В качестве биореакторов для очистных сооружений пропускной способностью 50-700 куб.м в сутки сточных вод предложены 5-6-ступенчатые установки с полупогруженными вращающимися биобарабанами. Они представляют собой каскад поддонов (корыт) цилиндрической или близкой к ним конфигурации. Движение очищаемой сточной воды и жидкости из поддона в поддон - самотечное за счет объединения поддонов в сообщающиеся сосуды по средствам системы патрубков, располагаемых в примыкающих друг к другу стенок поддонов. Для равномерного распределения жидкости в первом по ходу движения поддоне расположен приемный карман с затопленным щелевым переливом. Сборный канал для отвода очищенной жидкости устраивается на выходе из последнего поддона установки (Рис. 4).
В каждый поддон помещается барабан с волокнистой загрузкой, на которой нарастает биопленка. Барабан медленно вращается вследствие легкости конструкции, все барабаны каскада приводятся в движение от одного привода. При вращении барабана осуществляется естественная аэрация биомассы микроорганизмов.
В нижней части поддона в нижней части поддонов устраивают сборно- отводящие каналы или продольные бункеры для сбора и отвода осадка, заканчивающиеся патрубком и задвижкой, которые присоединяются к сборному коллектору, отводящему осадок на обезвоживание. Регенерация ершей осуществляется барботированием через перфорированные трубы, расположенные в нижней части биореактора.
Установки работают устойчиво при различных концентрациях органических веществ в сточных водах. Они просты в эксплуатации, что позволяет использовать не квалифицированных работников.
Аэротенки
Для полной биологической очистке сточных вод малых населенных пунктов применяются:
n аэрационные установки, работающие по методу полного окисления (аэротенки подлинной аэрации);
n аэрационные установки с аэробной стабилизацией избыточного активного ила.
Установки обоих типов обеспечивают стабильную высокую эффективность очистки сточных вод, могут применятся в любых климатических, грунтовых и гидрогеологических условиях и не требую отвода больших площадей земли.
Установки, работающие по методу полного окисления. 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 мужду количеством поступивших органических веществ и приростом ила.
В третей 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. 6): сточные воды пропускают через решетку и без первичного отстаивания направляют в зону аэрации.
|
Здесь происходит биологическая очистка сточных вод активным илом, который поддерживается во взвешенном состоянии за счет вращения роторного аэратора. Затем после полутора часового контакта в аэрационном объеме, смеси сточных вод и активного ила по дегазационному каналу поступает в зону отстаивания. Осевший ил через нижнюю щель отстойника возвращается в аэрационную зону. Сверху установка перекрывается щитами для предохранения от замерзания в зимний период.
Принцип работы установок КУ -25 - КУ-200 (Рис. 7): до поступления на установку сточную воду пропускают через решетку-дробилку или решетку с ручной очисткой. На установку сточная жидкость поступает через входной патрубок и по подающему лотку перетекает в два распределительных лотка, проходящих по продольным стенкам.
|
Для предотвращения осаждения взвешенных веществ в лоток подается сжатый воздух. Из распределительных лотков через отверстия с регулируемыми треугольными водосливами сточная вода переливается в аэротенк-отстойник. Аэрационные зоны расположены по продольным стенкам. Воздух в аэрационную зону подается от воздуходувок по воздухопроводам и распределяется через дырчатые трубы. В аэротенка возможно применение эжекционной аэрации.
Отстойная зона расположена в центре установки. Смесь сточных вод и активного ила поступает в зону через нижнюю щель, проходит через взвешенный слой, образованный активным илом, где происходит разделение активного ила и очищенной сточной жидкости. Последняя поднимается к поверхности отстойной зоны, протекает через затопленные отверстия в сборный лоток и по нему отводится из установки. Активный ил увлекается потоком в бункеры отстойной зоны и перекачивается лифтами в аэрационные зоны. Избыточный активный ил периодически (1 раз в 1-4 месяца) удаляется из аэрационных зон на иловые площадки.
