Очистка бытовых сточных вод

 

Погружные  фильтры

Погружные биофильтры делятся на дисковые, шнековые, трубчатые, барабанные. Погружные биофильтры применяются  для полной и неполной биологической очистки бытовых и производственных сточных вод с расходами от 1 м³/сут до 150000 м³/сут. Оптимальная область применения комплексы сооружений пропускной способностью 500+ 1 000 м 3 /сут от отдельно стоящих зданий, малых населенных пунктов, кемпингов, домов отдыха, санаториев, вахтовых поселков и т .д. В технологической схеме станции очистки, погружные биофильтры занимают промежуточное место между сооружениями предварительной механической очистки и вторичными отстойниками.

 

Погружные дисковые фильтры

 

Эти сооружения предназначены для  расхода сточных вод до 1000 куб.м  в сутки. В качестве загрузки для биодисковых фильтров рекомендуются перфорированные диски, изготовленные из объемных синтетических материалов пониженной плотности (пенопласта, пеностекла).

Современные биодисковые фильтры  представляют собой многосекционную  емкость, наполненную вращающейся  загрузкой (Рис. 6). Диски набирают на горизонтально расположенном валу с расстоянием между ними 15-20 мм. Диски обычно погружены в очищаемую жидкость на 0,45Д (30—45 %), иногда до 0,75Д. Диаметр дисков находится в пределах от 0,4 до 3,0 метров в зависимости от производительности установки.

Принцип действия данного сооружения следующий: диски - основной компонент  сооружения - находится в постоянном вращательном движении, причем их поверхность перфорации покрывается биопленкой, которая находится в прикрепленном состоянии. Биомодули, создавая обширную поверхность, обеспечивают гидродинамические условия, при которых отторгнутая биопленка продолжает работать, находясь во взвешенном состоянии. Здесь совмещается режим работы прикрепленного биоценоза и взвешенного (активного) ила. За пределами зоны очищаемой воды микроорганизмы, находясь в биопленке, получают кислород непосредственно из атмосферы.

При одинаковых категориях обрабатываемых городских сточных вод и заданном эффекте очистки время аэрации  в БДФ составляет 60-90 минут, а в  классических аэротенках - около 6 часов.

Биодисковые фильтры компактны, конструктивно  просты, устойчивы к различного рода перегрузкам, имеют низкие удельные энергозатраты. Кроме того, при использовании этих фильтров практически отпадает необходимость насосной станции, так как гидравлические потери сооружений не значительны.

Биодисковые фильтры - многосекционные  сооружения (3-6 секций). Основная масса удаленных биоразлагаемых загрязнений приходится на первую и вторую секции БДФ. Процесс снижения аммонийного азота и нитрификации успешно протекает в третьей и последующих секциях. Удаление азота достигает 40 %, что выше, чем в классических биофильтрах и аэротенках. Однако в очищенных водах присутствуют азотистые соли (биогенные соединения), поэтому в некоторых случаях требуется доочистка.

Из биодисковых фильтров биологическая  пленка потока обработанной жидкости выносится во вторичный отстойник. Разделение биопленки осуществляется гравитационным способом. Вторичные отстойники рекомендуется оборудовать тонкослойными модулями.

 

 

Аэротенки

 

Аэротенк представляет собой сооружение с постоянно протекающей внутри сточной водой, во всей толщине которой развиваются аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат.

Сточные воды поступают в аэротенк, как правило, после стадии механической очистки. Для обеспечения нормального процесса биохимической очистки в аэротенках необходимо непрерывно подавать воздух, что достигается с помощью пневматической, механической или пневмомеханической аэрации. По структуре движения потоков очищаемой сточной воды и возраста активного ила различают: аэротенки-вытеснители; аэротенки-смесители; аэротенки с рассредоточенным впуском воды; типа АНР .

