Конструкция аэротенковВ отечественной практике получили распространение аэротенки с пневматической аэрацией, которые представляют собой длинные железобетонные резервуары, состоящие из нескольких секций. Число секций зависит от количества поступающей на очистную станцию сточной воды. Каждая секция разделена на коридоры продольными перегородками, не доходящими с одной стороны до поперечной стены резервуара. По этим коридорам последовательно из одного в другой проходит сточная вода. Поперечное сечение коридора аэротенков бывает прямоугольным или квадратным. Отношение ширины коридора к рабочей глубине принимается от 1: 1 до 1: 2. Необходимый для нормальной работы аэротенков воздух подается компрессорами или воздуходувками под соответствующим давлением по воздуховодам. Различают мелкопузырчатую, среднепузырчатую и крупнопузырчатую аэрацию. При мелкопузырчатой аэрации крупность пузырьков воздуха составляет 1—4 мм, при сред-непузырчатой—5—10 мм, при крупнопузырчатой — более 10 мм. К мелкопузырчатым относятся керамические, тканевые и пластиковые аэраторы, а также аэраторы форсуночного и ударного типов, к среднепузырчатым — перфорированные трубы, щелевые аэраторы и др.; к крупнопузырчатым — открытые снизу вертикальные трубы, а также сопла.
Рис. 2. Распределение воздуха в аэротенке перфорированными трубами (а) и фильтросными пластинами (б) 1 — воздуховоды; 2, 4 — стояки; 3— перфорированная труба; 5 — воздушный канал; 6 — фильтросные пластины На рис. 2 показано распределение воздуха перфорированными трубами и фильтросными пластинами. Обычно воздух в перфорированные трубы или под фильтросные пластины поступает из стояков, которые отходят от основного магистрального воздуховода, располагаемого на продольной стенке аэротенка. Перфорированные трубы помещают с одной стороны аэротенка для обеспечения циркуляции потока в поперечном сечении. Отверстия в них диаметром 2—2,5 мм расположены на расстоянии 10—15 см друг от друга. Более целесообразно применять фильтросные пластины, так как в этом случае поступающий воздух распыляется на мелкие пузырьки, что повышает равномерность распределения и коэффициент использования воздуха. Фильтросы располагают в один или несколько рядов обычно с одной длинной стороны коридора аэротенка. Их заделывают или в общий подфильтросный канал, устраиваемый в днище аэротенка, или в специальные съемные ящики. Практика эксплуатации действующих станций показывает, что фильтросы лучше заделывать в общий фильтросный канал, разделенный перегородками на отдельные секции. Подавать воздух нужно по стоякам, обслуживающим подфильтросный канал. Один стояк может обслужить 20—40 м длины подфильтросного канала. Фильтросные пластины с течением времени загрязняются частицами пыли, волокнистыми веществами, ржавчиной, окалиной; поры могут зарастать бактериальной пленкой. В связи с этим увеличивается сопротивление проходу воздуха через фильтросные пластины и повышается необходимая мощность воздуходувок. Фильтросные пластины можно регенерировать. Регенерируют их обычно на месте, не снимая с канала. Правилами технической эксплуатации канализации фильтросные пластины рекомендуется очищать металлическими щетками, промывая их 30%-ным раствором соляной кислоты. Эти методы очистки несколько восстанавливают проницаемость пластин, но на короткий срок, поэтому в среднем через семь лет фильтросные пластины полностью заменяют. В ряде стран в конструкциях аэраторов используют пористые пластики и синтетические ткани. По конструкции тканевые аэраторы бывают рамные, тарельчатые и решетчатые. Достоинством тканевых аэраторов по сравнению с керамическими диффузорами является возможность их полной регенерации при промывке. Представляет интерес схема подачи воздуха «по системе крупных пузырей», осуществленная на станции Ашер (Франция). Воздух подают через трубы, опущенные вниз и открытые снизу. В воду поступают крупные пузыри воздуха. При этой схеме используется кислород не только сжатого, но и атмосферного воздуха за счет бурного перемешивания. При этом расход воздуха возрастает незначительно и устраняются трудности, которые связаны с эксплуатацией аэротенков, оборудованных фильтросными пластинами и диффузорами. Аэротенки-смесители широко применяют для очистки высококонцентрированных (БПКполн до 1000 мг/л) сточных вод и городских сточных вод со значительной примесью промышленных сточных вод. В них обеспечиваются рассредоточенная подача воды и активного ила и рассредоточенный отвод иловой смеси, благодаря