Компактные установки КУ-12 - КУ-200 прошли длительные испытания на многих очистных станциях, качество очищенного стока БПК и взвешенным веществам составляет 12-15 мг/л, концентрация аммонийного азота снижается на 40%. Эффективность очистки сточных вод на этих сооружениях повышается, если во вторичных отстойниках использовать тонкослойные модули.
|
ГПИ «Эстонпроект» была разработана установка БИО заводского изготовления. Она представляет собой аэротенк-отстойник, работающий в режиме продленной аэрации. Принцип работы БИО-25 аналогичен установкам КУ. Продолжительность аэрации около суток. В этих сооружениях использованы эжекторная или пневматическая система аэрации.
|
Институтом Уралагропромпроект в 1988 году был разработан проект очистных сооружений канализации. Биологическая очистка осуществляется в аэротенке-отстойнике, совмещенном с сооружением доочистки сточных вод (Рис. 9). Одна секция рассчитана на расход 50 куб.м в сутки. Максимальная пропускная способность очистной станции 500 куб.м в сутки. В зоне аэрации принят режим полного окисления органических загрязнений. Аэрация - пневматическая, среденепузырчатая продолжительность ее в среднем 18-20 часов.
Сточная вода поступает в зону аэрации по трубопроводу диаметром 100 мм, туда же попадает воздух от воздуходувки и циркуляционный активный ил с помощью эрлифта. По истечении периода биологической очистки активный ил со сточной водой поступает во вторичный отстойник, где происходит осветление стоков. Активный ил, находящийся главным образом в нижней части отстойника, эрлифтом подсасывается и перекачивается в зону аэрации. Избыточный активный ил периодически удаляется из зоны аэрации через илопровод диаметром 100 мм на иловые площадки. Осветленная вода поступает по трубопроводу из отстойной зоны в сооружения доочистки стоков. В качестве сооружения доочистки могут быт использованы биореакторы с затопленной загрузкой, либо эту часть сооружений можно использовать как нитрификатор - денитрификатор. Выбор сооружения доочистки зависит от местных условий и требований качества очищенного стока. В каждом конкретном случае необходима частичная реконструкция сооружения доочистки.
Установки, работающие по методу аэробной стабилизации избыточного активного ила. Аэробная стабилизация - это процесс окисления органических веществ в присутствии микроорганизмов и кислорода атмосферного воздуха, вводимого принудительно. Этот процесс, с точки зрения кинетики распада органики, аналогичен процессу окисления органических загрязнений в аэротенке.
Аэробная стабилизация осадка приемлема до 1400 куб.м в сутки и более. Поскольку продолжительность процесса зависит от начальной концентрации органических загрязнений и объема образующегося осадка, то для малых расходов стабилизаторы получаются малыми и легко эксплуатируемыми.
В стабилизатора широко применяется как пневматическая (дырчатые трубы), так и механическая (турбинные или струйные аэраторы) аэрация. На процесс стабилизации осадков влияет наличие токсичных, агрессивных и трудно окисляемых веществ при концентрациях, превышающих допустимые.
Метод аэробной стабилизации избыточного ила по сравнению с методом анаэробной обработки осадка имеет такие существенные преимущества:
n простота конструктивного исполнения сооружений;
n отсутствие взрывоопасности;
n хорошие санитарно-гигиенические показатели;
n лучшие водоотдающие свойства;
n легкость автоматизации процесса;
n простота обслуживания сооружений.
Установки заводского изготовления разработаны для очистных станций, они представляют собой блок, объединяющий аэротенк, вторичный отстойник и стабилизатор избыточного активного ила. Система аэрации пневматическая.
|
На рис. 10 показана схема компактной установки (КУ) с аэробной стабилизацией или пневматической аэрацией.
