаження 1,5-2 м;

– Високонавантажувані, які мають крупність фракцій матеріалу завантаження 40-60 мм і висоту шару завантаження 2-4 м (у вітчизняній практиці високонавантажувані біофільтри з висотою шару завантаження більшою 2 м і штучною вентиляцією отримали назву аерофільтри);

– Вежні (великої висоти), які мають крупність фракцій матеріалу завантаження 60-80 мм і висоту шару завантаження 8-16 м.

Об’ємне завантаження біофільтрів має питому вагу 500 – 1500 кг/м³ і пористість 40-50 %.

Біофільтри з площинним завантаженням поділяють за типом завантаження на:

– Біофільтри із жорстким засипним завантаженням у вигляді кілець, обрізків труб й інших елементів із кераміки, пластмаси, металу й ін. матеріалів. У залежності від матеріалу завантаження його питома вага становить 100 – 600 кг/м³, пористість – 70 – 90 %, а висота шару завантаження – 1 – 6 м.

– Біофільтри із жорстким блочним завантаженням у вигляді решіток чи блоків, що збираються з пласких чи гофрованих листів, найчастіше пластмасових (полівінілхлорид, поліетилен, поліпропілен, полістирол й ін.) чи азбестоцементних. Питома вага пластмасового завантаження становить 40-100 кг/м³, пористість – 90 – 97 %, а висота шару завантаження – 2 – 16 м.

Питома вага азбестоцементного завантаження становить 200-250 кг/м³, пористість – 80-90 %, а висота шару завантаження – 2-6 м.

– Біофільтри з м’яким завантаженням із металевих сіток, пластмасових плівок чи синтетичних тканин (нейлон, капрон), які кріпляться на спеціальних каркасах чи вкладаються у вигляді рулонів. Таке завантаження висота шару 3-8 м має питому вагу 5 – 60 кг/м³ і пористість – 94 – 99 %.

Порівняльна характеристика різних типів біофільтрів наведена у таблиці 1.

Таблиця 1 – Технологічні параметри різних типів біофільтрів

Технологічні параметри	Біофільтр
Технологічні параметри	Краплинний	Високонаванта-жувальний	Вежний	З пластмасовим завантаженням
Висота завантаження, м	1,5 – 2	2 – 4	8 – 16	3 – 4
Гідравлічне навантаження, м³/(м²∙добу)	1 – 3	10 – 30	30 – 50	30 –45
Окислювальна потужність, г БПК_повн/(м³∙добу)	150 – 300	500 – 1000	1000 –2500	2700
Допустима БПК_повн очищувальних стічних вод, мг/л	220	300	250 – 500	250
Кількість надлишкової біоплівки, г на 1 жителя	8	28	28	28
Рекомендована продуктивність по стічних водах, м³/добу	до 1000	до 50000	до 50000	до 50000

3) За способом подачі повітря в тіло біофільтра вони поділяються на:

– біофільтри з природною вентиляцією.

– біофільтри із штучною вентиляцією.

4) За ступенем очистки розрізняють біофільтри:

– такі, що працюють у режимі повної біологічної очистки стічних вод.

– такі, що працюють у режимі неповної біологічної очистки стічних вод.

5) За способом розподілу стічних вод по поверхні біофільтри бувають:

– з нерухомими водорозподільними пристроями (спринклери, дірчасті труби і жолоби, водоструминні зрошувачі).

– з рухомими водорозподільними пристроями (реактивні зрошувачі, рухомі наливні колеса і жолоби, що коливаються).

6) За технологічною схемою роботи біофільтри можуть бути:

– одно- чи двоступінчастими;

– працювати з рециркуляцією чи без рециркуляції очищених стічних вод.

2.1.1. Краплинні біофільтри

У краплинному біофільтрі (рис. 3) стічна вода подається у вигляді крапель або струменів. Природна вентиляція повітря відбувається через відкриту поверхню біофільтра і дренаж. Такі біофільтри мають низьке навантаження по воді; зазвичай воно змінюється від 0,5 до 1 м³ води на 1 м³ фільтру.

Краплинні біофільтри рекомендується застосовувати при витраті стічних вод не більше 1000 м³/добу. Вони призначаються для повного
(до БПК₂₀=10-15 мг/л) біологічного очищення стічної води.

Схема роботи краплинних біофільтрів наступна. Стічна вода, освітлена в первинних відстійниках, самопливом (або під тиском) потрапляє в розподільні пристрої, з яких періодично насувається на поверхню біофільтра. Вода, що профільтрувалася через товщу біофільтра, потрапляє в дренажну систему і далі по суцільному непроникному днищу стікає до відвідних лотків, розташованих за межами біофільтра. Потім вода поступає у вторинні відстійники, в яких плівка, що виноситься, відділяється від очищеної води.

При навантаженні по забрудненнях більше допустимого поверхня краплинних біофільтрів швидко замулюється, і робота їх різко погіршується.

