Аэротенки: описание, конструкции, виды

Текст

И 11 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1007 А 9) С 02 Е 3/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И 8 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(71) Производственное управление пусконаладочных работ «Вектор» (72) Б,Т.10 рьев(56) Авторское свидетельство СССР Ф 929598, кл. С 02 Р 3/02, 1980. (54)(57) 1. АЭРОТЕНК-ВЫТЕСНИТЕЛЬ, содержащий прямоугольный резервуар, разделенный вертикальными поперечными не доходящими до дна перегородками на сообщающиеся камеры, аэраторы с фильтрующими элементами, узлыФ ввода и вывода обрабатываемых сточных вод, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения эффективности аэрации, снижения энергозатрат и обеспечения одновременной аэрации воды в соседних камерах с регенерацией фильтрукнФнх элементов, он снабжен расположенными между вертикальными перегородками погруженными в воду отбойными щитами, .а фильтрующне элементы опоясывают аэраторы, соединены с дном резервуара и нижними кромками перегородок.2. Аэротенк-вытеснитель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что фильтрующие элементы выполнены с зер-. нистой загрузкой, ограниченной плоскими поддерживающими фильтрующими поверхностями, и имеют дополнительные ограничительные перегородки, расположенные по обе стороны поперечных вертикальных перегородок и соединенные с дном резервуара.3. Аэротенк-вытеснитель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что фильтрующие элементы выполнены с зернистой загрузкой, ограниченной коль- . цевыми поддерживающими. фильтрующими поверхностями, соединенными с дном резервуара.Заказ 251 7 Тираж 864 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, РаушскПодписноеета СССРрытийя наб., д., 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Изобретение относится к биологической очистке сточных вод.Цель изобретения — повышение эффективности аэрации, снижение энергозатрат и обеспечение одновременной 5 аэрации воды в соседних камерах с регенерацией фильтрующих элементов.На фиг. показан аэротенк-вытесни- тель, продольный разрез; на фиг.2 » система аэрации с плоским фильтрующим элементом и с зернистой загрузкой; на фиг.3 — то же, с фильтрующим элементом в форме кольца.Аэротенк-вытеснитель состоит иэ прямоугольного резервуара 1, имеюще го дно 2 и стенки 3, узел 4 ввода сточных вод и узел 5 вывода обработанных сточных вод, В резервуаре установлены вертикальные поперечные не доходящие до дна резервуара перего родки 6, разделяющие его на сообщающиеся камеры 7, имеющие пневматические аэраторы 8, объединенные пневмолинией 9. Аэраторы опоясаны фильтрующими элементами, состоящими из поддерживающих фильтрующих поверхностей 1 О, дополнительных ограничительных перегородок 11 и зернистой загрузки 12, Перегородки 11 соединены с дном резервуара и расположены по обе сто роны поперечных перегородок 6. Фильтрующие поверхности 10 могут быть выполнены из сетки (фиг,1), пороэласта (фиг.З) и быть плоскими и параллельными дну резервуара (фиг,1) илн в форме кольца (фиг,З). Фильтрующие поверхности 10 фильтрующих элементов соединены с нижними кромками перегородок 6 и с дном резервуара вертикальными (фиг.1) или наклонными40 (фиг.2) перегородками 11. В варианте устройства фильтрующего кольца изаа . 07 2пороэласта (фиг.З) фильтрующая по»верхность 1 О соединена как с дном,так и с поперечной недоходящей додна перегородкой 6. Соотношение площади фильтрующей поверхности до вер»тккальной перегородки к площадифильтрующей поверхности за вертикальной перегородкой находится в пределах 1:1 — 4:1, В промежуточных камерах 7 в верхней части горизонта воды установлены отбойные щиты 3. Впервой и последней камерах отбойныещиты не устанавливаются. Аэротенк-вытеснитель работает следующим образом,Сточная вода поступает в узел 4 в первую камеру 7 аэротенка, где сме» шивается с активным илом и воздухом. Иловая смесь проходит дважды сверху вниз и снизу вверх через фильтрующую поверхность 10 под вертикальной перегородкой 6 и поступает в следующую камеру 7 и т.д. Аэраторы 8 обеспечивают подачу воздуха в сообщающиеся камеры 7 и одновременно осуществляют регенерацию фильтрующей поверхности. Установленные в промежуточных камерах 7 отбойные щиты 13 обеспечивают дополнительную циркуляцию жидкости в аэротенке. Из последней камеры 7 очищенная вода через узел 5 поступает по назначению.Предлагаемое изобретение обеспечивает эффективность использования и снижения монтажных работ и энергозатрат за счет применения пневмоаэраторов для подачи воздуха в соседние сообщающиеся камеры и одновременно для регенерации фильтрующей поверхности, благодаря чему принимается их минимальный объем.

