Материал: Реконструкция очистных сооружений города Новотроицка

Конечной стадией механической очистки являются первичные отстойники. По режиму работы в схеме очистных сооружений приняты радиальные отстойники непрерывного действия. Отстаивание в них происходит при медленном движении жидкости от центра к периферии. Основная масса грубодисперсных примесей выпадает в осадок в течение 1,5 часа.

Радиальный отстойник представляет собой в плане круглый резервуар. Особенностью гидравлического режима работы радиальных отстойников является то, что величина скорости движения воды в них изменяется от максимального ее значения в центре отстойника, до минимального - у периферии. Сточная вода к радиальным отстойникам подводится по трубам Д900 мм. Выпавший осадок, при помощи скребков, укрепленных на подвижной ферме, сдвигается в приямок отстойника, из которого удаляется по трубе Д200мм при помощи плунжерных насосов, установленных в расположенной рядом насосной станции сырого осадка.

Осветленная вода поступает в круговой сборный лоток через один борт, являющийся водосливом.

Подвижная ферма вращается со скоростью 2-3 об/час. Влажность осадка при удалении его плунжерными насосами равна 93-94%. Диаметр иловой трубы - 200 мм.

Плавающие и жировые вещества удаляются с поверхности отстойников по отводящей трубе Д200 мм в резервуар - жиросборник. На вращающейся ферме навешана полупогруженная доска. Эта доска «сгоняет» жировые вещества с поверхности отстойника и направляет их в качающийся металлический бункер, который затапливается под действием кулачка, укрепленного под вращающимся мостом. В этот момент удаление плавающих веществ и происходит.

Характеристика применяемых первичных радиальных отстойников из сборного железобетона представлена в таблице 11.

Таблица 11 - Характеристика первичных отстойников

Высота бортов отстойника над поверхностью воды в нем должна быть равна 0,3 м.

В схеме очистных сооружений предусмотрено 4 радиальных первичных отстойника: три отстойника находятся в работе, один - резервный. Средняя производительность одного отстойника равна 933 м3/ час, четырех отстойников - 3140 м3/ час.

Биологическая очистка сточных вод

Биологическую очистку сточных вод предлагается проводить в аэротенках- нитри-денитрификаторах. В результате очистки воды в зонах нитри и денитрификации достигается минимальное содержание в сточной воде аммонийного азота и его соединений.

Механизм процесса нитрификации-денитрификации.

Процесс трансформации органического азота, поступающего с физиологическими выделениями человека и животных, начинается в канализационной сети. В результате аммонификации, протекающей под воздействием уробактерий, мочевина -CO(NH2)2 - основная составляющая мочи, гидролизуется с образованием углекислого аммония.

CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3

Углекислый аммоний диссоциирует на аммиак, углекислый газ и воду

(NH4)2CO3= 2NH3 ↑ + CO2↑ + H2O

В водном растворе аммиак присутствует в виде гидроксида аммония

NH3 + H2O = NH4 OH

После полной аммонификации азот присутствует в сточной жидкости, в зависимости от значений рН, в виде аммиака (NH3) или иона аммония (NH+). При увеличении рН концентрация аммония (NH+) снижается, а NH3 увеличивается.

Сточная жидкость, поступающая на очистные сооружения канализации, содержит растворимые и нерастворимые вещества органического и минерального происхождения. Нерастворимые оседающие частицы органического и минерального происхождения задерживаются в песколовках и первичных отстойниках. В первичных отстойниках также происходит снижение азота органического, остаток которого в дальнейшем аммонифицируется в аэротенках. С осветленной сточной жидкостью в аэротенк направляются легко окисляемый органический субстрат, а также соединения азота, фосфора, серы и др.

В аэротенках облигатные аэробы и факультативные анаэробы окисляют легко окисляемый питательный субстрат до угольной кислоты, неустойчивого соединения, диссоциирующего на СО2 и H2O, при этом значения БПКполн снижается до 15 мг/л. Если фактическая продолжительность нахождения сточной жидкости в аэротенке превышает расчетную, необходимую для снижения БПКполн до 15мг/л, в сооружении начинает развиваться процесс нитрификации, т.е. окисления азотсодержащих соединений.

Окисление азота осуществляется автотрофными облигатными аэробами, использующими для синтеза клетки неорганический углерод, присутствующий в сточной жидкости в виде СО2 , HCO и CO. Наиболее легкоусвояемой формой является бикарбонат. Окисление азота протекает в две стадии. На первой стадии образуются нитриты

NH3 + 3О2 = 2HNO2 + 2H2O + 158ккал/моль

В окислении азота аммонийного до NO принимают участие нитрозные бактерии (Nitrosomonas), имеющие грамотрицательный заряд. Нитриты относятся к неустойчивому соединению: при недостатке кислорода (0,5-1мг/л) они восстанавливаются до NO, N2O, N2 или NH, а при его избытке (3-4мг/л) нитриты окисляются нитратными бактериями (Nitrobacter) до нитратов

2HNO2 +О2 = 2HNO3 +48 ккал/моль

После аэротенка нитри-денитрификатора сточная вода поступает во вторичные радиальные отстойники.