Проектуються вони круглими або прямокутними в плані із суцільними стінками і подвійним дном: верхнім у вигляді колосникових грат і нижнім – суцільним.

Висота міждонного простору має бути не менше 0,6 м для можливості періодичного його огляду. Дренаж біофільтрів виконують із залізобетонних плит, укладених на бетонні опори. Загальна площа отворів для пропуску води в дренажну систему повинна складати не менше 5 – 8 % площі поверхні біофільтрів. Для запобігання замулювання лотків дренажної системи швидкість руху води в них має бути не менше 0,6 м/с.

Рисунок 3 – Краплинний біофільтр

1 – дозуючі баки стічної води; 2 – спринклери; 3 – завантаження біофільтра; 4 – залізобетонні стінки; 5 – подача стічної води на очищення

Ухил нижнього днища до збірних лотків приймається не менше 0,01, подовжній ухил збірних лотків (максимально можливий по конструктивних міркуваннях) – не менше 0,005.

Стінки біофільтрів виконуються із збірного залізобетону і виходять над поверхнею завантаження на 0,5 м для зменшення впливу вітру на розподіл води по поверхні фільтру. За наявності дешевого завантажувального матеріалу і вільної території невеликі біофільтри можна владнувати без стінок; матеріал, що фільтрує, в цьому випадку засипається під кутом природного укосу. Якнайкращими матеріалами для засипки біофільтрів є щебінь і галька.

Всі застосовані для завантаження природні і штучні матеріали повинні задовольняти наступним вимогам: при щільності до 1000 кг/м³ завантажений матеріал в природному достатку повинен витримувати навантаження на поперечний перетин не менше 0,1 Мпа, не менше ніж 10 циклів випробувань на морозостійкість; кип’ятіння протягом 1 години в 5% розчині соляної кислоти; матеріал не повинен отримувати помітних пошкоджень або зменшуватися у вазі більш ніж на 10% первинного завантаження біофільтрів; завантаження біофільтрів по висоті має бути однаково крупним, і лише для нижнього підтримуючого шару заввишки 0,2 м слід застосовувати крупніше завантаження (діаметром 60—100 мм).

2.1.2. Високонавантажувальний біофільтр

Характерною відмінністю високонавантажуваних біофільтрів (рис. 4) від краплинних є їх більша продуктивність та окислювальна потужність, що зумовлюється незамулюваністю їх завантаження і кращим обміном у них повітря. Це досягається завдяки застосуванню більш крупного матеріалу завантаження - до 40 – 70 мм, збільшенню його висоти до 2 – 4 м, підвищеному гідравлічному навантаженню – до 10 – 30 м³/(м²*добу), а також застосуванню штучної вентиляції завантаження. У зв’язку з підвищенням гідравлічного навантаження повна біологічна очистка забезпечується при значеннях БПК_повн освітлених стічних вод, що подаються на високонавантажувані біофільтри, які не перевищують 300 мг/л.

Підвищена швидкість протікання стічних вод по поверхні завантаження, яка досягається його практично безперервним зрошуванням, забезпечує постійне вимивання з біофільтра надлишкової біологічної плівки і важкоокислюваних грубо-дисперсних домішок стічних вод. Таким чином, кисень повітря, що надходить у високонавантажувані біофільтри, використовується на окислення лише органічних забруднень, які адсорбуються на поверхні біоплівки, і не витрачається на окислення надлишкової біоплівки й грубо-дисперсних домішок очищуваних стічних вод. Ця обставина пояснює більшу окислювальну потужність високонавантажуваних біофільтрів у порівнянні з краплинними.

Згідно СНиП 2.04.03-85 кількість надлишкової біоплівки, яка виноситься із високонавантажуваних біофільтрів, складає 28 г/(жит*добу) за сухою речовиною, а її вологість - 96 %. Надлишкова біоплівка з високонавантажуваних біофільтрів швидко загниває, а тому вона повинна піддаватись наступній стабілізації.

Рисунок 4 – Високонавантажуваний біофільтр

1 – корпус; 2 – завантаження; 3 – реактивний зрошувач; 4 – дренаж;
5 – гідрозатвор; 6 – суцільне дно; 7 – вентиляційна камера

Високонавантажувані біофільтри відрізняються від краплинних також і біоценозом біоплівки. У біоплівці високонавантажуваних біофільтрів переважають бактерії, в ній мало найпростіших, відсутні личинки комах, плісняві грибки. Біоплівка високонавантажуваних біофільтрів набагато тонкіша від біоплівки краплинних біофільтрів.

У вітчизняній практиці високонавантажувані біофільтри звичайно влаштовують із збірного залізобетону у вигляді циліндричних резервуарів діаметром 6, 12, 15, 18, 21, 24, 27 і 30 м. Як і для краплинних, кількість робочих високонавантажуваних біофільтрів на очисній станції приймається в межах 2 – 8 шт. Дно біофільтрів виконується з монолітного залізобетону з похилом до збірного лотка (звичайно влаштовується один лоток), дренажне перекриття - із збірних колосникових решіток. Надійна робота високонавантажуваних біофільтрів досягається за умови рівномірного безперервного зрошення водою його поверхні, яке здійснюється в більшості випадків за допомогою радіальних реактивних зрошувачів, що обертаються.

