Delist.ru

Интенсификация работы канализационных очистных сооружений с использованием диспергированных водовоздушных смесей (10.09.2007)

Автор: Андреев Сергей Юрьевич

ВГДУ включает в себя цилиндрическую камеру входа с тангенциально присоединенным к ней патрубком входа 1, вихревую камеру 4 и камеру смешения 5. За счет тангенциальной подачи жидкости под остаточным напором по патрубку 1 в камере входа 2 создается поток с вихревым движением. При переходе из камеры входа, имеющей диаметр Dкв, в соосно присоединенную к ней вихревую камеру, имеющую диаметр dвк, угловая скорость вращения потока увеличивается. В приосевой зоне ВГДУ создаётся область с пониженным давлением, куда по воздушному патрубку 3 засасывается атмосферный воздух и подается избыточный активный ил.

Зависимости изменения зольности осадка задерживаемого в модельной песколовке и процентного содержания в нем фракций песка диаметром менее 0,25 мм от средней осевой скорости жидкости vос в вихревой камере представлены на рис. 4.

Зависимости изменения эффекта очистки сточных вод по БПК5 в модельном отстойнике ЭБПК концентрации органических веществ (БПК5) на выходе из модельного отстойника СБПК от значения средней осевой скорости vос в вихревой камере ВГДУ и от концентрации избыточного активного ила в смеси со сточными водами Сил при средней скорости vос = 0,7 м/с представлены на рис. 5, 6.

Обработка опытных данных позволила получить следующую математическую модель, описывающую изменение эффективности снижения БПК5 в процессе первичного отстаивания городских сточных вод после ВГДУ:

где Эпо – эффект удаления БПК5 в процессе первичного отстаивания сточных вод, прошедших предварительную обработку в ВГДУ, %; Э – эффект удаления БПК5 в процессе первичного отстаивания из сточных вод, не прошедших предварительную обработку, %; Кv – коэффициент, учитывающий влияние средней осевой скорости жидкости в стволе ВГДУ; Кс – коэффициент, учитывающий влияние концентрации добавляемого в сточные воды избыточного активного ила; vос – среднеосевая скорость жидкости в стволе ВГДУ, м/с;

Сил – концентрация активного ила в смеси со сточными водами, мг/л.

На втором этапе исследований проводилось изучение процесса биологической очистки городских сточных вод, прошедших предварительную обработку в ВГДУ. В состав экспериментальной установки входили контрольный и опытный аэротенки емкостью по 0,12 м3 каждый.

В опытный аэротенк подавались предварительно обработанные в ВГДУ сточные воды, прошедшие механическую очистку в модельной песколовке и отстойнике, в контрольный – сточные воды после песколовки и отстойника, не прошедшие предварительную обработку в ВГДУ. Общая продолжительность обработки в модельном и контрольном аэротенках соответствовала периоду аэрации в натурном аэротенке-вытеснителе. Анализы качества сточных вод проводились в отфильтрованных пробах, отбираемых из аэротенков через каждый час.

Зависимости изменения концентрации органических загрязнений в процессе биологической очистки в опытном и контрольном аэротенках по БПК5 предсталены на рис. 7.

Рис. 7. Зависимости изменения концентрации органических загрязнений (БПК5) в процессе биологической очистки в опытном (1)

и контрольном (2) аэротенках

Проведенные исследования показывают, что предварительная обработка сточных вод в ВГДУ позволяет повысить эффективность работы первичных отстойников, в результате чего нагрузка на аэротенк снижается в 1,5 раза. Концентрация загрязняющих веществ на выходе из аэротенка уменьшается по показателям БПК5 – в

– в 1,14 раза. Прирост активного ила уменьшается в 2 раза.

Шестая глава посвящена экспериментальным исследованиям технологии активации потока возвратного ила аэротенков путем утилизации его избыточной энергии при обработке в эжекторе и электрогидродинамическом устройстве (ЭГДУ). Приводится теоретический анализ предпосылок к выбору основных направлений исследований.

Перекачивание возвратного ила в голову аэротенков на станциях биологической очистки сточных вод, как правило, производится эрлифтными установками или центробежными насосами. При перекачивании активного ила центробежными насосами избыточная энергия потока не используется и безвозвратно теряется. Это обстоятельство позволило предложить новую технологию, предусматривающую утилизацию избыточной энергии потока возвратного активного ила путем последовательной его обработки в эжекторе и электрогидродинамическом устройстве (ЭГДУ). Предложенная технология позволяет реализовать следующие методы воздействия на иловую смесь:

1) насыщение активного ила кислородом воздуха; 2) воздействие на активный ил повышенной турбулентности; 3) электрообработка активного ила.

При перекачивании через эжектор потока возвратного ила происходит подсасывание атмосферного воздуха, в результате чего на выходе из эжектора образуется иловоздушная смесь. Для интенсификации процессов насыщения иловой смеси кислородом воздуха и реализации технологии ее электроактивации, нами была разработана конструкция электрогидродинамического устройства (ЭГДУ), состоящего из двух соосно соединенных камер: камеры входа (диаметром D) и ствола (диаметром d).

