Обзор и анализ сооружений водоочистки для малых населенных пунктов

Рисунок 6 – Высоконагружаемый биофильтр

 

1.2.2 Септики

Бытовые хозяйственные стоки из жилого дома (сооружения) по канализационному трубопроводу самотёком поступают в приёмную камеру септика — зону грубого осадка, где задерживаются плавающие плёнки, жиры, поверхностно-активные вещества и неосаждаемые частицы. Неоседающие вещества, плавающие на поверхности воды, со временем образуют плёнку. Более крупные или твёрдые вещества, попадающие с бытовыми стоками и способные оседать, отсеиваются и скапливаются на дне септика в виде илового осадка. Из приёмной камеры, т. н. септической зоны, бытовые хозяйственные стоки через систему блокиратора поступают в камеру анаэробного брожения — зону  (метантанк).

Для правильной работы системы очистки в септике переходные отверстия блокиратора должны располагаться ниже уровня плавающей плёнки, но выше уровня поступившего осадка. Конструкция сооружения должна иметь достаточно герметичный корпус. Наличие гидрозатворов и блокираторов на входе и выходе в метантанк позволяет поддерживать в септике дефицит свободного кислорода, тем самым обеспечивая анаэробный процесс очистки бытовых хозяйственных стоков.

В метантанке, в реакционной зоне, в первую очередь работают факультативные микроорганизмы, затем метаногенные бактерии. Сам анаэробный процесс проходит в две стадии: — стадия кислого брожения: углеводы, белки и жиры распадаются до ряда низших жировых кислот: уксусная, масляная, муравьиная и пропиновая кислоты; двуокиси углерода, сероводорода, аммония, различных спиртов и других органических соединений. — стадия метанового брожения: жировые кислоты, спирты, различные органические соединения, сформировавшиеся на стадии кислого брожения, распадаются до водорода, двуокиси углерода и метана.

После очистки в метантанке бытовые стоки через перепуск поступают в третью секцию септика — в зону , где органические соединения в результате анаэробных процессов переходят из растворённого состояния во взвешенное, после чего выпадают в осадок. Затем из зоны бытовые стоки поступают в фильтрующие слои почвы для последующей, окончательной доочистки. (Под анаэробными процессами, говоря простым языком, следует понимать переработку органических и неорганических отходов бактериями в ил).[5]

A – зона грубого осадка; В – камера анаэробного брожения; С – где органические соединения в результате анаэробных процессов переходят из растворённого состояния во взвешенное;

Рисунок 7 – Септик.

Ground Master 2. Задачей предлагаемого технического решения является создание установки для высокоэффективной и надежной очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, простой в эксплуатации, надежной, долговечной, пригодной к серийному производству. [6]

Эта задача решена за счет того, что устройство биологической очистки сточных вод, содержащее объединенные в одном корпусе блоки: приемник стоков, денитрификатор, при этом приемник стоков расположен в денитрификаторе, выполнен в виде винтообразно закрученной трубы, ориентированной вертикально, и снабжен верхней горловиной, расположенной выше максимального уровня стоков в приемнике стоков и денитрификаторе.

Расположение приемника стоков в денитрификаторе приводит к непрерывности процесса денитрификации и обеспечению оптимальных условий для жизнедеятельности популяции денитрифицирующих бактерий в составе активного ила.

Выполнение приемника стоков в виде винтообразно закрученной трубы, ориентированной вертикально, приводит к повышению эффективности устройства, так как чем дольше пузырек воздуха будет подниматься вверх по трубе, то есть чем выше будет труба, тем больше кислорода из пузырька перейдет в воду путем диффузии, и позволяет совместить максимально возможную длину траектории пузырька и лимитированные линейные размеры локальной очистной установки.

Приемник стоков расположен в денитрификаторе  над мелкопузырчатым аэратором и выполнен в виде винтообразно закрученной трубы, вертикально ориентированной. Он имеет верхнюю горловину, расположенную выше максимального уровня стоков в приемнике стоков  и денитрификаторе . К верхней горловине  подведены патрубок подачи стоков  и эрлифт  подачи регенерированного ила, выполненный в виде изогнутой трубы, второй конец которой опущен в регенератор  ила. Нижний конец трубы приемника стоков 4 оснащен приемником пузырьков аэрации, соединенным по воздуху с компрессором  крупнопузырчатым аэратором, выполненным в виде трубы.

Устройство установки Септик Ground Master 2 показано на рисунке 15.

4-приемник стоков, 5-денитрификатор, 6-аэротенк, 8-вторичный отстойник,

7-регенератор ила, объединенные в одном корпусе.

Рисунок 8 - Септик Ground Master 2.

Денитрификатор  отделен от аэротенка  перегородкой , его объем составляет 1/3 объема аэротенка  или  общего рабочего объема устройства. В денитрификаторе, помимо указанных приемника стоков , мелкопузырчатого аэратора  и крупнопузырчатого аэратора , расположены поплавковый датчик , соединенный через блок управления с компрессором  и электромагнитным клапаном, регулирующим поступление воздуха в ответвление  воздуховода.