Смотреть

Виды и принцип работы аэротенков

Поступающие в аэротенк сточные воды перемешиваются с активным илом с помощью пузырьков воздуха, подаваемого через аэрационную систему, состоящую из аэраторов разного типа. При этом происходит насыщение смеси кислородом, который необходим для жизнедеятельности популяции микроорганизмов, составляющих биомассу активного ила. Они поглощают до 85% растворённой органики. Биомасса в резервуаре увеличивается за счёт их питания и размножения. С помощью постоянного перемешивания создается равномерная концентрация кислорода по объёму резервуара. С его помощью бактерии превращают отходы в углекислый газ и воду.

На выходе из аэротенка вода, содержащая минимальное количество растворённой органики, вместе с осадком, который образуется в процессе жизнедеятельности микроорганизмов и бактерий, проходит через систему отстойников. Осадок из вторичных отстойников направляется в перегниватель, а затем восполняет количество активного ила. После конечного отстойника чистая вода сбрасывается в водоём.

Технологическая схема с осветлителем – перегнивателем с естественной аэрацией — эффективнее задерживает загрязнения и выдерживает пиковые нагрузки, чем применение обычных вертикальных отстойников.

Принцип действия механических аэраторов заключается в захватывании воздуха с поверхности при перемешивании жидкости, пневматических – в подаче воздуха от компрессора. Комбинированные аэраторы позволяют с помощью механических устройств дробить воздушные потоки в воде.

Основные факторы, влияющие на систему очистки: температурный режим;

непрерывность поступления исходной воды;
степень насыщения кислородом;
отравляющие вещества;
уровень кислотности среды.

В зависимости от способа подачи сточных вод и активного ила, и отвода очищенной воды различают несколько видов аэротенков.

Аэротенки-смесители

Предназначены для очистки производственных стоков, имеющих высокую концентрацию загрязнения — до 1000 мг/л. Позволяют производить очистку при неравномерном поступлении стоков и изменении их состава, принцип работы аэротенков для очистки сточных вод заключается в подаче воды и ила через отверстия по всей длине ёмкости. Очищенная вода равномерно отводится. При этом достигается лучшее перемешивание ила с исходной водой, при котором ускоряется биохимическая очистка.

Аэротенки-вытеснители

Используются для очистки городских и хозяйственно-бытовых промышленных стоков. С одного конца аэротенка подается активный ил и загрязнённая вода, которые по мере своего продвижения перемешиваются под действием аэраторов и направляются к выходу из резервуара. Скорость реакции расщепления органической массы снижается по мере продвижения, так как количество органики уменьшается. На выходе очищенная вода поступает в отстойники, а иловая смесь выводятся через выходное отверстие для дальнейшего использования.

Главный недостаток в снижении качества очистки при резком изменении содержания органики и токсичных веществ. При равномерном поступлении стоков использование аэротенков вытеснителей предпочтительнее в силу небольших объёмов и простоты конструкции. Они подразделяются на секционированные и коридорные.

Первые применяются в аэротенках длиной свыше 60 м. Через равные промежутки коридоры разделены перегородками, чтобы предотвратить изменение направления перемещения исходной воды.

Коридорными называются аэротенки-вытеснители при соотношении ширины резервуара к его длине 1:50. Если ширина составит 6 м, то длина соответственно 300 м, при ширине 9 м, длина не менее 450 м. Для компактности делают двухкоридорные аэротенки, если резервуар занимает более половины объёма очистных сооружений. Применение трёхкоридорных конструкций позволяет работать без регенерации ила.

