Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами (стр. 4 из 7)
Биологические пруды с исскуственной аэрацией применяются при расходе до 15 тыс.м3/сут и БПКполн не более 500 мг/л. Глубина воды в прудах принимается до 4,5 м. Объём первой неаэрируемой ступени пруда принимается исхдя из суточного пребывания сточной воды и служит для отстаивания взвешенных веществ (эффект до 40%). БПКполн при этом снижается на 10%.
В прудах применяется пневматическая (дырчатые трубы) или механическая аэрация (плавающие аэраторы с вертикальной осью вращения). Расчёт систем аэрации проводится аналогично аэротенкам. После биопрудов с механическими аэраторами предусматривают отстойные секции.
Пруды для доочистки могут быть с естественной или искуственной аэрацией. Концентрацию органических загрязнений по БПКполн в сточных водах, подаваемых в биологические пруды доочистки нужно принимать: при естественной аэрации – не более 25 мг/л и искусственной – до 50 мг/л. глубина сточной жидкости в прудах от 1,5 до 2м.
Из опыта строительства и эксплуатации биологических прудов в климатических условиях северо-запада европейской части СССР (среднегодовая температура вохдуха 3-6 0С) можно заключить следующее.
Биопруды относительно просты в строительстве и эксплуатации, но для устойчивого круглогодичного эффекта очистки они должны иметь системы искусственной аэрации. Лишь на очень малых объектах (до 100 чел.) могут применятся пруды с естественной аэрацией при нагрузке по БПК5 30 кг/(га.сут). в качестве временых очистных сооружений могут устраиваться в первую очередь строительства пруды с естественной аэрацией, а в перспективе, после оборудования более совершенных установок (например, аэротенков) пруды будут выполнять функцию сооружений доочистки. Имея достаточно большую буферность они предохраняют водоёмы от загрязнения во время аварий и остановок основных сооружений биоочистки. Эффект очистки в биопрудах по БПК находится в пределах 85-98%, а по взвешенным веществам соответственно 90-98%.
2.8 Биофильтры
В биофильтрах проводится биологическая очистка сточных вод в исскуственно созданном фильтрующем материале (слое). Перед подачей на биофильтры сточные воды должны пройти механическую очистку в септиках (при производительности до 25 м3/сут) или в решотках, песколовках и двухярустных отстойниках. БПКполн сточных вод, подаваемых на биофильтры полной биологической очистки, не должно превыщать 250 мг/л. при большем значении БПК следует предусматривать рециркуляцию сточных вод.
На малых очистных сооружениях рекомендуется применять плоскостные или погружные бофильтры, распологая их в закрытых помещениях.
Плоскостные биофильтры применяются с загрузкой блоками из поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола и других жёстких пластмасс, способных выдержать температуру от 6 до 30 0С без потери прочности. Биофильтры проектируются груглыми, прямоугольными и многогранными в плане. Рабочая высота принимается не менее 4 м в зависимости от требуемой степени очистки. В качестве загрузочного материала могут применятся также асбестоцементные листы, керамические изделия (кольца Рашига, керамические блоки), металлические изделия (кольца, трубки, сетки), тканевые материалы (нейлон, капрон). Блочная и рулонная загрузки должны распологаться в теле бофильтра таким образом, чтобы избежать "проскока" нечищенной сточной воды.