чему происходит моментальное перемешивание сточных вод и активного ила, поддерживаются постоянными состав иловой смеси и скорость процесса окисления в аэротенке. При двухступенчатой схеме работы аэротенков при очистке высококонцентрированных сточных вод в качестве первой ступени применяют аэротенки-смесители, а на второй ступени — аэротенки-вытеснители. Союзводо-каналпроект разработал серию типовых проектов аэро-тенков-смесителей различной пропускной способности. В аэротенки-вытеснители в отличие от аэротенков-смесителей и аэротенков промежуточного типа сточная вода поступает в коридор аэротенка с торца и перемещается медленно к торцу противоположной стороны. Для активного перемешивания вновь поступившей сточной воды с содержимым аэротенка подается воздух. При незначительных колебаниях расхода сточных вод и отсутствии в них токсичных веществ предпочтительнее применять аэротенки-вытеснители вместо аэротенков-смесите-лей, так как они проще в эксплуатации и имеют меньший объем. Типовые проекты аэротенков-вытеснителей разработаны ЦНИИЭП инженерного оборудования. Существуют конструкции аэротенков с механической и низконапорной аэрацией. Эти системы распространены в отечественной практике главным образом на станциях малой и средней производительности. Конструкции механических аэраторов, устанавливаемых в аэротенках, весьма различны. Принцип их работы заключается в том, что вместе с механическим перемешиванием содержимого в аэротенке в воду засасывается воздух. Механические аэраторы можно классифицировать следующим образом: Наиболее широкое распространение получили аэраторы поверхностного типа, особенностью которых является незначительное погружение их в сточную воду и непосредственная связь ротора с атмосферным воздухом. К ним относятся аэраторы типа «Симплекс», щетки Кессенера, дисковые и др. Поверхностный турбинный аэратор (рис. 3, а) состоит из собственно аэратора (центробежного ротора), электродвигателя и редуктора. При вращении ротора лопасти отбрасывают воду к периферии, создается гидравлический прыжок и происходит интенсивный перенос кислорода воздуха в воду. Снизу к ротору подсасывается жидкость, в результате чего интенсивно насыщается кислородом весь объем аэротенка. В пневмомеханических аэраторах (рис. 3,6) осуществляется принудительная подача воздуха. Сжатый воздух, подаваемый под крыльчатку, дробится и перемешивается во всем объеме аэротенка. Представляет интерес конструкция механического аэратора дискового типа со стабилизатором, особенно когда аэротенк совмещен со вторичным отстойником в одном блоке. Аэратор развивает как гидродинамический напор, обеспечивающий перемешивание воды в аэротен-ке, так и гидростатический, обусловливающий образование воронки и доступ воздуха в межлопастное пространство аэратора. Гидростатический напор, развиваемый аэратором, может быть использован и для возврата активного ила из вторичного отстойника. Возврат ила осуществляется за счет разности уровней воды в межлопастном пространстве аэратора и вторичном отстойнике. Четырехкоридорный аэротенк может работать с отдельной регенерацией ила и без нее. Если аэротенк работает без отдельной регенерации, то сточная вода из первичных отстойников поступает в распределительный канал 1 перед аэротенками, затем при открытом шибере на водосливе 2 проходит через аэротенк и по каналу 5 — в распределительный канал 8 за аэротенками, после чего подается через водослив или затопленное отверстие 10 в коридор /. Возвратный ил из вторичных отстойников подается в коридор I по трубопроводу. Иловая смесь, пройдя последовательно коридоры 1, II, III и IV, дюкером отводится во вторичные отстойники. Если аэротенк работает с 25%-ной регенерацией ила, то сточная вода из канала I через водослив (или затопленное отверстие) 2 подается в начало коридора II. Возвратный ил по трубопроводу подается в коридор I. В этом случае коридор I называется регенератором, а коридоры — II—IV — собственно аэротенком. Если регенерация ила 25%-ная, то для нее отводится 25% расчетного объема аэротенков (коридор I); при 50%-ной регенерации — 50 % расчетного объема аэротенков (коридоры I и II), при 75%-ной регенерации — 75% расчетного объема аэротенков (коридоры I—III). При 50 -ной регенерации ила сточная вода подается в начало коридора III через водослив 7, а иловая смесь отводится в конце коридора IV дюкером. При 75-ной регенерации ила сточная вода подается в коридор IV через водослив 3. Под регенерацию ила отводятся коридоры I—III.