Аэротенк вытеснитель с регенератором

Для более интенсивного процесса окисления органики применяют аэротенки вытеснители со встроенными регенераторами, где дозировка активного ила увеличивается в два-три раза, что позволяет увеличить качество очистки.

Аэротенк в септике

Владельцы частных строений для эффективной очистки сточных вод делают активный септик. Он требует большого объёма, отличается простой конструкцией и высокой очисткой бытовых стоков – до 99%. Продуктивность аэробных микроорганизмов выше, чем анаэробных бактерий, присутствующих в выгребных ямах. Чтобы увеличить численность аэробов, к септику подключают систему аэрации и устанавливают компрессор.

Управляемые воздушные клапаны

Если в системе одна воздуходувка (или блок воздуходувок) подает воздух только в один бассейн аэрации, то можно работать без воздушных клапанов. Но, как правило, на станциях аэрации блок воздуходувок подает воздух для нескольких аэротенков. В этом случае необходимы воздушные клапаны на входе в каждый аэротенк для регулирования распределения воздушного потока. Дополнительно клапаны могут использоваться на трубах, распределяющих подачу воздуха в разные зоны одного аэротенка. Ранее для названных целей использовались поворотные заслонки, управляемые вручную. Однако для эффективного управления системой аэрации необходимо использовать дистанционно управляемые клапаны.

К важным характеристикам управляемых клапанов относятся:

Линейность характеристики управления, т.е. степень соответствие изменения положения привода клапана (актуатора) изменению воздушного потока через клапан во всем диапазоне управления.
Погрешность и повторяемость отработки приводом клапана заданной уставки по воздушному потоку. Определяется качеством клапана (линейностью характеристики управления), привода и системы управления приводом.
Падение давление на клапане в рабочем диапазоне раскрытия.

Падение давления на поворотных заслонках при частичном открытии может быть весьма значительным и достигать 160-190 мбар, что приводит к большим дополнительным энергозатратам.

Если в системе используются даже самые высококачественные, но универсальные клапаны (предназначенные как для воды, так и для воздуха), то падение давление на таких клапанах в рабочем диапазоне раскрытия (40-70%) обычно составляет 60-90 мбар. Простая замена такого клапана на специализированный воздушный клапан VACOMASS elliptic приведет к дополнительной экономии не менее, чем 10% электроэнергии! Это обусловлено тем, что падение давления на VACOMASS elliptic во всем рабочем диапазоне не превышает 10-12 мбар. Еще большего эффекта можно добиться при использовании клапанов VACOMASS jet для которых падение давления в рабочем диапазоне не превышает 5-6 мбар.

Характеристики струйного клапана

VACOMASS jet.

Сравнение характеристики управления струйного клапана VACOMASS jet с другими типами клапанов

Управляемые специализированные воздушные клапана

VACOMASS фирмы Binder GmbH, Германия.

VACOMASS elliptic

(овальная задвижка)

VACOMASS squer

(квадратная задвижка)

VACOMASS jet

(струйный)

Часто в месте установки управляемого клапана делают сужение трубопровода для применения клапана оптимального типоразмера. Так как сужение и расширение выполняется в виде трубы Вентури, это не приводит к сколь-нибудь существенному дополнительному перепаду давления на участке с клапаном. В тоже время клапан меньшего диаметра работает в оптимальном диапазоне открытия, что обеспечивает линейность управления и минимизацию перепада давления на самом клапане.

Конструкция и назначение флотаторов

Устройство промышленного флотатора

Очистка жидкости производится с помощью флотационных блочных установок. Основными узлами аппаратов являются:

емкость с насосом, который смешивает кислород с жидкостью и реагентами;
танк флотации с клапаном для устранения избытков воздуха;
дегазатор для удаления остаточного кислорода.

Флотационные блоки не применяют как самостоятельные инструменты очищения. Их используют в комплексе на очистительных установках промышленных предприятий и автомоек, поскольку они требуют подготовки – обработки канализационных стоков механическим путем.