В окремих випадках, коли БПК_повн очищуваних стічних вод більша від граничного для високонавантажуваних біофільтрів значення 300 мг/л, застосовується рециркуляція очищених стічних вод, яка забезпечує розбавлення очищуваних стічних вод, збільшення гідравлічного навантаження на біофільтр, підвищення ефекту очистки стічних вод. Зазвичай для рециркуляції використовується очищена стічна вода, яка забирається з каналу після вторинного відстійника (рис. 5, a) і змішується з очищуваними стічними водами перед біофільтром.

Рециркуляційна рідина вміщує нітрити, нітрати, розчинений кисень, аеробні мікроорганізми й ферменти. При змішуванні її з очищуваною водою відбувається «освіження» стічних вод, як правило, підвищується рН, зменшується запах. Головна перевага рециркуляції полягає в тому, що отримувана суміш стічних вод і рециркуляційної рідини набуває властивостей, які забезпечують високу ефективність окислення забруднень біоплівкою. При рециркуляції набагато ефективніше працюють нижні шари завантаження біофільтра.

Рисунок 5 – Схеми очистки стічних вод на біофільтрах з рециркуляцією очищеної води:

а) – подача очищеної води перед біофільтром; б) – подача очищеної води з надлишковою біоплівкою перед первинним відстійником;
1 – первинний відстійник; 2 – біофільтр; 3 – вторинний відстійник; 4 – рециркуляційна вода; 5 – насос; 6 – надлишкова біоплівка; 7 – сирий осад; 8 – рециркуляційна вода з біоплівкою.

Роль рециркуляції підвищується ще більше у випадку, коли очищена вода повертається разом із біоплівкою і змішується потім з неочищеними стічними водами перед первинними відстійниками (рис. 5, б). За рахунок цього вже в первинних відстійниках розпочинається процес біологічної очистки стічних вод. При використанні цієї схеми рециркуляції об’єм вторинних відстійників можна не збільшувати, оскільки рециркуляційна рідина не надходить у їх відстійну зону.

Високонавантажувані біофільтри можуть забезпечити будь-який заданий ступінь очистки стічних вод, а тому знайшли використання як для повної, так і для неповної біологічної їх очистки на очисних станціях продуктивністю до 50000 м³/добу. При необхідності високонавантажувані біофільтри можуть також працювати і за двоступінчастою схемою.

2.1.3. Дискові біофільтри

Основними елементами дискового біофільтра (рис. 6) є круглі диски діаметром до 3 м, які розміщені вертикально на горизонтальному валу на відстані 10 – 30 мм один від одного. Диски приблизно на половину діаметра занурені в лоток, по якому протікає стічна вода, і повільно обертаються за допомогою електроприводу. Поступово на поверхні дисків з’являється біоплівка, яка за видовим складом утворюючих її мікроорганізмів не відрізняється від біоплівки біофільтрів із об’ємним і площинним завантаженням. При занурюванні в рідину здійснюється процес сорбції біоплівкою нерозчинних, колоїдних і розчинних забруднень, що містяться в стічних водах. Коли біоплівка знову опиняється у повітрі, відбувається інтенсивне поглинання кисню й окислення вже сорбованих забруднень. За рахунок обертання дисків здійснюється також аерація очищуваних стічних вод. Частина біоплівки, включаючи відпрацьовану, відривається від поверхні дисків, попадає в лоток і знаходиться в очищуваних стічних водах у завислому стані. Таким чином, процеси біохімічного окислення органічних забруднень стічних вод здійснюються як біоплівкою, закріпленою на поверхні завантаження (як і в біофільтрах), так і вільно плаваючою біоплівкою (аналогічно до аеротенків).

Диски виготовляються з алюмінієвих, пластмасових (полістирол, вініпласт) чи азбестоцементних листів товщиною від 1 до 10 мм. Для збільшення площі прикріплення біоплівки в дисках можуть влаштовуватись отвори діаметром 5 – 10 мм. Диски жорстко закріпляються на полому стальному валу, кінці якого опираються на підшипники. Один із кінців валу з’єднується з приводом. Якщо використовуються тонкі пластмаси чи алюміній, то на 1 п. м. валу можна встановити до 30 дисків. На деяких установках довжина валу без проміжних опор досягає 7 м.

В одній установці можуть встановлюватись від 1 до 5 пакетів дисків. Усі пакети в межах однієї установки приводяться в дію від одного електродвигуна за допомогою ланцюгової передачі від валу до валу.

Пакети дисків встановлюються в круглі лотки з монолітного бетону на сульфатостійкому цементі. Можливе також влаштування лотків із листових матеріалів – сталі чи пластмас. Розміри лотка визначають таким чином, щоб відстань між дисками і стінками лотка складала 2 – 5 см.