В стволе ЭГДУ создается интенсивное вращательно-поступательное движение иловоздушной смеси, характеризуемое повышенным уровнем турбулентности. ЭГДУ можно рассматривать как весьма совершенный смеситель, позволяющий существенно интенсифицировать процесс массообмена иловоздушной смеси, образующейся после эжектора. С целью интенсификации процесса активации иловой смеси ствол ЭГДУ разделен диэлектрическими муфтами на катодные и анодные участки, к которым подводится электрический потенциал. В отличие от использованных ранее технологий электроактивации иловой смеси в электролизерах с традиционной плоскопараллельной системой электродов, обработка иловоздушной смеси в стволе ЭГДУ, представляющем собой систему из соосных трубчатых электродов, не предполагает одновременного нахождения ее в катодной и анодной областях. Иловоздушная смесь, имеющая вращательно-поступательное движение, поочередно проходит катодные и анодные зоны, что существенно изменяет режимы ее обработки.

Все многообразие воздействий электрического поля и электрического тока на бактериальные клетки сводится к следующим последствиям: 1) увеличение активности микроорганизмов вследствие повышения проницаемости мембран; 2) активация микроорганизмов вследствие повышения активности внеклеточных ферментов и ряда поверхностно расположенных рецепторов клеток; 3) интенсификация процессов внутриклеточного метаболизма.

Рис. 8. Зависимости изменения дегидрогеназной активности обработанной

в ЭГДУ иловой смеси от напряжения поляризации и типа электродной системы при v = 1,5 м/ч: 1 – блок электродов (катод-анод) lк = 0,4;

lа = 0,4 м; 2 – блок электродов (катод-анод) lк = 0,4; lа = 0,2 м;

3 – блок электродов (анод-катод-анод)

lк = 0,2; lа = 0,8 м;

4 – блок электродов (катод-анод-катод) lк = 0,8; lа = 0,2 м

Исследования проводились на опытной установке, смонтированной на территории КОС г. Заречный Пензенской области. Установка включала в себя опытный и два контрольных аэротенка периодического действия, емкостью по 0,1 м3 каждый. Иловая смесь из вторичных отстойников насосом перекачивалась в опытный и контрольные аэротенки. Перед подачей в опытный аэротенк иловая смесь проходила обработку в эжекторе и ЭГДУ. Иловая смесь, поступающая в первый контрольный аэротенк, проходила обработку только в эжекторе, во второй контрольный аэротенк поступала необработанная иловая смесь. В качестве критерия, определяющего общее состояние иловой смеси и ее способности окислять органические загрязнения сточных вод, был принят показатель общей дегидрогеназной активности. Дегидрогеназная активность определялась по стандартной методике, основанной на восстановлении бесцветного 2-,3-,5-трифенилтетразолия хлористого (ТТХ) дегидрогеназами в окрашенный трифенилформазан.

Зависимости изменения дегидрогеназной активности (ДГА) обработанной в ЭГДУ иловой смеси представлены на рис. 8.

Проведение первого этапа исследований позволило установить, что:

1) наиболее оптимальной является электродная система ствола ЭГДУ «катод-анод-катод» с отношением длин катода к аноду 2:1; 2) скорость протока иловоздушной смеси через ствол ЭГДУ из условия обеспечения максимальных значений ДГА необходимо принимать в пределах v = 1,5…2,5 м/с; 3) наиболее значимое повышение ферментативной активности обработанной в ЭГДУ иловой смеси происходит при повышении значений напряжения поляризации соосной системы электродов ствола ЭГДУ от 0 до 30 В.

При проведении второго этапа исследований пробы из опытного и контрольного аэротенков отфильтровывались и проводился анализ следующих показателей качества сточных вод: ХПК, БПК5, азот аммонийный, общий фосфор. Зависимости изменения концентрации органических загрязнений в процессе биологической очистки в опытном и контрольных аэротенках представлены на рис. 9.

Рис. 9. Зависимости изменения: а – БПК5; б – ХПК сточных вод в процессе биологической очистки в опытном и контрольных аэротенках

при активации иловой смеси на лабораторной установке:

1 – необработанная иловая смесь; 2 – иловая смесь, обработанная в эжекторе;

3 – иловая смесь, обработанная в эжекторе и ЭГДУ

– в 1,6 раза.

В седьмой главе приводятся результаты производственного внедрения технологий диспергирования водовоздушных смесей.

Производственное внедрение технологии диспергирования водовоздушной смеси, образующейся после эжектора, при ее обработке в электрогидродинамическом устройстве проводилось на участке очистки замазученных сточных вод ТЭЦ г. Пензы, производительностью 1200 м3/сут.

В состав участка очистки замазученных сточных вод входит два флотатора расчетной производительностью 25 м3/ч каждый, фильтры механической очистки, фильтры глубокой доочистки сточных вод с загрузкой из активированного угля.

До проведения реконструкции флотаторы работали по схеме, предусматривающей пересыщение всего объема поступающих на очистку сточных вод воздухом, подаваемым эжектором, установленным на линии, соединяющей напорный и всасывающий патрубки перекачивающего насоса. Объем эжектируемого воздуха не превышал 2–4 % от объема перекачиваемых сточных вод, так как избыточное количество воздуха, поступающего в центробежный насос, приводило к срыву режима его работы. Низкое газонасыщение рабочего объема флотатора определяло невысокий эффект очистки сточных вод. В результате проведения реконструкции эжектор на байпасной линии насоса и сатуратор были отключены. На напорной линии насосов, перекачивающих сточные воды во флотатор, были установлены высоконапорный эжектор, электрогидродинамическое устройство (ЭГДУ) и классификатор фракций водовоздушной смеси. Общий вид узла обработки водовоздушной смеси представлен на рис. 10.

Рис. 10. Общий вид узла обработки водовоздушной смеси ТЭЦ-1 г. Пензы

загрузка...