В аэротенках вытеснителях сточная вода и возвратный ил подаются сосредоточенно с одной из торцовых сторон сооружения, а выпускаются также сосредоточенно с другой торцовой стороны. Подача и выпуск сточной воды и ила в аэротенках смесителях осуществляется равномерно вдоль длинных сторон коридора аэротенка. В аэротенках с рассредоточенной подачей сточной воды сточная вода подводится рассредоточено в нескольких точках по длине аэротенка, а отводится сосредоточенно из его торцовой части. Возвратный ил подается сосредоточенно в начале аэротенка. Аэротенки-вытеснители целесообразно применять при концентрации загрязнений БПК_полн поступающей воды до 300 мг/л, а аэротенки-смесители до 1000 мг/л по БПК_полн. Аэротенки различных типов применяют для биологической очистки городских и производственных сточных вод. Аэротенки, действующие по принципу вытеснителей, применяют при отсутствии залповых поступлений токсичных веществ, а также на второй ступени двухступенчатых схем. Комбинированные сооружения типа аэротенков-отстойников (аэроакселераторы, окситенки, флототенки, аэротенкиосветлители и др.) при обосновании допускается применять на любой ступени биологической очистки. Регенерацию активного ила необходимо предусматривать при БПК_полн поступающей в аэротенки воды свыше 150 мг/л, а также при наличии в воде вредных производственных примесей. Вместимость аэротенков определяют по среднечасовому поступлению воды за период аэрации в часы максимального притока. Расход циркулирующего активного ила при расчете вместимости аэротенков без регенераторов и вторичных отстойников не учитывается.

Аэротенки-вытеснители

 

Аэротенки-вытеснители, в отличие  от аэротенков других типов (аэротенков - смесителей и аэротенков промежуточного типа), представляют собой сооружения, в которых очищаемая сточная вода постепенно перемещается от места впуска к месту ее выпуска. При этом практически не происходит активного перемешивания поступающей сточной воды с ранее поступившей. Процессы, протекающие в этих сооружениях, характеризуются переменной скоростью реакции, поскольку концентрация органических загрязнений уменьшается по ходу движения воды. Аэротенки-вытеснители весьма чувствительны к изменению концентрации органических веществ в поступающей воде, особенно к залповым поступлениям со сточными водами токсических веществ, поэтому такие сооружения рекомендуется применять для очистки городских и близких по составу к бытовым промышленных сточных вод. При отсутствии резких колебаний расхода сточных вод и содержания токсических. веществ вместо аэротенков-смесителей предпочтительнее применять аэротенки-вытеснители, которые отличаются меньшим объемом и простотой конструкции.

Как показали результаты последних  исследований, коридорный аэротенк работает практически как вытеснитель при отношении расстояния от впуска очищаемой воды до конца последнего коридора к ширине коридора не менее 50 : 1. При ширине коридора 6 или 9 м минимальное расстояние от впуска сточной воды до конца последнего коридора должно составлять соответственно 300 и 450 м.

При использовании аэротенков с  коридорами меньшей длины наблюдается  процесс значительного осевого смешения, которое искажает эффект вытеснения. Для недопущения продольного перемешивания и приближения процесса к режиму вытеснения в этом случае необходимо предусматривать секционирование аэротенков. Секционирование может быть осуществлено путем установки в коридорах аэротенков легких вертикальных перегородок с отверстиями в нижней части. Скорость движения иловой смеси в отверстиях перегородок принимается не менее 0,2 м/с.

Для исключения отрицательного влияния  залповых поступлений концентрированных  сточных вод первая секция аэротенка  должна иметь больший объем. Конструктивно  такая секция оформляется как  аэротенк-смеситель, что достигается рассредоточенным впуском в нее сточных вод. Расстояние между выпусками следует принимать не менее ширины коридора. Размер выпускных отверстий в распределительных лотках должен быть рассчитан на пропуск 50% расхода стоков, поступающих на секцию. Конструкция аэротен- ков-вытеснителей (в том числе и секционированных) должна обеспечивать работу по схеме с регенерацией активного ила. Регенерация ила принимается равной 25—50% объема сооружений.

Они предназначены для полной биологической  очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод.

Полное окисление органических загрязнений протекает в три  фазы. В первой фазе наличия большого количества органических веществ в  сточной жидкости обеспечивает быстрое  размножение микроорганизмов с непрерывным прогрессированием общего их количества. Во второй фазе нагрузка по органическим загрязнениям на активный значительно ниже и из-за недостаточного количества этих загрязнений размножение микроорганизмов несколько сдерживается. Устанавливается определенное соотношение между количеством поступивших органических веществ и приростом ила.