Очищуванні стічні води надходять у лотки через впускний отвір чи перелив, який влаштовується вздовж однієї стінки, розміщеної перпендикулярно дискам, а відводяться через отвір, чи перелив з протилежної сторони. Стічні води можуть впускатися й випускатися також через стінки, розміщені паралельно дискам. У нижній частині лотків влаштовують збірновідвідні канали чи поздовжні бункери для збирання і відведення осаду, які закінчуються відвідним трубопроводом із засувкою. Осад далі скидається у збірний колектор, по якому він надходить на зневоднення.

Швидкість обертання дисків зазвичай складає 2 – 10 хв^-1 і встановлюється в залежності від характеру й ступеня забрудненості стічних вод. Збільшення швидкості обертання дисків дозволяє покращити надходження кисню в біоплівку, збільшити насичення стічної води киснем, однак разом із цим зростає споживання електроенергії, збільшується «зрізаючий момент» при входженні біоплівки у стічні води. Тому лінійна швидкість обертання на краю диску приймається в межах 0,3 – 1,3 м/с.

За рахунок використання закріпленої й вільно плаваючої біоплівки, хороших умов контакту її з органічними речовинами стічних вод і киснем повітря, насичення очищуваних стічних вод киснем, дискові біофільтри забезпечують вилучення забруднень із підвищеними швидкостями. У порівнянні з іншими типами біофільтрів, дискові біофільтри мають ряд суттєвих переваг: вони нескладні за конструкцією й прості в експлуатації; мають малі енергетичні витрати, які в 3-3,5 рази менші, ніж в аеротенках (енергетичні витрати в дискових біофільтрах не перевищують 0,3 КВт.год на 1 кг знятої БПК₅); мають малий гідравлічний опір, а тому не потребують великих перепадів висот для своєї роботи (при наявності перепаду висот більше 0,5 – 1 м пакет дисків може обертатись за рахунок енергії потоку); можуть ефективно працювати при великій нерівномірності надходження стічних вод і різких коливаннях концентрацій забруднень; товщину біоплівки у дискових біофільтрах можна контролювати і регулювати.

Недоліком дискових біофільтрів є можливість інтенсивного розвитку біоплівки і забивання простору між сусідніми дисками. У цьому випадку передбачаються заходи по примусовому видаленню біоплівки з поверхні дисків.

Погано впливають на роботу дискових біофільтрів і відключення електроенергії. Через велику інерцію пакетів дисків включення біофільтра в роботу після зупинки потребує значних зусиль і часто призводить до виходу з ладу електроприводу. Дискові біофільтри використовуються для повної та неповної біологічної очистки стічних вод. Вони встановлюються після споруд механічної очистки, відділення відпрацьованої біоплівки від стічних вод здійснюється у вторинних відстійниках. Дискові біофільтри розміщуються в опалюваних і неопалюваних приміщеннях.

Дискові біофільтри доцільно використовувати для очистки стічних вод малих населених пунктів з витратою до 500-1000 м³/добу, а також стічних вод від окремих будівель, кемпінгів, будинків відпочинку, санаторіїв, таборів, вахтових селищ тощо. Вони знайшли застосування і для очистки стічних вод підприємств, що знаходяться в сільській місцевості (молокозаводи, спиртозаводи, консервні заводи й ін.).

Рисунок 6 – Дисковий біофільтр:

1 – диски; 2 – вал; 3 – привід блоку дисків; 4 – підвідний лоток;
5 – лоток; 6 – водозлив; 7 – відвідний лоток.

Рисунок 7 – Занурювальний дисковий біофільтр:

1 – подача стічної води; 2,3,4,5 – ступені очистки; 6 – вихід очищеної води

Рисунок 8 – Дисковий біофільтр

2.1.4 Вежний біофільтр

Вежні біофільтри використовуються при витратах очищуваних стічних вод до 50000 м³/добу. Вони відрізняються від високонавантажуваних більшою крупністю – 40 – 100 мм і висотою завантаження - 8-16 м, що розділяється дренажем на яруси висотою 2 – 4 м (рис. 9). Внизу фільтра влаштовується міждонний простір висотою 0,4 – 0,9 м.

Висока окислювальна потужність вежного біофільтра, відношення діаметру якого до висоти завантаження повинно складати 1:6 – 1:8, забезпечується за рахунок виникаючої тяги. Крім того, значна висота і незамулюваність великого за розміром завантаження дозволяє подавати на вежний біофільтр стічні води з БПКповн 250 – 500 мг/л.

Вежні біофільтри проектуються на повну й неповну біологічну очистку стічних вод і можуть працювати за одноступінчастою чи двоступінчастою схемами.

Кількість надлишкової біоплівки, що виноситься з вежних біофільтрів, приймається такою ж, як і для високонавантажуваних біофільтрів – 28 г/(жит.добу) за сухою речовиною; вологість біоплівки становить 96 %.