Параллельно перегородке в денитрификаторе  вертикально расположен соединенный с воздуховодом эрлифт подачи рабочей среды в аэротенк.

Аэротенк  представляет собой прямоугольный резервуар, занимающий 3/4 рабочего объема устройства. В нем расположены регенератор ила , крупнопузырчатый аэратор, мелкопузырчатый аэратор, вторичный отстойник 8.

Регенератор ила  выполнен в виде вертикально ориентированной винтообразно закрученной трубы, не достающей до дна корпуса, с верхней горловиной, расположенной выше рабочего уровня воды, и нижней горловиной, находящейся на небольшом расстоянии от дна корпуса. К верхней горловине  подведен эрлифт  чистой воды, выполненный в виде изогнутой трубы, второй конец которой опущен в воду вторичного отстойника. Из верхней горловины выходит эрлифт  подачи регенерированного ила в приемник стоков. Эрлифты и  соединены с ответвлением воздуховода. К нижней горловине  подведен крупнопузырчатый аэратор, выполненный в виде Г-образной трубы, соединенной с ответвлением воздуховода.[5]

Вторичный отстойник отделен от аэротенка  вертикальной стенкой  и наклонным дном. Между наклонным дном и вертикальной стенкой корпуса расположена щель, через которую сообщаются объемы аэротенка и отстойника. Здесь же расположены патрубок отвода чистой воды 3 и второй конец эрлифта 19 подачи чистой воды в регенератор ила.

Горизонтальная часть мелкопузырчатого аэратора  расположена в придонной части аэротенка, вне зоны действия потоков  и  между винтообразной трубой регенератора ила  и щелью.[6]

 

 

 

 

1.3 Компактные аэрационные сооружения с взвешенной биомассой для биоочистки сточных вод.

1.3.1 Аэротенки.

Для очистки малых количеств сточных вод аэротенки не пригодны, поэтому были созданы новые компактные сооружения, обеспечивающие эффективную очистку сточных вод в заданном диапазоне, которые стали широко применяться. К сооружениям такого типа относятся конструкция «Рапид» представленная на рисунке

В основу этого сооружения заложен процесс биологической очистки. В сооружении "Рапид" в одной емкости протекает несколько процессов: аэрация, отстаивание и циркуляция активного ила. Неочищенные сточные воды поступают в аэрационную зону. Процесс изъятия загрязнений осуществляется в ходе интенсивного перемешивания и циркуляции потоков жидкости. Загрязнения переносятся на хлопья активного ила, и биоразлагаемые компоненты потребляются микроорганизмами. Кислород, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, подается в аэратор. [5]

1-подача сточной воды; 2-аэрационная зона; 3-аэраторр; 4-отстойник;

5-дегазационная камера; 6-трубопровод  для отвода очищенной воды.

Рисунок 9 - Схема процессов протекающих в сооружении «Рапид».

Смесь прореагировавшего активного ила и очищенной (до заданных параметров) сточной жидкости через переливное окно поступает в дегазационную камеру, в которой удаляются излишние пузырьки газа, после чего смесь направляется в отстойник. Конструктивное оформление этой зоны позволяет снизить скорость восходящего потока, в результате чего образуется взвешенный слой, обеспечивающий дополнительную биологическую фильтрацию и более глубокое окисление сорбированного субстрата. Одновременно происходит разделение биомассы и жидкости. Осветленная вода выпускается через трубопровод на обеззараживание. Укрупненные хлопья (из взвешенного слоя) опускаются в осадочную часть и вновь поступают в аэрационную зону для повторной работы. Избыточный активный ил из зоны осаждения отбирается специальным трубопроводом. Циркуляция активного ила обеспечивается градиентом давлений между аэрационной и отстоянной зонами, а также кинематикой течения, вызванной движением пузырьков воздуха из аэратора. [5]

Установки КУ предназначены для очистки сточных вод расходом 12-700 м3/сут (рисунок 10, 11). Установки производительностью 12 и 25 м3/сут изготовляются на заводе в виде единого блока, а производительностью 50-200 м3/сут в виде монтажных элементов, размеры и масса которых позволяют легко осуществить их транспортировку и сборку. Устройство установки КУ-25 представлено на рисунке 10.[7]

1-распределительные лотки; 2-аэрационная зона; 3-дырчатые трубы;

4-мостик для обслуживания; 5-сборный лоток; 6-отстойная зона; 7-эрлифт;

8-отводящий патрубок; 9-отверстие  с регулируемыми водосливами;

10-воздуховод; 11-подводящий  патрубок.

Рисунок 10 - Установка КУ-25.

Установки 12-200 м3/сут конструктивно выполнены в виде аэротенков-отстойников с принудительным возвратом активного ила. Установки производительностью 12 м3/сут оборудованы механической системой аэрации, остальные пневматические. [7]

Установки КУ, работающие по методу полного окисления, рассчитаны на очистку бытовых сточных вод при норме водоотведения 200 л/сут на одного человека, то есть концентрация загрязнений в сточных водах составляет по БПКП 375 мг/л, а по взвешенным веществам 325 мг/л. При более высоких концентрациях загрязнений пропускная способность установки должна быть пересчитана и обратно пропорциональна концентрации загрязнений.

В установку типа КУ-12 включаются решетки с прозорами с ручной очисткой или решетка-дробилка РД-100 и аэротенк-отстойник. Аэратор роторного типа с горизонтальной осью вращения. Заглубления аэратора может изменяться от 5 до 15см.

Устройство установки КУ-12 показано на рисунке 8.

1-подающий патрубок; 2-решетка; 3-корзина для сбора отбросов;

4-привод аэратора; 5-зона  аэрации; 6-отстойная зона; 7-сборный  лоток;

8-отводящий патрубок; 9-крышка; 10-мостик для обслуживания;

11-аэратор под кожухом.

Рисунок 11 - Установка КУ-12.

 

 

Установки с аэротенками типа «БИО». Очистные сооружения типа БИО, предназначена для полной биохимической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод в режиме продленной аэрации. Установки БИО, представляющие собой аэротенки - отстойники с пневматической аэрацией.

В ходе дальнейшей унификации были разработаны установки БИО-25м,50,100 и состоящие из одной типовой секции.[7]

Технологическая схема установки БИО представлена на рисунке 12.

1-впуск сточных вод; 2-впуск очищенных сточных вод; 3-воздуховод;

4-аэратор из дырчатых  труб; 5-регулируемое отверстие; 6-зубчатый  водослив.

Рисунок 12- Установка БИО.

Установка работает следующим образом. Сточная вода, поступающая в камеру аэрации через решетку в верхней части аэрационной камеры, смешивается с активным илом, аэрируется. Из камеры аэрации иловая смесь направляется через регулируемое отверстие в щель, которая образована двумя наклонными перегородками и выполняет роль воздухоотделителя. Осветленные сточные воды далее проходят через взвешенный слой активного ила во вторичном отстойнике и удаляются через водослив. Осевший активный ил и всплывшие поверхность воды в отстойнике комки ила засасываются обратно в аэрационную камеру.[8]

Аэрационная камера установки БИО рассчитана на нагрузку по БПК5 70 г/м3 сутки при средней дозе ила 3-4 г/л. В состав очистных сооружений входят кроме аэрационной установки вспомогательные здания, которые включают помещения воздуходувок, хлораторную и контактный бассейн. При производительности более 500м3 в сутки в здании имеются дополнительное помещение для решетки-дробилки ПД-200.

Избыточный активный ил удаляется из установок БИО 2-З раза в год, ассенизационной машиной. В зимнее время установки утепляются щитами из досок для предотвращения охлаждения иловой смеси. При надлежащей эксплуатации установки обеспечивают очистку по БПК и взвешенным веществам днем на 90-95%. Для доочистки сооружаются биологические пруды с естественной аэрацией. Обеззараживают очищенные сточные воды лишь при опасности распространении эпидемии. [7]

Установки КУО с механическими аэраторами. Разработаны модификации данного типа установок различных модификаций. Установка КУО-25 (рисунок 12) монтируется на листе сваркой двух металлических элементов. На входе сточных вод в установку вмонтирована решетка с ручной очисткой. Аэрационная камера со швеллерным аэратором АИ-1М  рассчитана на режим полного окисления органических загрязнений сточных вод при низких нагрузках на активный ил (до 0,2 БПК5 ила в сутки). Вторичный отстойник вертикального типа имеет взвешенный слой активного ила, возврат которого осуществляется с помощью подсоса импеллерным аэратором. На входе из установки смонтированы контактный резервуар, в который могут быть поданы раствор хлорной извести или хлорная вода, и установка для прямого электролиза очищенных сточных вод.

1-электрообезжараживающая  установка; 2-корпус блока;

3- лоток сбора осветленных  вод; 4-мостик для обслуживания;

5-аэрационная камера; 6-трубопровод  возвратного ила;

7-аэратор; 8-вторичный отстойник.

Рисунок 12 - Установка заводского изготовления типа КУО-25.

Установка КУО-25 монтируется на листе сваркой двух металлических элементов. На входе сточных вод в установку вмонтирована решетка с ручной очисткой. Аэрационная камера со швеллерным аэратором АИ-1М  рассчитана на режим полного окисления органических загрязнений сточных вод при низких нагрузках на активный ил (до 0,2 БПК5 ила в сутки). Вторичный отстойник вертикального типа имеет взвешенный слой активного ила, возврат которого осуществляется с помощью подсоса импеллерным аэратором. На входе из установки смонтированы контактный резервуар, в который могут быть поданы раствор хлорной извести или хлорная вода, и установка для прямого электролиза очищенных сточных вод.

Установка КУО-50 является аэротенком - отстойником, без принудительного возврата активного ила. По бокам установки расположены две зоны отстаивания.  До поступления на установку сточные воды проходят решетку в песколовку.[5]