В третьей фазе размножение микроорганизмов активного ила замедляется из-за недостатка органических загрязнений. Ил как бы находится в «голодном» состоянии. Это заставляет микроорганизмы активного ила использовать не только органические вещества поступившие со сточными водами, но и большую часть органических веществ отмерших микроорганизмов, т.е. минерализовать органическую часть самого активного ила. В результате полного окисления органических загрязнений прирост активного ила настолько мал, что его можно удалять из сооружений через 1-4 месяца.

Компактные установки (КУ) производительностью 12 и 25 куб.м в сутки изготавливаются в заводских условиях в виде единого металлического блока. Все установки конструктивно выполнены в виде аэротенко-отстойников с принудительным возвратом активного ила.

Установки производительностью 12 куб.м  в сутки оборудованы механической системой аэрации, остальные - эжекторной или пневматической.

Принцип работы установки (Рис. 9): сточные воды пропускают через решетку и без первичного отстаивания направляют в зону аэрации.

 

Аэротенки-смесители

 

Технологическими особенностями  аэротенка-смесителя  являются рассредоточенная подача очищаемой воды и активного ила и рассредоточенный отвод иловой смеси по всей длине сооружения, что обеспечивает моментальное перемешивание сточных вод и активного ила, поддерживает постоянными состав иловой смеси и скорость процесса окисления во всем объеме аэротенка.

Аэротенки-смесители можно использовать для очистки высококонцентрированных сточных вод (БПКполн до 1000 мг/л при рН~6—9), в них меньше сказывается влияние токсических веществ и резких колебаний расходов. В связи с этим аэротенки-смесители рекомендуется применять для очистки городских сточных вод с примесью значительного количества промышленных сточных вод, содержащих токсические органические вещества в допускаемых пределах.

Для очистки высококонцентрированных  сточных вод аэротенки-смесители  целесообразно применять в качестве первой ступени, а аэротенки-вытеснители — на второй ступени.

 

Циркуляционные окислительные  каналы (ЦОК)

* 

ЦОК имеют замкнутую 0 образную форму в плане и оборудованы механическими аэраторами, с помощью которых жидкость насыщается кислородом и приводится в движение для быстрого перемешивания и поддержания активного ила во взвешенном состоянии. Они могут обеспечить полную биологическую очистку при расходе до 1400 м³/cyт с БПК₅ и концентрацией взвешенных веществ в очищенных водах до 25 мг/л. Чаще всего на очистных сооружениях строят по два ЦОК периодического действия с поочередным выключением механического аэратора и

осаждением активного ила. Перед  поступлением в ЦОК сточная вода проходит решетку, из ЦОК иловая смесь  направляется в вертикальный отстойник со средней продолжительностью отстаивания 1,5 ч, откуда избыточный активный ил подается на иловые площадки, а возвратный ил снова в ЦОК.

Рис.14 Циркуляционный окислительный  канал 

1 поступление сточных вод; 2 отвод очищенной воды;3 механический аэратор; 4 канал; 5 вторичный отстойник;6 иловые площадки; 7 циркулирующий активный ил.

 

Окситенки

 

Окситенки - сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или же воздух, обогащённый кислородом. Рекомендуемая концентрация ила в окситенке составляет 6-8 г/л, хотя принципиально сооружение может работать и при более высоких концентрациях. Экспериментально получено, что при прочих равных условиях окислительная мощность окситенков в 5-10 раз выше, чем у аэротенков, эффективность использования кислорода составляет 90-95%. Конструктивно окситенк выполнен в виде резервуара круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, отделяющей зону аэрации от зоны илоотделения. В средней части цилиндрической перегородки устроены окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; в нижней части для поступления возвратного ила в зону аэрации. Последняя оборудована герметическим перекрытием, на котором установлен электродвигатель турбо аэратора и смонтированы трубопроводы подачи кислорода и продувочный. Илоотделитель оборудован перемешивающим устройством, представляющим собой радиально расположенные решетки из вертикальных стержней ( d= 30-50 мм), которые установлены друг от друга на расстоянии 300 мм. В нижней части решеток размещен шарнирно подвешенный скребок. Илоотделитель работает со взвешенным слоем активного ила, уровень которого стабилизируется автоматически путем сброса избыточного ила через трубу. Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе. Под воздействием скоростного напора, развиваемого турбо аэратором, иловая смесь через окна поступает  в илоотделитель. Благодаря направляющим щиткам жидкость в нем медленно движется по окружности. В сочетании с перемешивающим устройством все это значительно интенсифицирует