У вітчизняній практиці вежні біофільтри великого поширення не набули

Рисунок 9 – Вежний біофільтр

1– подача стічних вод; 2 – стіна вежі; 3 – контрольний отвір; 4 – дренаж;
5 – відвідний колодязь; 6 – подача додаткового повітря під тиском

2.1.5 Біофільтри завантажені полімерними матеріалами

При повній біологічній очистці на біофільтрах із пластмасовим завантаженням допустима величина БПК_повн очищуваних стічних вод складає 250 мг/л, а при неповній біологічній очистці – не обмежується.

В біофільтрах із площинним завантаженням використовуються елементи різноманітних типів і форми із пластмаси.

При цьому площинне завантаження з пластмас повинно витримувати температуру від +6 до +30 °С без втрати міцності. У залежності від типу використовуваного площинного завантаження воно відповідним чином вкладається в тіло біофільтра: жорстке блочне - у вигляді блоків, жорстке засипне - насипом, м’яке - у вигляді рулонів чи кріпиться у вигляді полотен. Але в будь-якому випадку площинне завантаження слід вкладати таким чином, щоб виключити можливість «проскакування» неочищених стічних вод через тіло біофільтра.

Жорстке засипне завантаження біофільтрів виготовляється у вигляді кілець, обрізків труб й інших елементів із пластмас (полівінілхлориду, поліетилену, поліпропілену, полістиролу).

В залежності від матеріалу завантаження його питома площа поверхні становить 100 – 330 м²/м³, а пористість – 70 – 90 %. Питома вага жорсткого засипного завантаження складає 100-600 кг/м³, що дозволяє влаштовувати біофільтри з висотою шару завантаження 1 – 6 м.

У вітчизняній практиці деякого поширення набуло жорстке блочне завантаження з поліетиленових чи азбестоцементних листів. В останні роки в Україні фірма «Екополімер» налагодила випуск блочних завантажень із полімерних гофрованих листів. Таке завантаження має питому площу поверхні 100-150 м2/м3, діапазон робочих температур від -30 до +65 °С. Воно транспортується до місця вкладання у вигляді компактно складених листів і збирається в блоки за допомогою спеціальних з’єднувальних елементів безпосередньо на об’єкті, що дозволяє суттєво зменшити транспортні витрати. Розміри блоків підбираються в залежності від геометрії біофільтра.

До недоліків біофільтрів із площинним завантаженням можна віднести порівняно велику вартість пластмасового завантаження, можливість переохолодження завантаження в зимовий період, що робить необхідним у більшості випадків влаштовувати біофільтри в опалюваних приміщеннях.

2.2 Аеротенки

Аеротенками називають споруди, в яких в умовах безперервної штучної аерації здійснюється біологічна очистка стічних вод за допомогою вільноплаваючого активного мулу – біоценозу мікроорганізмів, головну роль в якому відіграють бактерії. Зовнішній вид активного мулу нагадує дрібні пластівці гідроксиду заліза чи алюмінію з кольором від світло-коричневого до темно коричневого і навіть чорного. Розміри пластівців коливаються від ледь помітних оком до 2 - 3 мм, а іноді й більше.

2.2.1 Аеротенки з нерівномірно розосередженим впуском

В аеротенках з нерівномірно розосередженим впуском стічних вод у деякій мірі поєднуються переваги аеротенків-витиснювачів, які забезпечують високу якість очистки стічних вод, з перевагами аеротенків-змішувачів, які працюють при постійних навантаженнях на активний мул.

Аеротенки з нерівномірно розосередженим впуском стічних вод являють собою дво- або чотирикоридорні аеротенки з поздовжніми лотками стічної води, впуск якої здійснюється через регульовані затвори-водозливи, що розміщуються на відстані не менше ширини коридору. Активний мул по дається при цьому зосереджено на початку першого коридору, стічна вода вводиться розосереджено через декілька водозливів, а мулова суміш випускається в кінці останнього коридору аеротенка. Місце першого впуску стічних вод визначає границю, що розділяє регенератор і власне аеротенк. Останній впуск стічних вод знаходиться на такій відстані від виходу з аеротенка, яка забезпечує тривалість перебування стічних вод, достатню для вилучення і окислення забруднень, і виключає можливість їх «проскакування». Витрата стічних вод, що впускаються через кожен водозлив, встановлюється розрахунком таким чином, щоб забезпечити рівномірне навантаження на активний мул [24]. Доза мулу по довжині аеротенка поступово зменшується приблизно до 3 г/л (рис. 10.39), що забезпечує ефективне розділення мулової суміші у вторинних відстійниках. Інтенсивність аерації змінюється при цьому пропорційно подачі стічних вод для вирівнювання швидкості споживання кисню по довжині аеротенка. Завдяки підвищеній середній дозі активного мулу, яка складає біля 4 г/л, процес окислення органічних забруднень стічних вод відбувається швидше, що дозволяє на 15-30 % зменшити робочий об’єм аеротенків, зберігаючи високу якість очистки. Капітальні витрати на будівництво аеротенків знижуються не менше ніж на 15 % у порівнянні з аеротенками-змішувачами або витиснювачами при однаковій пропускній спроможності споруд.