В составе проекта очистной станции, принята группа отстойников из четырех единиц, включая распределительную чашу и иловые камеры. Основные расчетные параметры вторичного отстойника:

Диаметр мм - 24000

Гидравлическая глубина, мм - 3700

Глубина зоны отстаивания, мм - 3100

Высота иловой зоны, мм - 600

Диаметр подводящего трубопровода, мм - 1200

Диаметр отводящего трубопровода, мм - 700

Объем иловой зоны, м 3 - 280

Объем отстойников зоны, м 3- 1400

Расчетная пропускная способность

(при 1,5 часовом отстаивании ), м 3/час - 933

Конструктивно вторичные отстойники мало отличаются от первичных, во вторичных отстойниках для удаления осевшего ила вместо илоскребов устроены илососы, а уклон к центру меньше, чем в первичных радиальных отстойниках.

Вода во вторичные радиальные отстойники подается через центральную подводящую трубу, которая проходит под днищем отстойника и заканчивается в центре вертикальным конусом.

Осевший ил из вторичных отстойников удаляется при помощи движущихся илососов собирающих ил периферии через илоприемную трубу в кольцевую камеру и отводится из отстойника.

Смесь сточной воды и активного ила (иловая смесь) по стальному трубопроводу Д1200 мм поступает в распределительную чашу, оборудованную водосливами. Водосливы обеспечивают деление потока на четыре равные части, каждая из которых по самостоятельному трубопроводу направляется в центральное распределительное устройство отстойника.

Распределительное устройство представляет собой вертикальную стальную трубу, переходящую в расширяющийся раструб, оканчивающейся ниже горизонта воды в отстойнике.

Выходя из распределительного устройства, смесь попадает в пространство, ограниченное стенками металлического направляющего цилиндра высотой 1,3 м, который обеспечивает заглубленный выпуск иловой смеси в отстойную зону отстойника.

Сбор осветленной воды осуществляется сборным кольцевым лотком через водосливы.

Из сборного лотка осветленная вода поступает в выпускную камеру отстойника и далее системой подземных трубопроводов отводится за пределы группы отстойников.

Активный ил, осевший на дно отстойника, удаляется самотеком под гидравлическим давлением при помощи илососа в иловую камеру, из которой системой подземных трубопроводов отводится за пределы группы отстойников.

Для перекачивания сточной жидкости на доочистку после вторичных отстойников применяется насосная станция №3. Насосная станция состоит из наземной и подземной части. В подземной части размещается машинный зал выполненный из монолитного железобетона. Наземная часть сооружения из кирпича. Полы в машинном зале цементные.

Сточная вода со вторичных отстойников по коллектору Ду 1500 мм поступает в приемо-всасывающий резервуар первой группы насосов. Первая группа насосов марки 400 Д-190 А №1,2,3 (один рабочий, два резервных), перекачивает биологически очищенные сточные воды из приемо-всасывающего резервуара в пруды - аэраторы по трубопроводу Ду 800 мм для дополнительной доочистки.

Пройдя дополнительную доочистку в прудах - аэраторах, сточная вода из прудов аэраторов в летнее время по коллектору Ду 1200 мм поступает в приемный резервуар второй группы насосов. Насосами второй группы марки 18 НДС № 4,5,6 (один рабочий , два резервных) вода подается на орошение земель совхоза «ПРОГРЕСС» при этом необходимо открыть на трубопроводе проложенным на полив задвижку Ду 800 мм (с ручным приводом) и закрыть электрофицированную задвижку на коллекторе Ду 1000 мм проложенным на р.Урал. В зимнее время (когда на осуществляется полив) сточная вода, пройдя дополнительную доочистку в прудах через перемычку Ду 800 мм, не попадая в приемный резервуар насосной станции попадает в самотечный коллектор Ду 1000 мм уложенный из железобетонных труб в р.Урал.

В приемную камеру насосов 2 группы проходит резервный коллектор от вторичных отстойников Д 1500 мм. Им пользуются в случае ремонта насосов первой группы или ремонта приемо-всасывающего резервуара, тогда осветленная вода со вторичных отстойников поступает в резервуар второй группы насосов. Для обеззараживания сточных вод в приемную камеру первой группы насосов подается хлорная вода по трубопроводу Ду 100 мм. В стене разделяющей две приемо - всасывающие камеры имеется отверстие для перепуска хлоропровода в случае ремонта приемного резервуара насосов 400Д-190 А. К приемному резервуару насосов 400Д-190 А подведен трубопровод диаметром 400 мм от старых очистных сооружений на случай пуска их в работу.

Дренажные воды из насосной станции удаляются через всасывающий трубопровод Ду 600 мм насоса 400Д -190А №1, насосами марки 3ПВР - 6 и ВК - 4/24.

Доочистка сточных вод осуществляется в прудах - аэраторах. При этом происходит удаление не только органических и биогенных веществ, но и бактериальных загрязнений.