Виды и принцип работы аэротенков

Аэротенк – это сооружения прямоугольной формы, через которое протекают сточные воды, перемешанные с активным илом. В этой ёмкости выполняется биохимическая очистка сточных вод.

Аэротенк-отстойник обязательно укомплектовывается аэратором (механическим или пневматическим). Благодаря аэрационной системе стоки с активным илом насыщаются кислородом, который жизненно важен для аэробных микроорганизмов. Данная схема биологической очистки реализуется только в условиях достаточного насыщения стоков активным илом, а также при непрерывном поступлении кислорода. Только в таких условиях обеспечивается активное биохимическое окисление органики, что гарантирует высокую эффективность сооружений биологической очистки.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества установки:

высокое качество очищения стоков с большой скоростью;
компактность в сочетании с простотой конструкции;
полная загрузка оборудования;
не нужно утеплять объект, так как окислительно-восстановительные реакции идут с выделением большого количества тепла;
нет неприятного запаха.

Минусы:

высокая стоимость;
затраты электроэнергии на систему аэрации;
необходимость в эксплуатационном персонале для обслуживания.

Для нормального функционирования аэротенков необходима непрерывная подача сточных вод с растворёнными органическими веществами для питания микроорганизмов. С остановкой системы при отсутствии кислорода начинаются процессы гниения, аэробные микроорганизмы погибают.

При снижении подачи воздуха, возможно образование залежей. Минимальная концентрация кислорода для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов должна быть выше 0,2 мг/куб.дм, для эффективной биохимической очистки – 0,5 мг/куб.дм.

Система аэрации подбирается ещё на стадии проектирования. Расчёт объёма аэротенков определяется на калькуляторе из произведения максимального расхода в час пиковой загрузки на время пребывания стоков в резервуаре. На скорость и качество очищения влияет величина пузырьков воздуха, подаваемого из компрессора. Чем меньше их размер, тем качественнее проходит процесс окисления. Происходит активный прирост биомассы, микроорганизмы лучше переносят воздействие отравляющих веществ. С другой стороны мелкопузырчатая фракция не позволяет в достаточной степени обеспечить перемешивание активного ила, что приводит к появлению залежей в «мёртвых зонах».

Разновидности

По нагруженности активного ила разделяются на:

низконагруженные – 65-150 мг БПК (г/cутки);
средненагруженные – 150-500 мг БПК (г/cутки);
высоконагруженные – более 500 мг БПК (г/cутки).

Нагрузка на активный ил характеризует работу установки. При большой нагрузке на ил микроорганизмы не справляются со всем объёмом органики, при низкой – голодают и погибают.

По типу конструкции они могут быть:

четырёхкоридорные;
трёхкоридроные;
двухкоридорные;
однокоридорные.

Устройства с одним коридором встречаются крайне редко.

По режиму движения стоков в системе разделяются на:

смесители;
вытеснители;
конструкции с рассредоточенным вливанием воды;
конструкции с неравномерным рассредоточением стоков.

Смесители встречаются в местах, где стоки по составу близки к водам, использованным в индустрии. Они отлично функционируют даже при изменениях количества загрязнителей и наличия ядовитых веществ. Нагрузка на активный ил одинаковая по всему периметру устройства.

Вытеснители применяются для очистки хозяйственно-бытовых стоков.

Здесь перемещение жидкости из зоны входа в зону выхода происходит постепенно, без смешивания порций, входящих в систему в разное время.

Наибольшая нагрузка на ил выпадает в начале устройства. Перемещаясь ближе к выходу, жидкость становится менее концентрированной.

В зависимости от показателей биологического потребления кислорода (БПК), работают с дополнительным аэрационным оборудованием – регенератором или и без него.

Данная система отличается простотой конструкции. Не терпит резких колебаний концентраций загрязнителей и может функционировать только при отсутствии в жидкости токсических веществ.

Аэротенки с рассредоточенным вливанием воды по технике перемещения жидкости занимают промежуточное положение между вытеснителями и смесителями. Их применяют в местах, где образуются стоки, состав которых имеет вещества свойственные для индустрии и домашнего хозяйства.

Здесь нагрузка на ил одинакова по всей длине резервуара. Жидкость подаётся по всему периметру аэротенка, а микроорганизмы – только в начале.