Аеротенки з нерівномірно розосередженим впуском стічних вод рекомендується застосовувати на станціях біологічної очистки міських стічних вод з БПКповн більше 150 мг/л і продуктивністю більше 25 тис. м3/добу, аеротенки з нерівномірно розосередженим впуском стічних вод пропускною спроможністю 25- 400 тис. м3/добу (табл. 2).

Таблиця 2 – Розміри типових аеротенків з нерівномірно розосередженим

Впуском стічних вод

Не дивлячись на зазначені вище переваги, аеротенки з нерівномірно розосередженим впуском стічних вод мають один суттєвий недолік – низькі швидкості окислення забруднень, які по всій довжині споруди пропорційні БПК_повн очищених стічних вод. Підвищення швидкості окислення забруднень в них можливе, якщо БПКповн очищуваних стічних вод, як в аеротенках витіснювачах, буде поступово знижуватись по довжині аеротенка до 15 мг/л. Це дозволить на 30 % збільшити середню швидкість окислення забруднень і, як наслідок, приблизно на 40 % зменшити об’єм аеротенків.

2.2.2 Аеротенки-відстійники

Аеротенки-відстійники - це комбіновані споруди, що включають у себе зону аерації й зону розділення мулової суміші (відстійну зону). Обидві зони зв’язані між собою отворами, вікнами, щілинами тощо, які забезпечують надходження мулової суміші із зони аерації у відстійну зону і повернення активного мулу із відстійної зони в зону аерації без застосування примусової циркуляції.

Прикладом такої споруди є аеротенк-відстійник «Оксиконтакт», розроблений французькою фірмою «Дегремон» (рис. 10). Освітлені стічні води подаються в розподільний трубопровід, розташований вздовж зони аерації, яка знаходиться в центрі прямокутного в плані резервуару. Дві зони відстою- вання розміщені вздовж стін споруди і відділяються від зони аерації похили-ми перегородками. У верхній частині перегородок є регульовані переливні вікна, через які мулова суміш надходить у зону відстоювання, a в нижній частині - поздовжні щілини, через які активний мул самочинно під дією сил гравітації повертається в зону аерації після відділення від очищеної води. Очищені стічні води збираються в збірні лотки, розташовані вздовж зовнішніх сторін кожної зони відстоювання.

Рисунок 10 – Аеротенк-відстійник «Оксиконтакт»

1 – подача стічних вод; 2 – випуск очищених стічних вод; 3 – зони освітлення; 4 – випуск надлишкового активного мулу; 5 - повітропровід

Надлишковий активний мул відводиться з нижньої частини зони відстоювання через мулопроводи, розташовані на пев ній відстані один від одного. Для подачі повітря в зону аерації застосовуються аератори типу «Вібрейр», які монтуються в зоні аерації таким чином, щоб викликати подвійний спіралеподібний рух мулової суміші. Глибина аеротенка-відстійника «Оксиконтакт» становить біля 4 м, довжина складає 15 – 70 м у залежності від необхідної пропускної спроможності. Витрата циркуляційного активного мулу може досягати 200-300 % розрахункової витрати очищуваних стічних вод. На очисних спорудах невеликої продуктивності досить широко застосовуються аеротенки-відстійники круглої форми в плані з концентричними зонами аерації та відстоювання. Прикладом такої споруди є аеротенк-відстійник «Рібер» (ФРН) із центральною зоною аерації та периферійною зоною відстоювання (рис. 11). Стічні води подаються в зону аерації зосереджено поблизу центра дна під нижній обріз циркуляційної труби турбінного аератора, засмоктуються в неї, змішуючись з муловою сумішшю. По мірі надходження стічних вод мулова суміш витісняється в зону дегазації через отвори у верхній частині кільцевої розділювальної перегородки, а звідти – в зону відстоювання, де освітлені стічні води збираються в кільцевий лоток і видаляються із споруди. Взаємне розміщення перегородок у споруді зумовлює інтенсивну циркуляцію між зонами аерації та відстоювання, що забезпечує не тільки повернення активного мулу в зону аерації, але й постачання зони відстоювання киснем, розчиненим у суміші, що виходить із зони аерації.

Рисунок 11 –Аеротенк-відстіник «Рібер»

1 – очищена вода; 2 – зона відстоювання; 3 – розділювальна перегородка; 4 – зона аерації; 5 – привід аератора; 6 – турбінний аератор; 7 – збірний лоток; 8 – напівзанурена дошка; 9 – трубопровід для видалення плаваючих речовин; 10 – зона дегазації; 11 – подача стічних вод; 12 – труба; 13 – кільцева перегородка; 14 – мулова труба.