Обеззараживание сточных вод

Наиболее распространенный безреагентный метод обеззараживания сточных вод - использование бактерицидного ультрафиолетового излучения, воздействующего на различные микроорганизмы, включая бактерии, вирусы, грибы.

На очистной станции предлагается запроектировать установку УФ - обеззараживания сточных вод, так как данный метод экономичен и эффективен при обеззараживании сточных вод прошедших полную биологическую очистку.

Обработка осадка сточных вод

Обработка осадка сточных вод начинается с илоуплотнителей. После илоуплотнителей предлагается отправить осадок в метантенки для сбраживания и дальнейшего механического обезвоживания на центрифуге.

Метантенки представляет собой цилиндрический железобетонный резервуар с коническим днищем и герметичным перекрытием , в верхней части которого , имеется колпак для сбора газа. Резервуар метантенок предназначен для анаэробного сбраживания осадков сточных вод. Процесс сбраживания принят мезофильным, при температуре 330С с суточной дозой загрузки 14,7 %.Влажность загружаемого осадка равна 93 -94 % . Загрузка осадков в резервуар метантенок производится периодически с помощью насосов НП - 28 или центробежных ,марки ФГ 216/24. Насосы установлены в насосных станциях сырого осадка и уплотненного ила.

Загрузка и выгрузка осадков происходит одновременно. Осадок подается по трубопроводу Д200 мм в верхнюю часть метантенки. Выгрузка сброженного осадка из резервуара метантенок осуществляется с двух горизонтов из нижней части и середины через камеру выгрузки установлены два щитовых затвора с подвижными водосливами, которые служат для регулирования уровня осадков в резервуаре и отключения одной из труб выгрузки сброженного осадка , расположенных внутри резервуара.

Инжекторная, примыкающая к резервуару метантенка, предназначена для размещения регулятора, задвижек управления, измерительной аппаратуры. Пар через регулятор подается на подогрев осадков внутри резервуара метантенки. Для обеспечения равномерного подогрева всего осадка и перемешивания вновь поступившей его порции со сброженной частью применяется искусственное перемешивание при помощи насосов ФГ 460 /22, установленных в насосной станции метантенки.

Резервуары метантенок и насосная станция связаны между собой непроходимыми каналами, в которых размещаются все коммуникации кроме газопроводов.

Метантенки расходуют тепло на подогрев осадка при помощи острого пара с температурой 100-1120 подаваемого через регулятор, подогрев технологических трубопроводов при помощи паровых спутников. Конденсат отопительного прибора выдавливается в напорный трубопровод.

Процесс сбраживания осадка сопровождается выделением газов: метана, сероводорода, углекислоты, которые удаляются через газовую свечу и атмосферу.

Обезвоживание осадка на очистных сооружениях предлагается производить на центрифуге, так как использование процессов естественной сушки осадков на иловых площадках является устаревшим методом и нерационален с экономической точки зрения. В настоящее время механическое обезвоживание является оптимальным методом переработки осадка.

Обезвоживание осадка производится на декантерной центрифуге.

Декантерная центрифуга предназначена для разделения осадка на две фазы - жидкую (фугат) и твердую (кек). Фугат самотеком по технологическому трубопроводу отводится за пределы здания. В соответствии со [1] декантированная вода направляется в «голову» очистных сооружений.

Твердые частицы осаждаются на внутренней стенке корпуса барабана декантера и снимаются шнеком, который вращается с меньшей дифференциальной скоростью относительно барабана. Шнек транспортирует твердую фазу к разгрузочным патрубкам барабана и сбрасывает ее в разгрузочную шахту шнекового транспортера.

Обезвоженный осадок влажностью 73…76 % собирается в тракторную тележку. Тележка устанавливается на специальной площадке, имеющей подогрев от существующей теплосети.

Для уменьшения времени разделения осадка и снижения влажности твердой фазы предусмотрена подача флокулянта (ПАА, зитег). Приготовление рабочего раствора флокулянта производится на установке приготовления и дозирования флокулянта. Установка оснащена емкостью для порошка вместимостью 200 л., растворным и расходным баками вместимостью по 2,7 м3 ,оборудованными мешалками, насосом-дозатором производительностью 600-3200 л/ч, расходомером для измерения количества отдозированного флокулянта.

Работа установки обезвоживания осадка полностью автоматизирована и управляется от собственного щита управления размещенного в операторной.

Расчет очистных сооружений в проекте производится по данным и формулам рекомендуемым [1] и специальной литературой [2,6,7,8,9,11,13,14,15].

.3.2 Приемная камера

Приемная камера предназначается для приема сточных вод, поступающих на очистные сооружения канализации, Камеры предусматриваются на поступление сточных вод по двум трубопроводам и располагаются в насыпи высотой до 5м. [9]

Сточные воды с расчетным расходом qмакс = 0,972 м3/с поступают на очистную станцию по двум ниткам напорного водовода диаметром 800 мм каждая со скоростью v = 1,31 м/с. В этом случае принимаем приемную камеру марки ПК-1-90 с размерами: А = 1600 мм, В = 2500 мм, Н = 1600 мм.