В аэротенках с неравномерно рассредоточенным выпуском стоков вода в систему поступает рывками через несколько отверстий. Нагруженность ила одинаковая во всей ёмкости. Сооружение работает лучше, чем смесители и вытеснители.

Принцип работы

Стоки очищаются микроорганизмами, обитающими внутри активного ила. Его состав определяется текущим температурным режимом, насыщенностью стоков химическими веществами.

Загрязненная жидкость должна пройти окислительную процедуру в кислородосодержащей среде. Потому в конструкции используются аэраторы. Они функционируют по принципу постоянного взбалтывания, наполнения воды кислородом. Подобные устройства бывают различных видов:

Механические. Постоянная подача воздуха обеспечивается дисковым прибором.
Пневматические. Кислород подается под требуемым давлением.
Пневмомеханические. Подобные устройства предоставляют смешанное воздухоснабжение.

Во время заполнения главной камеры аэротенка стоками происходит их соединение с активным илом. Под воздействием кислорода последний измельчается. Полное очищение жидкости протекает таким образом:

Грязная вода заполняет начальный отстойник.
Впоследствии ее прохождения, оседания массивных включений жидкость поступает в камеру, наполненную живыми организмами.
Затем стоки проходят еще одну чистку в емкости с активным илом, высоким кислородным содержанием.
Очищенная вода уходит из биосистемы.

Аэротенки обеспечивают качественный процесс очищения лишь при размеренной подаче загрязненной жидкости. Вместе с тем залповые сбросы последней, чрезмерное количество органики способны уменьшить эффективность очистки.

Усовершенствовать работу подобной конструкции возможно с помощью регенератора. В таком случае весь объем загрязненной воды может очищаться на протяжении 6-12 часов.

Залповые сбросы стоковой воды, чрезмерное количество органики способны уменьшить эффективность очистки жидкостиИсточник cs13.pikabu.ru

Эффективность работы

Для эффективной работы аэротенка нужен активный ил. На его образование, жизнеспособность, а также уровень биологической очистки существенное влияние оказывает температура, наличие питательной среды, концентрация кислорода в иловой массе, кислотность среды, наличие токсинов. Также для удовлетворительной работы важен технологический режим, в котором работает аэротенк-отстойник, а именно:

Необходимо соблюдать основные соотношения между степенью загрязнённости сточных вод и количеством активного ила. Если доза ила будет меньше, то возрастает нагрузка и снижается качество очищения

Если доза ила будет больше, чем надо, то осложняется процесс отделения ила от воды во вторичном отстойнике.
Ещё одно основное условие, которое надо строго соблюдать, – это время контакта загрязнённой жидкости с илом, то есть время пребывания в отстойнике.
Не менее важно, чтобы количество кислорода в системе было достаточным.

Принцип работы

Принцип действия песколовки использует гравитационные силы для осаждения тяжелых минеральных примесей при замедлении скорости потока воды. Так как песок тяжелее воды, то он стремится упасть вниз.

Одним из важных моментов при конструировании песколовки является расчет скорости течения воды. Она должна быть такой, чтобы тяжелые минеральные примеси оседали на дно за время прохождения по песколовке, а легкие органические – не успевали сделать это и уносились потоком. В таком случае происходит отделение минеральных загрязнений от органических.

Согласно практике, наилучшая скорость для эффективной работы в песколовках с горизонтальным движением воды находится в пределах от 0,15 до 3,0 мм/с. Если скорость ближе к низкой границе, то в осадок успевает выпасть много органических примесей, что крайне нежелательно. Поэтому нужно поддерживать скорость, близкую к ее верхней границе, т.е. 3,0 м/c.

Однако, расход воды не остается постоянным в течение суток, поэтому и скорость ее течения иногда падает, органические включения успевают выпасть в осадок вместе с песком. Для решения этой проблемы песколовки делают из нескольких рабочих отделений, а автоматическое закрытие и открытие одной из них регулирует скорость движения вод.

Справка. Входной патрубок в песколовке широкий и соответствует размеру рабочего резервуара, а выходной – узкий и соразмерен диаметру трубопровода. Чтобы движение воды при входе и выходе менялось плавно, вход в резервуар делают постепенно расширяющимся, а выход – постепенно сужающимся.

Способы и устройства

Биологическая очистка стоков делится на 2 основные разновидности:

Естественная. Не используется в качестве основной очистки, а служит скорее дополнительным процессом. В основе естественного преобразования стоков лежит принцип природного удаления или переработки вредных микроорганизмов растительной средой или почвой.
Искусственная. Данная разновидность очистки делится на 2 подвида:
- Аэробная. В аэробных системах применяют бактерии, жизнедеятельность которых возможна только в кислородной среде.
- Анаэробная. Способ очистки противоположный аэробному – в резервуары помещаются бактерии, для работы которых не требуется избыток кислорода.

При аэробной очистке используются бактерии вместе с небольшим количеством твёрдых неорганических веществ.

Данная смесь получила название «активный ил». Имеет не слишком плотную структуру и тёмно-коричневый цвет.

Последствиями аэробной очистки являются твёрдые вещества, а после анаэробного воздействия остаётся метан.

Важно! Метан, как и очищенные сточные воды, можно использовать в промышленных или сельскохозяйственных целях.

Рассмотрим более подробно каждый из методов биологической очистки сточных вод.

Биофильтры

В современных биофильтрах используется исключительно аэробная среда. В промышленных масштабах биофильтры представляют собой круглые бассейны больших диаметров. Помимо «активного ила» используется дренажный фильтр – слой шлака или гальки, толщиной от 2 до 5 см.

Последовательность очистки сточных вод в биофильтре:

Стоки подаются в бассейн под напором и проходят первичную степень очистки – слой дренажа. Крупные частицы загрязняющих веществ остаются в шлаке или гальке, более мелкие – отстаиваются в открытом резервуаре.
После прохождения первой степени очистки, в сточные воды добавляют бактерии – аэробы. Биофильтры имеют открытую конструкцию, поэтому начинается реакция поглощения аэробами загрязняющих веществ.
После окончания реакции, на поверхности стоков остаётся тонкая плёнка, которую смывают под напором воды. Остаётся только очищенная техническая жидкость.

Биопруды

Биопруды отличаются от биофильтров уникальностью бактериальной среды – в них может использоваться как анаэробная, так и аэробная среда.

После очистки остается природный ил, который можно использовать в качестве удобрения или кормовой базы.

Чаще всего используют пруды-смесители – конструкции, в которых могут одновременно протекать как анаэробные, так и аэробные процессы. При этом процессы не пересекаются и протекают параллельно.

Метатенки

Данные конструкции созданы исключительно для полной переработки осадка, который возникает после процесса жизнедеятельности анаэробных или аэробных бактерий.

В основе конструкции метантенков преобладают 2 формы:

цилиндрическая.
прямоугольная.

Принцип действия:

По трубопроводу в метантенк поступает осадок.
Запускается специальная система подогрева, ускоряющая процесс разложения элементов. Основным элементом системы служит радиатор, через который проходит пар или жидкость.
Жиры и белки, находящиеся в осадке, раскладываются на метан и углекислый газ, которые по другому трубопроводу поступают наружу.
Вещества, которые не поддаются полной переработке, высушивают и используют в качестве удобрений.

Фильтрационные или дренажные поля

В основе принципа действия данного сооружения – очистка стоков путём пропускания их через дренажный слой. Основное требование для установки дренажного поля – достаточный уровень грунтовых вод, не менее 1.5 м.

Интересно! Фильтрационные поля могут быть различной формы: от классического параллельного расположения траншей, до уникальной «змейки» или «ёлочки».

Все трубы очистной системы располагаются в одном большом котловане дренажного поля – это основное отличие данной конструкции от фильтрующих траншей.

Каждое дренажное поле имеет несколько очистных отсеков:

В первом происходит грубое разделение стоков и твёрдых загрязняющих веществ.
Во втором отсеке на частично очищенную жидкость воздействуют анаэробные бактерии.
В последнем отсеке переработанный бактериями ил оседает на дно и со временем удаляется.