Перший вітчизняний аеротенк-відстійник являв собою однокоридорний аеротенк-змішувач, розділений на зони аерації та відстоювання поздовжньою перегородкою, що не доходить до дна. Мулова суміш надходить із зони аерації у відстійну зону через щілину між дном аеротенка та перегородкою. Через цю ж щілину активний мул повинен самовільно під дією сили тяжіння повертатися в зону аерації. Однак через невдале конструктивне рішення нормальна циркуляція активного мулу між зонами відстоювання й аерації порушувалась, він залягав і загнивав у зоні відстоювання. Вдосконалення роботи аеротенка-відстійника було досягнуто шляхом створення примусової циркуляції активного мулу за допомогою ерліфтів, що встановлюються в мулових бункерах. Це забезпечило направлений рух мулової суміші із зони аерації в зону відстоювання, ліквідацію у відстійній зоні ділянок, у яких може накопичуватись і загнивати активний мул, а також гідродинамічну стійкість шару завислого осаду в зоні відстоювання. Подача стічних вод у вдосконалений аеротенк-відстійник здійснюється розосереджено через випуски по всій довжині зони аерації (рис. 12).

Мулова суміш із зони аерації через придонну щілину під похилою перегородкою надходить у зону відстоювання. У процесі відстоювання мулової суміші утворюється шар завислого активного мулу, який забезпечує більш ефективне освітлення рідини. Освітлена стічна вода відводиться із споруди за допомогою повздовжнього водозбірного лотка. Активний мул із верхньої частини шару завислого осаду постійно надходить у мулові бункери, розміщені на відстані 3-4 м один від одного, звідки безперервно відкачується ерліфтами взону аерації. Використання аеротенків-відстійників із примусовою циркуляцією активного мулу дозволяє збільшити його робочу дозу до 4 – 5 г/л.

Рисунок 12 – Аеротенк-відстіник з ерліфтною циркуляцією активного мулу

1 – пневматичний аератор; 2 – видалення надлишкового активного мулу; 3 – зона аерації; 4 – подача стчної води; 5 – перегородка; 6 – ерліфт для циркуляції мулу; 7 – відведення очищеної води; 8 – зона відстоювання; 9 – мулвий бункер; 10 – впускна щілина

Аеротенки-відстійники з примусовою рециркуляцією мулу широко застосовуються і в закордонній практиці. До таких споруд слід віднести аеротенки-відстійники типу «Оксирапід», які конструктивно аналогічні «Оксиконтактам», однак відрізняються від останніх системою повернення активного мулу за допомогою спеціальних ерліфтів. Прикладом аеротенка-відстійника у радіальному виконанні є аероокислювач радіального типу (АРТ), розроблений Київським інститутом НДКТІ МГ (рис. 13). Зона аерації АРТ розташовується на периферії споруди, усередині якої розміщений вторинний вертикальний відстійник. Неосвітлені стічні води подаються в периферійний лоток, звідки надходять у зону аерації, обладнану роторними аераторами АРН. Аеротенк працює в режимі продовженої аерації. Через щілинні отвори мулова суміш надходить із зони аерації у вторинний відстійник із периферійною подачою рідини. Очищені стічні води відводяться з відстійника за допомогою радіальних лотків. Ущільнений активний мул під гідростатичним тиском видаляється в насосну станцію, звідки рециркуляційний активний мул повертається в зону аерації, а надлишковий надходить на зневоднення. Розроблені типові проекти АРТ діаметром 16, 31, 36, 44 м. У спорудах діаметром 31, 36 і 44 м для створення поперечної циркуляції потоку, необхідної для інтенсифікації процесів масообміну і підтримання мулу у зваженому стані, в зоні аерації передбачається влаштування циліндричної перегородки з отворами розміром 1х1 м із кроком 3 м.

Рисунок 13 – Аероокислювач радіального типу діаметром 16 м

1 – трубопровід рециркуляційного мулу; 2 – перифірийний лоток; 3 – напівзанурена перегородка; 4 – радіальні лотки; 5 – приймальна чаша; 6 – аераційний міст; 7 – електродвигун; 8 – випуск очищених стічних вод; 9 – аератор; 10 – випуск осаду; 11 – подача стічних вод; 12 – редуктор; 13 – щілинні отвори відстійника.

2.2.3 Аеротенк-витиснювач

Аэротенки-витиснювачі являють собою залізобетонні резервуари прямокутної форми в плані. Аеротенки складаються із секцій, причому кожна з них ділиться поздовжніми перегородками, що не доходять до однієї з торцевих стін, на 2, 3 і 4 коридори (рис. 14). Таке розташування перегородок дозволяє здійснити зигзагоподібний рух рідини послідовно по всіх коридорах аеротенка.

З торців в аеротенках влаштовуються два аеровані канали освітлених стічних вод, що надходять із первинних відстійників: так звані верхній канал – зі сторони первинних відстійників, і нижній канал - зі сторони вторинних відстійників. Ці канали з’єднані між собою перепускним коридором, що дозволяє впускати освітлені стічні води з будь-якої сторони аеротенка. З нижньої сторони аеротенка передбачений аерований канал, куди з останнього по ходу руху рідини коридору кожної секції аеротенка надходить суміш очищених стічних вод з активним мулом. З цього каналу мулова суміш спрямовується у вторинні відстійники. Аерований канал рециркуляційного активного мулу влаштовується з верхньої сторони аеротенка – у трикоридорних і з нижньої сторони – у дво- і чотирикоридорних аеротенках.