Рис. 4. Аэратор механический поверхностный типа МП (а) и пневмомеханический типа ГШ (б) 1 — плита; 2 — редуктор; 3 — муфта; 4 — вал; 5 — турбина; 6 — воздухораспределитель; 7, 8—роторы с двумя рядами лопаток; 9 — приводной электродвигатель
Рис. 5. Схема использования механического аэратора дискового типа со стабилизатором потока для подачи ила из отстойника 1 — аэратор; 2 — зона отстаивания; 3 — трубопровод возвратЕЮго активного ила; 4 — стабилизатор потока
Рис. 6. Четырехкоридорчый аэротенк 1 — распределительный канал перед аэротенками; 2, 3, 7, 10 — водосливы; 4— шибер на канале; б — средний канал; 6 — дюкер; 8 — распределительный канал за аэротенками; 9— трубопровод возвратного активного ила
Рис. 7. Схема аэроакселатора 1 — подача сточной жидкости; 2 — зона аэрации; 3 — циркуляционная зона; 4 — слой взвешенного осадка; 5 — трубопровод избыточного активного ила; 6 — зона отстаивания; 7 — воздухоотделитель; 8 — переливные окна; 9 — механический турбоаэратор; 10 — трубопроводы пеногашения; 11 — разделительная перегородка (перфузор); 12 — водосборный лоток; 13 — трубопровод очищенной воды; 14 — перегородка воздухоотделителя; 15— юбка иерфузо-ра; 16 — дырчатый воздуховод для взмучивания осадка; 17 — дырчатый воздуховод для подсоса ила; 18 — струенаправляющий козырек; 19 — фильтросные пластины; 20 — придонная щель Аэроакселатор, разработанный НИКТИГХ, является разновидностью аэротенка-отстойника. Сточные воды поступают в нижнюю часть зоны аэрации. Подаваемый в эту зону воздух создает в ней циркуляцию и вызывает подсос иловой смеси из отстойника. Из зоны аэрации иловая смесь через воздухоотделитель поступает в отстойник. Выпавший ил через щель возвращается в зону аэрации, а сточные воды проходят через слой взвешенного осадка, поступающего в отстойную зону, а далее в сборный кольцевой лоток.
Рис. 8. Аэротенк с неравномерно рассредоточенным впуском сточной воды 1 — подающий трубопровод; 2 — верхний канал осветленной воды; 3 — распределительный лоток осветленной воды; 4 — перепускные отверстия между коридорами; 5 — щитовые затворы с регулируемым водосливом; 6 — воздуховод; 7 — пористые керамические трубы; 8 — водослив для выпуска иловой смеси; в — отеодящий лоток очищенной воды; 10 — подача активного ила в аэротенк
Прогивоточный аэротенк (рис. 10) состоит из трех зон: аэрации, эрлифтной циркуляции и отстаивания. В нижней части зоны аэрации расположены мелкопористые пневматические аэраторы. Струенаправляющие лопатки с винтовыми креплениями обеспечивают равномерное распределение сточной воды по ширине зоны аэрации. Зона эрлифтной циркуляции отделена от зоны аэрации полупогруженной перегородкой и имеет решетку из дырчатых труб. В центральной части зоны аэрации расположена зона отстаивания и отделена от нее перегородками с циркуляционными щелями и впускными окнами с козырьками. Сточная вода подается в верхнюю часть зоны аэрации, где создается нисходящее движение ее вследствие циркуляции между зоной эрлифтной аэрации, создаваемой эрлифтом. Нисходящее движение воды и восходящее движение воздуха создают противоток, вследствие чего обеспечивается длительный контакт иловой смеси с пузырьками воздуха. Иловая смесь через впускные окна непрерывно поступает в отстойную зону, где она разделяется. Часть иловой смеси через щели возвращается в зону аэрации, другая часть смеси поднимается вместе с водой и образует взвешенный фильтр. Граница раздела осветленной воды и взвешенного ила обеспечивается непрерывным отсосом ила эрлифтами через воронки. Осветленная вода через зубчатые водосливы собирается водосбросным лотком. Для очистки сточных вод применяют аэроокислители (рис. 11), в которых совмещены аэротенк, оборудованный механическими аэраторами, и вторичный отстой-кик. Аэротенк работает в режиме длительной аэрации, при которой происходят минерализация активного ила и нитрификация сточных вод. Неотстоенные сточные воды подаются по периферийному лотку в аэрационную секцию, где они смешиваются в спиралеобразном движении с иловой смесью, которая приводится в движение и аэрируется турбинными аэраторами. Из аэрационной секции иловая смесь через щелевые отверстия попадает в отстойник с периферийной подачей сточных вод. Осветленная вода собирается центральной чашей и отводится. Ил по иловой трубе удаляется в насосную станцию, откуда циркуляционный активный ил возвращается в аэра-ционную секцию, а избыточный — на обезвоживание. Известны конструкции аэротенков с пластмассовой загрузкой — биотенки, в которых процесс биологической очистки протекает как с использованием свободно плавающего активного ила, так и пленки, наращиваемой на загрузочном материале. Загрузка имеет вид кассет или блоков из жестких пластмассовых или гибких рулонных материалов. Биотенки рекомендуется применять для очистки высококонцентрированных сточных вод. На рис. 12 показана конструкция биотенка, разработанная кафедрой канализации ЛИСИ совместно с Ленводоканалпроектом. Биотенк выполнен на базе аэротенка коридорного типа с низконапорной аэрацией. Перпендикулярно продольным стенкам аэротенка установлены кассеты, на которые натянута перфорированная ви-нипластовая пленка. Часть кассет установлена над аэраторами. В отечественной практике наибольшее распространение получили аэротенки с пневматической аэрацией. Однокоридорные аэротенки обычно применяют на очистных станциях небольшой пропускной способности при работе по схеме без регенераторов, когда отстоен-ная вода и возвратный активный ил подаются в верховую часть коридора. Распределительный канал отстоен-ной воды расположен с верховой стороны коридора, а распределительный канал иловой смеси — с низовой стороны. Двухкоридорные аэротенки целесообразно применять при регенерации активного ила, когда объем регенератора составляет 50 % общего объема сооружений, а также при небольших и средних пропускных способностях станции аэрации. Трехкоридорные аэротенки более приемлемы для работы без регенерации ила. Наиболее гибкими, допускающими любую схему работы, являются четырехкоридорные аэротенки. Такие аэротенки построены на Курьяновской и Люберецкой станциях аэрации (Москва). На рис. 13 показан типовой четырехкоридорный аэротенк, разработанный ЦНИИЭП инженерного оборудования. Длина коридора 84 м. Коридоры аэротенка могут быть шириной 4, 5, 6 и 9 м. При ширине коридора 4 и 5 м рабочая глубина аэротенка составляет 3,2 и 4,4 м, а при ширине 6 и 9 м — 4,4 и 5 м. Такой аэротенк работает по принципу аэротенка-вытеснителя.
Рис. 13. Конструкция коридорного биотенка с низконапорной аэрацией 1 — подача сточных вод; 2 — подача воздуха; 3 — основная загрузка; 4 — загрузка над аэратором; 5 — аэратор; 6 — направляющие; 7 — скоба
Рис. 14. Типовой четырехкоридорный аэротенк, разработанный ЦНИИЭП инженерного оборудования 1 — распределительный лоток; 2 — трубопровод опорожнения аэротенков и вторичных отстойников; 3 — камера задвижек опорожнения; 4 — лоток активного ила; 5 — регенераторы; 6 — аэротенки; 7 — щитовые затворы Аэротенк может работать с 25%-ной регенерацией ила, когда сточная вода подается в начало коридора II из верхнего канала осветленной воды, а регенератором служит коридор I, куда подается циркулирующий (возвратный) активный ил по трубопроводу. При 50%-ной регенерации ила сточная вода подается в начало коридора III из нижнего канала осветленной воды. Воздух диспергируется с помощью фильтросных пластин, уложенных в бетонных каналах, которые устраивают в дне аэротенка вдоль продольной стенки его коридора. В коридорах I и II укладывают по три ряда фильтросных пластин, а в коридорах III и IV — по два ряда. Для удаления воды из подфильтросных каналов в период пуска воздуходувок в работу служат водовыброс-ные стояки диаметром 60 мм. Для предотвращения выпадения взвешенных веществ и активного ила в верхнем и нижнем каналах осветленной воды, а также в распределительном канале вторичных отстойников воздух подается через воздушные стояки диаметром 33,5 мм. Фирмой «Дегремон» (Франция) разработано несколько конструкций, совмещающих аэротенк коридорного типа со вторичным отстойником, называемых окси-контактом. Осветленная сточная вода подается в аэра-ционную часть (аэротенк), из которой иловая смесь направляется в отстойную часть (вторичный отстойник). Воздух распределяется равномерно по всей площади аэротенка с помощью аэраторов «Вибрэйр», вмонтированных в днище. Вследствие аэрации происходит подсос (возврат) активного ила, отделившегося в отстоеннон части. Избыточный активный ил периодически удаляют. При проектировании аэротенков необходимо рассчитывать воздуховоды и подбирать компрессоры или воздуходувки в соответствии с расходом воздуха и необходимым давлением. При расчете воздуховодов подбирают диаметры труб и определяют потери напора в них. Диаметр воздуховодов выбирают в соответствии с оптимальными скоростями движения воздуха, которые принимают в общем и распределительном воздуховодах 10— 15 м/с, в воздуховодах небольшого диаметра, подающих воздух в лоток под фильтросы,—4—5 м/с.
|