Сточная вода, пройдя решетку-дробилку, установленную вне блока, и песколовку, поступает в падающий лоток с четырьмя треугольными регулируемыми водосливами и подаются в аэротенк. Аэротенк - квадратный в плане резервуар, по дну которого положены четыре плети перфорированных труб диаметром 150 мм. Аэротенк расчитан на продолжительность пребывания в нем сточных вод в течении 9 часов в часы максимального притока. С противоположной стороны аэротенка имеются затопленные окна для подачи сточных вод в отстойник.
Отстойник - вертикально типа. В нем устанавливается перегородка, направляющая поток жидкости в нижнюю зону. Сборные лотки осветленной воды выполняют с регулируемыми треугольными водосливами. Осветленная сточная жидкость поступает из вторичных отстойников на сооружения доочистки и обеззараживания. В отстойнике имеются шесть приемников, каждый из которых снабжен эрлифтом с трубопроводом возврата активного ила в аэрационную зону; три приемника имеют эрлифты с трубопроводами, направленными в стабилизатор. Вдоль отстойника расположен мостик для обслуживания, куда вынесены вентили управления эрлифтами. Продолжительность пребывания стоков в отстойнике 1,5 часа.
Поступление в стабилизатор свежих порций активного ила вызывает одновременное отделение такого же объема воды в отстойной зоне стабилизатора, которая отводится вместе с очищенными сточными водами из установки. Выгрузка из стабилизатора обработанного активного ила производится при достижении в нем предельной концентрации ила. Период выгрузки составляет 7-10 суток.
Очистка стоков на это установке осуществляется без первичного отстаивания, БПК очищенного стока составляет 15 мг/л.
На рис.11 показана схема установки с аэробной стабилизацией активного ила и механическими аэраторами. Эти сооружения выполняют в блочном варианте что позволяет набирать необходимую производительность (700-400 куб.м в сутки и более).
|
Установка работает следующим образом: сточная вода после решеток-дробилок и песколовки без отстаивания поступает в аэрационную часть сооружения. Аэрация смесь активного ила и сточных вод осуществляется механическим аэратором, установленным исключительно в центре аэрационной части. Обработанная жидкость в смеси с активным илом через затопленный водослив поступает в дегазационную камеру и в отстойник. Возврат активного ила в аэрационную зону осуществляется из бункерной части отстойника через циркуляционный трубопровод за счет гидростатического напора механического аэратора.
Одновременное поступление сточных вод и возвратного ила обеспечивает их хорошее смешение, а это в свою очередь приводит к эффективному изъятию загрязнений.
Осветленные сточные воды собираются в отводной лоток вторичного отстойника, устроенного на поверхности жидкости, и отводится на сооружения доочистки и обеззараживания.
Обработка осадков
Обработка осадков, поступающих со сточной водой может осуществляться в анаэробных условиях, протекающих без доступа кислорода воздуха, когда за счет жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов происходит распад органических веществ, находящихся в осадке. К ним относятся:
1) биотуалеты, предназначенные для жилого дома;
2) септики, рекомендуемые при расходе до 20 куб.м в сутки;
3) двухярусные отстойники и осветители - перегниватели, применяемые при расходе до 1400 куб.м в сутки и более.
В сооружениях второго и третьего типов одновременно проводят два процесса: отстаивание сточной жидкости и обработка осадка.
В аэробных условиях, протекающих при наличии кислорода воздуха, за счет жизнедеятельности аэробных микроорганизмов происходит окисление органических веществ, находящихся в осадке. К ним относятся:
1) аэротенки, работающие с продленной аэрацией по методу полного окисления органических загрязнений, находящихся как в жидкой так и в твердой фазе сточных вод;
2) аэробные стабилизаторы, расположенные в блоке емкостей (аэраци-
онных установок).
Обработанный (обезвреженный осадок) из всех вышеперечисленных установок должен поступать на сооружения для его обезвоживания.