Рисунок 14 – Схема коридорних аеротенків-витиснювачів:

1 - верхній розподільний канал освітлених (у первинних відстійниках) стічних вод; 2 - нижній канал освітлених стічних вод; 3 - канал активного мулу;
4 - розподільний канал вторинних відстійників; 5 - з’єднувальний (перепускний) канал.

Аеротенки-витиснювачі можуть працювати в режимах біологічної очистки як без регенерації, так і з регенерацією активного мулу. При здійсненні біологічної очистки без регенерації активний мул і освітлена стічна вода подаються в перший коридор аеротенка: з верхніх каналів активного мулу й стічних вод - для трикоридорних аеротенків і з нижніх каналів активного мулу й стічних вод - для дво- і чотирикоридорних аеротенків.

При роботі аеротенків-витиснювачів у режимі біологічної очистки з регенерацією активний мул завжди подається на початок першого коридору, а освітлені стічні води - на початок наступних коридорів аеротенка. Об’єм регенераторів двокоридорних аеротенків може складати 50 % від загального об’єму аеротенків (так звана 50 %-а регенерація активного мулу). Активний мул подається при цьому в перший коридор із нижнього каналу мулу, а освітлена вода – на початок другого коридору із верхнього каналу стічних вод.

Трикоридорні аеротенки можуть працювати в режимі з 33%-ою регенерацією активного мулу (подача мулу здійснюється на початок першого коридору з верхнього каналу активного мулу, а освітлених стічних вод - на початок другого коридору із нижнього каналу стічних вод). Аналогічним чином чотирикоридорні аеротенки можуть працювати в режимі з 25 чи 50%-ою регенерацією активного мулу.

Розроблені типові проекти дво -, три - і чотирикоридорних аеротенків-витиснювачів з великим діапазоном продуктивності. Аеротенки спроектовані окремими секціями, що дозволяє набрати відповідний до розрахунку об’єм споруди зміною їх кількості (табл. 3). Для очисних станцій продуктивністю до 50000 м³/добу доцільно використовувати 4 – 6, а при більшій продуктивності – 6 – 8 секцій аеротенка. При початковій базовій довжині коридору аеротенка 36 м вона може збільшуватись за допомогою шестиметрових вставок. Коридори аеротенка можуть бути шириною 4,5, 6 і 9 м. При ширині коридору 4,5 м робоча глибина аеротенка складає 3,2 і 4,4 м, а при ширині б і 9 м – 4,4 і 5 м. Всього розроблено біля 100 варіантів з дуже невеликим кроком зміни робочого об’єму від одного аеротенка до іншого, що дозволяє здійснити підбір споруд із точністю 2-3 % від необхідного розрахункового об’єму.

Таблиця 3 – Розміри типових аеротенків-витіснювачів

Коридорні аеротенки звичайно обладнуються пневматичною системою аерації. Повітря диспергується за допомогою фільтр-тросів, вкладених у бетонних каналах, що влаштовуються в дні аеротенка вздовж поздовжньої стінки його коридору. У регенераторах зазвичай влаштовується більша кількість фільтр-тросних каналів. Так, наприклад, у чотирикоридорному аеротенку з 50 %-ою регенерацією в регенераторі (коридори I і II) вкладають по три, а у власне аеротенку (коридори III і IV) - по два ряди фільтр-тросних каналів.

Прямокутні аеротенки обладнуються трубопроводами для їх спорожнення. Дно кожного коридору аеротенка має похил 0,001 до його середини, де влаштований лоток спорожнення.

Останнім часом знаходять використання аеротенки з перемінним об’ємом регенератора. У таких аеротенках існує можливість впуску стічних вод на різній відстані від його початку, куди подається активний мул. У чотирикоридорному аеротенку стічні води подаються в лоток, закріплений на стінці, яка відділяє другий і третій коридори. У лотку влаштовані випускні вікна, що перекриті шиберами. Зазвичай відкритий один шибер, який і визначає об’єм аеротенка, відведеного під регенератор. Таким чином можна здійснювати 25-75 %-у регенерацію активного мулу з кроком зміни об’єму 6,25%.

Якщо відстійні споруди мають прямокутну форму в плані (горизонтальні відстійники), то може влаштовуватись єдиний блок аеротенків з первинними та вторинними відстійниками, в якому до мінімуму зведена довжина комунікацій, що зв’язують ці споруди. Розроблені типові проекти таких блоків ємностей пропускною здатністю 100, 200, 400, 700, 1400, 2700,4200, 7000, 10000, 17000 і 25000 м3/добу.

2.2.4 Аеротенк-змішувач

В аэротенках-змішувачах по

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: