Сооружения обработки и обезвреживания осадка. Осветлитель-перегниватель

Осветлитель-перегниватель. Предусмотрен для обработки высококонцентрированных сточных вод. Наряду с отстаиванием сточных вод в нем происходит переработка выпавшего осадка. Конструктивно сооружение состоит из осветлителя с естественной аэрацией и перегнивателя (рис. 16).

Рис. 16. Осветлитель-перегниватель: 1 — подающий лоток; 2 — центральная труба; 3 — отражательный щит; 4 — камера флокуляцин; 5 — осветлитель; 6 — перегниватель; 7 — сборный лоток, 8 — труба для перемешивания и загрузки осадка; 9 — переливная труба; 10 — отвод осадка из осветлителя; 11 — отвод осадка из перегиивателя; 12 — колодец регулирования.

Разность отметок уровней сточных вод в подводящем лотке и в осветлителе создает напор, рекомендуемая величина 0,6 м обеспечивает скорость движения воды в центральной трубе в пределах 0,5—0,7 м/сек. Такая скорость потока засасывает воздух из атмосферы. Водовоздушная смесь, двигаясь вниз по центральной трубе, изменяет направление отражательным щитом вверх и в сторону камеры флокуляции, где происходит перемешивание и самопроизвольная коагуляция загрязнений в течение 20 мин. Далее сточная вода через отстойную зону снизу вверх проходит через слой образовавшегося взвешенного осадка. Продолжительность пребывания сточных вод в отстойной зоне не менее 70 мин. Осветленная вода собирается периферийным лотком и отводится на следующие сооружения. Выпавший на дно осветлителя осадок трубопроводом направляется в приемный резервуар насосной станции для перекачки его в верхнюю зону перегнивателя для сбраживания. Продолжительность сбраживания осадка 7— 10 дней. Перемешивается осадок периодически 3—4 ч в сутки.

При постоянной температуре сточных вод, направляемых на очистку, эффект задержания взвешенных веществ в осветлителе выше, чем на двухъярусных отстойниках.

Преимущества осветлителя-перегнивателя по сравнению с двухъярусными отстойниками следующие:

эффект осветления сточных вод только в осветлителе значительно выше, чем в осадочных желобах двухъярусных отстойников, особенно это характерно для сравнения с одиночными двухъярусными отстойниками;

так как перегниватель изолирован от осветлителя, полностью исключено попадание бродящего осадка в обрабатываемые в осветлителе сточные воды и их повторное загрязнение;

систематическое перемешивание осадка в перегнивателе интенсифицирует процессы брожения, в результате чего сокращаются сроки пребывания осадка в перегнивателе.

Технико-экономические показатели осветлителей-перегнивателей, произведенные проектными организациями, показывают снижение стоимости их строительства на 25—30% по сравнению с двухъярусными отстойниками, и могут быть рекомендованы к применению для биологической и механической очистки сточных вод. Особенно они целесообразны в условиях необходимости биологической очистки без воздуходувного хозяйства. В случае включения их в систему аэротенков весь избыточный ил из вторичных отстойников может быть направлен в осветлители.

Перечень типовых проектов двухъярусных отстойников и осветлителей-перегннвателей, рекомендуемых к применению, приведен в табл. 51.

Таблица 51. Перечень и техническая характеристика типовых проектов двухъярусных отстойников и осветлителей-перегнивателей

Метантенки. Относятся к более совершенным сооружениям обработки и обезвреживания осадка. Процессы сбраживания осадка в метантенках проходят так же, как и в иловых камерах двухъярусных отстойников, однако интенсивность их значительно выше, распад углеродистых соединений глубже, а длительность обработки осадка меньше.

Степень распада органических веществ в метантенках составляет в среднем 40%, в результате чего невозможно добиться полного сбраживания беззольного вещества осадка. Предел сбраживания зависит только от химического состава.

Количество и состав газа, выделяющегося при анаэробном сбраживании углеводов, жиров и белков приведены в табл. 52.

Таблица 52. Количество и состав газа, выделяющегося при анаэробном сбраживании углеводов, жиров и белков

При сбраживании осадков выделяются метан СШ — 63—64% и углекислота СО2 — 32,5—33,5 %. Содержание метана обусловливается распадом жиров, белков, а углекислоты — углеводов. В зависимости от температуры в метантенках различают два вида брожения: мезофильное и термофильное.

Оптимальная температура мезофильного процесса 33°С, термофильного — 53°С. При этом для каждого вида брожения характерна соответствующая бактериальная среда. Термофильный процесс сбраживания имеет преимущество перед мезофильным. Это в первую очередь относится к продолжительности сбраживания осадка, более глубокому распаду, а также к уничтожению гельминтов, что имеет большое санитарное значение. Зависимость сроков сбраживания от температуры, а также ход процессов при мезофильном и термофильном сбраживании, по данным исследований К. Имгофа, показаны на рис. 17. Как видно из рис. 17, продолжительность сбраживания в термофильном режиме сокращается по сравнению с мезофильным, поэтому доза загрузки при термофильном процессе выше.

Рис. 17. Кривая зависимости продолжительности сбраживания осадка от его температуры: 1— термофильное брожение; 2 — мезофильное брожение.

Зависимость распада органических веществ от дозы загрузки в мезофильном и термофильном условиях, по данным исследований А. Карпинского, показана на рис. 18.

Рис. 18. Кривые зависимости распада органических веществ от дозы загрузки при сбраживании смеси осадка и избыточного активного ила в мезофильных и термофильных условиях: 1 — термофильное брожение; 2 — мезофильное брожение.

Определение емкости метантенка производится в зависимости от суточной дозы и влажности загружаемого осадка, а также режима сбраживания (табл. 53).

Таблица 53. Суточная доза загружаемого в метантенк осадка, проц. (СНиП П-Г. 6—62)

Как видно из табл. 53, влажность осадка имеет большое значение и является одним из важных факторов, влияющих на стоимость строительства метантенков и эксплуатационные затраты. Ряд исследований указывает, что при влажности осадка более 97% происходит снижение щелочности среды, что нарушает режим брожения, снижает выход газа. При влажности осадка более 97% преимущества термофильного процесса сбраживания становятся незначительными и сам процесс нерациональным.

Максимально возможное сбраживание беззольного вещества зависит от химического состава осадка и определяется по формуле

где Ж, У, Б — соответственно содержание жиров, углеводов, белков, г на 1 г беззольного вещества осадка.

При отсутствии этих данных СНиП II-Г. 6—62 рекомендует для осадка из первичных отстойников А=53%, для избыточного активного ила — А = 44%.

В случаях смеси осадка с активным илом величина А определяется по среднеарифметическому значению соотношения смешиваемых компонентов по беззольному веществу.

Выход газа при сбраживании определяется по формуле

где У — выход газа, м3 на 1 кг беззольного вещества в загружаемом осадке;

А — максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка, определяемое по формуле (128);

n — коэффициент, зависящий от влажности осадка (табл. 54);

d — доза загружаемого осадка, принимаемая по табл. 54. Количество тепла, необходимое для подогрева осадка, D, определяется по формуле

где Q — количество осадка, л/ч;

t — расчетная температура в метантенке, °С; t0 — температура осадка, поступающего в метантенк, °С.

Таблица 54. Значения коэффициента n при расчете метантенков (СНиП П-Г. 6—62)