Модернизация очистного сооружения

     2.3.4 Расчет вторичного  отстойника 

     Вторичные отстойники устраиваются в блоке  с аэротенками, поэтому количество отстойников и их размеры увязываются  с размерами аэротенков. Конструктивно  принимаем вторичные отстойники размерами в плане 6x6м² при рабочей глубине 3м. По движению потока конструируемые отстойники могут быть отнесены к вертикальным отстойникам с периферийным выпуском [21]. Для такого типа отстойников коэффициент использования объема принимается 0,4-0,5.

Таблица 4

Вторичные отстойники из бетона и стали 

 
 

     Расчетная гидравлическая нагрузка на поверхность  вторичных отстойников определяется по формуле (2.3.3): 

                                                  (2.3.3) 

     где - коэффициент использования зоны отстаивания;

      - концентрация ила в осветленной  воде, следует принимать не менее  10мг/л;

      - концентрация активного ила  в аэротенке,  ;

      - иловый индекс, см3/г;

      - рабочая глубина отстойника, м. 

                                           (2.3.4) 

     Пропускная  способность вторичных отстойников: 

                                          (2.3.5)

     Таким образом, запроектированные отстойники обеспечат пропуск расчетного расхода (22 5м³/час).

     Удаление  осадка из отстойников предусматривается  эрлифтами с подачей циркулирующего ила в камеру перед аэротенками, а избыточного - в илоуплотнители.

     Общее количество ила, перекачиваемого эрлифтами, составляет: 

                                                                       (2.3.6)

     где - расход циркулирующего ила, ;

      - расход избыточного ила,

     

     Расчетный расход на один эрлифт:

     

     Глава 3 Предлагаемое решение по очистке стоков 

     3.1 Технологическая схема очистки сточных вод после модернизации 

     Существующая  на предприятии технология очистки сточных вод имеет множество недостатков, которые необходимо устранить.

     В настоящее время имеется достаточно широкий ассортимент методов, позволяющих  перерабатывать бытовые сточные воды с получением пригодного для дальнейшего использования продукта [22].

     Наиболее  полно соответствуют действующим  водоохранным нормам установки очистки  сточных вод, включающие в себя аэротенк и мембранный модуль. Данный метод сочетает глубокую биологическую очистку и мембранную фильтрацию с тонкостью фильтрации 0,005÷0,05 мкм.  Это позволяет высокоселективно задерживать взвешенные вещества, коллоиды, бактерии и вирусы.

     Использование мембранного модуля имеет ряд преимуществ:

• возможность очистки высококонцентрированных сточных вод;
• возможность увеличения или уменьшения производительности без изменения технологического процесса;
• позволяет избавиться от вторичных отстойников и обеззараживания;
• возможность работы при концентрации активного ила в аэротенке с мембранным модулем 12-15 г/л, что позволит уменьшить его объем практически в 3 раза;
• получение малого количества избыточного активного ила, что значительно влияет на стоимость его механического обезвоживания и утилизацию;
• очищенные сточные воды не содержат взвешенных частиц, бактерий и вирусов;
• малые энергозатраты.

 

     Схема очистки сточных вод выглядит теперь так (рис.8):

     Загрязненные  воды поступают в приемную емкость 1, а далее проходят первичную  очистку от крупных взвешенных твердых  частиц через решетку-процеживатель 2, а затем поступают на дальнейшую очистку в первичный отстойник 3. Далее вода подается в аэротенк 4 с погруженным в него блоком мембранного модуля 5, где аэрированные органические компоненты окисляются активным илом. Затем водный раствор активного ила проходит через блок ультрафильтрации, который представляет собой кассеты полых фильтрующих мембран. Мембранный модуль, погруженный внутрь аэротенка, состоит из 10 - 20 кассет, в каждой из которых располагаются от 5 до 15 пучков мембранных волокон. Половолоконная мембрана представляет собой полую нить наружным диаметром около 2 мм и длиной до 2 м. Поверхность нити представляет собой ультрафильтрационную мембрану с размером пор 0,03 – 0,1 мкм. Столь малый размер пор является физическим барьером для проникновения организмов активного ила, имеющих размер более 0,5 мкм, что позволяет полностью отделить активный ил от сточной воды и снизить концентрацию взвешенных веществ в очищенной воде до 1 мг/л и менее. Каждый пучок состоит из 100-1000 мембранных волокон и оборудован общим патрубком отвода отфильтрованной воды. Фильтрация происходит под действием вакуума, создаваемого на внутренней поверхности мембранного волокна самовсасывающим насосом фильтрации. Очищенная вода поступает по напорным трубопроводам на технологические нужды станции, а оставшаяся часть в пруд-накопитель, откуда используется на орошаемых участках, а активный ил остается в мембранном резервуаре и поддерживается во взвешенном состоянии с помощью системы аэрации. Избыточный ил подается на илоуплотнители 9, для дальнейшего обезвоживания, и далее вывозится на специальные площадки.