Основные показатели некоторых плоскостных загрузочных материалов для биофильтров даны в таблице 1.2
Загрузка из полиэтилена "сложная волна" представляет собой листы, гофрированные в двух направлениях с высотой волны 60 мм. Листы размером
мм и толщиной 1 мм собираются в блоки с помощью сварки. Размер блоков 
мм. Загрузка "сложная волна" с прокладкой плоскими листами отличается от предыдущей загрузки тем, что листы "сложная волна" прокладываются плоскими полиэтиленовыми листами толщиной 1 мм. При этом увеличивается удельная площадь и жёсткость блоков. Сточная вода распределется на поверхности биофильтра при помощи активного оросителя. На рисунке 2.4приведён пример конструктивного решения биофильтра с пластмасовой загрузкой.Таблица 2.1
| Загрузка | Удельная площадь поверхности загрузочного материала, м2/м3 | Пористость загрузки, % | Плотность загрузки, кг/м3 | Средняя нагрузка по БПК5, кг/(м3.сут) |
| Полиэтиленовые листы с гофром типа "сложная волна": | ||||
| С прокладкой плоскими листами | 125 | 93 | 68 | 3 |
| Без прокладки | 90 | 95 | 50 | 2,2 |
| Полиэтиленовые листы гофрированные: | ||||
| С прокладкой плоскими листами | 250 | 87 | 143 | 2,6 |
| Без прокладки | 140 | 93 | 68 | 2,2 |
| Асбестоциментные листы гофрированные | 60 | 80 | 500 | 1,2 |
Пеносткло-блоки размером  см | 250 | 85 | 190 | 1,5 |
Расчёт биофильтров с плоскостной нагрузкой ведётся по методу С.В. Яковлева и Ю. Воронова, а именно – критериальный комплекс
определяется в зависимости от требуемой степени очистки (БПК5) очищенных сточных вод – L2: | L2, мг/л | 10 | 15 | 20 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
| | 3,3 | 2,6 | 2,25 | 1,75 | 1,6 | 1,45 | 1,3 | 1,2 |
По среднезимней температуре сточных вод Т, 0С, подсчитывается константа скорости биохимических процессов
Кт=К20.1,047Т-20
Где К20 – константа скорости биохимических процессов в сточной воде при температуре 20 0С.
В зависимости от требуемой степени очистки назначается высота слоя загрузки Н, м. При эффекте 90% Н=4,0 м. Величина пористости загрузочного материала Р, %, определяется видом выбранной нагрузки. Далее подсчитывается допустимая масса органических загрязнений по БПК5, поступающих в сутки на единицу площади поверхностного материала биофильтра F, г/(м2.сут).
По исходной БПК5 поступающих сточных вод L1, мг/л, и конструктивному размеру удельной площади поверхности загрузочного материала Sуд, м2/м3, определяется допустимая гидравлическая нагрузка qn, м3/(м3.сут).
В заключении определяется объём загрузочного материала биофильтров W, м3, их число и конструктивные размеры
где Q – расход сточных вод, м3/сут.
Для осветления биологической очищенной сточной воды за биофильтром предусматривают вертикальные вторичные отстойники с временем пребывания 0,75 ч. Масса избыточной биологической плёнки принимается равной 28 г по сухому веществу на 1 человека в сутки, влажность плёнки – 96%.
Хотя биофильтры с плоскостной загрузкой лишены основных недостатков классических биофильтров с зернистой загрузкой ( заиливание, неравномерное обростание загрязки по высоте биоплёнкой, охлаждение воды при применении рециркуляции сточных вод и т.п.), они всё-таки имеют ряд недостатков по сравнению с аэротенками: необходимость подачи сточных вод на биофильтр насосом (так как на фильтрах теряется напор не менее 3 м), относительно большой расход дефицитной пластмассы для изготовления загрузки и высокая стоимость.
Глава 3
Аэрационные сооружения
§ 3.1 Сущность процесса очистки и классификация сооружений аэрации
Метод биохимической очистки жидкости в аэротенках активным илом заключается в переработке скопления аэробных микроорганизмов органических веществ загрязнений при их частичной или полной минерализации в присутствие подаваемого в аэрационный бассейн (аэротенк) кислорода воздуха и последующем разделении прореагировавшей смеси во вторичном отстойнике с возвратом активного ила в аэротенк.
В стационарных условиях работы установок различаются 5 фаз работы и развития активного ила.
I фаза – биосорбция органического вещества хлопьями активного ила. В этой фазе происходит сорбция растворённых и коллоидных органических веществ. Одновременно начинается прирост массы активного ила (лаг – фаза).
IIфаза – биохимическое окисление легко окисляемых углеродосодержащих органических веществ сточной жидкости с выделением энергии, используемой микроорганизмами для синтеза клеточного вещества активного ила. Прирост массы ила даёт интенсивно (фаза логарифмического роста).
III фаза – синтез клеточного вещества активного ила при замедленной скорости роста. Масса ила остаётся здесь относительно постоянной (стационарная фаза).
IV фаза – фаза отмирания или постепенного уменьшения массы ила, соответствующая фазе эндогенного дыхания. Органическое вещество клеток биомассы в этой фазе подвергается эндогенному окислению до конечных продуктов NH3 , CO2 , H2O, что приводит к уменьшению общей массы ила.