     

     Рис.8 Модернизация системы очистки сточных вод:

     1-приемная емкость сточных вод; 2-решетка-процеживатель; 3-первичный вертикальный отстойник; 4-аэротенк; 5- блок с мембранным модулем ; 6-емкость очищенной воды; 7-илоуплотнители 

     3.2 Расчет мембранного модуля 

     Система доочистки сточной воды состоит из аэротенка и мембранного модуля. Она сочетает в себе биологическую обработку активным илом с мембранной фильтрацией. Обрабатываемые сточные воды поступают в аэротенк (рис.9). Находящаяся в аэротенке иловая смесь циркулирует через мембранный модуль. Мембраны служат для повышения концентрации активного ила в аэротенке и глубокой очистки обрабатываемых сточных вод. Аэротенк в системе работает с высокой концентрацией активного ила. Аэрирование осуществляется сжатым воздухом с помощью аэрационных систем (воздуходувок). В зависимости от требуемой производительности мембранные модули объединяются в мембранный блок. Число мембранных модулей в блоке может быть увеличено при возникновении необходимости повышения производительности системы. Применяемое в системах МБР касательное фильтрование иловой смеси предотвращает ее забивание, т. е. накопление на ней отложений (бактерий) [23]. Такое движение иловой смеси обеспечивается циркуляционным насосом с производительностью, значительно выше расхода подлежащей обработке сточной воды. Возможность регулирования расхода и давления в циркуляционном контуре позволяет наладить полноценное управление процессом мембранного фильтрования при максимальной его эффективности. Кроме этого, реализация режима касательного фильтрования имеет положительные последствия в отношении биологии всей системы. Постоянное омывание мембран диспергирует очищающие бактерии, которые более не образуют плотные флоккулы, а потому возможность их прямого контакта с загрязнениями и кислородом значительно увеличивается. Из этого следует, что соотношение активных бактерий и окисляемых загрязнений оказывается большим в системе МБР, чем это обычно встречается в классической системе с активным илом [24]. 

     

 

Рис.9 Схема аэротенка с мембранным модулем:

1 - реактор, 2 - аэратор, 3 – блок с половолоконными мембранами, 4 - воздух,

5 - очищенная  вода, 6, 9 - насосы, 7 - манометр, 8 - фильтрат 

     1. Выбор мембраны и определение её основных параметров

     При выборе мембраны следует исходить из того что, что она должна обладать максимальной удельной производительностью  при селективности, обеспечивающей выполнение требований к качеству пермеата (соответствие санитарным нормам, допустимым потерям растворённого вещества и т.д.). Кроме того, мембрана должна обладать высокой химической стойкостью по отношение к разделяемому раствору [25].

     Определение истинной селективности производится по графику зависимости истинной селективности мембраны от отношения  . График построен для интервала , в котором селективность имеет большие значения, обычно удовлетворяющее условиям разделения. Примем допущение, что в рабочем диапазоне концентраций разделяемого раствора истинная селективность остаётся постоянной.

     Тогда критерий пригодности мембраны, т.е. минимальная допустимая её селективность  по задерживаемому веществу, можно определить с помощью уравнения 

                                                                 (3.1) 

     В качестве разделяющей принимаем  полиамидную мембрану ММК 9, изготовленную  из капрона. Для выбранной мембраны , что удовлетворяет условию . 

                                                      (3.2) 

     Техническая характеристика мембраны ММК9:

     Средний диаметр пор, мкм - 3

     Производительность  по дистиллированной воде при p=0,05 МПа, мл/см²∙мин -  150…300    

     Для определения значения истинной селективности  воспользуемся графиком (рис.9).

     Из  графика следует, что истинная селективность  мембраны: . Условие пригодности мембраны выполняется, так как истинная селективность выбранной мембраны больше минимально допустимой.

     Определяем  удельную производительность мембраны по разделяемому раствору. Для этого  сначала определяем удельную производительность мембраны по чистой воде: 

                                                                (3.3) 

     где константа проницаемости мембраны по воде, принимается по технической характеристике мембраны; , принимаем 

                               (3.4)