СЕПТИКИ, ДВУХЪЯРУСНЫЕ ОТСТОЙНИКИ И ОСВЕТЛИТЕЛИ-ПЕРЕГНИВАТЕЛИ
Септики представляют собой прямоугольные или круглые в плане проточные резервуары, в которых происходит осветление сточной жидкости и сбраживание выпавшего осадка.
Время пребывания сточной жидкости в септике 1—3 сут, а время сбраживания выпавшего осадка 6—12 мес.
Септики применяют для обработки только малых количеств сточной жидкости — не более 25 м3/сут.
После септика сточная жидкость может направляться на поля подземной фильтрации, на песчано-гравийные фильтры, в фильтрующие траншеи и колодцы.
Двухъярусные отстойники служат для осветления сточной жидкости и сбраживания выпавшего осадка. Их применяют при производительности очистной станции до 10 000 м3/сут.
Двухъярусный отстойник имеет в верхней части проточные желоба, а в нижней — септическую камеру.
Сточная жидкость поступает в проточные желоба, которые работают как горизонтальные отстойники Осаждающиеся частицы через щели попадают в септическую камеру. Сброженный осадок удаляется по иловой трубе под гидростатическим напором.
Осадок в септической камере сбраживается под влиянием анаэробных бактерий. Процесс разложения протекает в две фазы. В первой фазе органические вещества (белки, жиры, углеводы) распадаются до кислот жирного ряда. Во второй фазе кислоты жирного ряда расщепляются с образованием метана, углекислоты и сероводорода. Сероводород связывается с железом, образуя сернистое железо. Обычно процесс разложения протекает в щелочной среде и длится 2—6 мес. За этот период разлагается до 40—50% органического вещества.
Расчет двухъярусного отстойника состоит в определении размеров проточных желобов и септических камер. Проточные желоба рассчитывают по тем же нормативам, что и горизонтальные отстойники. Объем септической камеры зависит от расчетного числа жителей и определяется с учетом среднезимней температуры сточных вод (СНиП И-32-74):
| Среднезимняя температура сточных вод, °С ... Объем септической камеры на одного жителя, л |
6 7 8,5 10 12 15 20
110 95 80 65 50 30 15
Высота нейтрального слоя от щели желоба до уровня осадка в септической камере принимается равной 0,5 м.
По очертанию в плане различают круглые и прямоугольные двухъярусные отстойники. Первые применяют чаще.
Для осветления сточной жидкости и сбраживания выпавшего осадка служит также осветлитель-перегниватель (рис. III.34). Он состоит из осветлителя с естественной аэрацией и концентрически расположенного вокруг него перегнивателя. Сточная жидкость по лотку / направляется в центральную трубу 4 с отражательным щитом 5. Напор 0,6 м — разность уровней воды в лотке и в осветлителе — обеспечивает движение жидкости в центральной трубе со скоростью 0,5—0,7 м/с, что способствует засасыванию воздуха из атмосферы. Водовоздушная смесь попадает в камеру флокуляции 6, где находится примерно 20 мин, а затем поступает в отстойную зону 7, где поддерживается слой взвешенного осадка путем обеспечения определенной скорости протекания жидкости. Осветленная жидкость собирается лотком 2 и отводится по трубе //.
Рис. 111.35. Метантенк Курьяновской станции аэрации
/- смотровой люк; 2 — газопровод от газового колпака; 3— пропеллерная мешалка; 4-
переливная труба; 5 — трубопровод для загрузки сырого осадка и активною ила; 6-инжектор для подачи пара в метантенк, 7 — трубопровод для выгрузки сброженного
осадка из конусной части метантенка
Осадок по трубе 9 направляется в приемный резервуар насосной станции, а оттуда перекачивается в перегниватель 8 по трубе 3 с распределительными отростками.
Для перемешивания осадка его забирают из перегнивателя по трубе 10 в приемный резервуар насосной станции и затем снова направляют в перегниватель по трубе 3.
МЕТАНТЕНКИ
Метантенк представляет собой круглый или прямоугольный в плане резервуар, служащий для сбраживания осадка из отстойников и избыточного активного ила.
Для интенсификации анаэробного процесса разложения осадка
его подогревают и перемешивают. Подогревать осадок можно острым паром, впускаемым в метантенк с помощью эжектора, или паром, вводимым во всасывающую трубу насоса, который подает осадок в метантенк. Перемешивают осадок мешалками, гидроэлеваторами и насосами, забирающими осадок из нижней части и подающими его в верхнюю; часть метантенка.
Процесс разложения органического вещества осадка протекает в метантенках так же, как и в септической камере двухъярусного отстойника, но с большей интенсивностью благодаря подогреву и перемешиванию.
Различают мезофильное и термофильное брожение. При мезофильном брожении в метантенке поддерживается температура 33°С, при термофильном — 53°С.
Выбор режима сбраживания производится на основании технико-экономических расчетов, санитарно-эпидемиологических требований и метода дальнейшей обработки осадка.
Количество образующихся при сбраживании газов (метана и углекислоты) зависит от количества и состава осадка, а интенсивность их выделения — от температуры брожения и режима загрузки метантенка свежими порциями осадка. В метантенках степень распада органического вещества составляет в среднем 40%. Наибольшему распаду подвергаются жироподобные вещества и углеводы.
Объем метантенка зависит от влажности загружаемого осадка и температуры сбраживания. Определяется он по суточной дозе загружаемого осадка (дозе загрузки). Под дозой загрузки понимают процентное отношение количества ежесуточно загружаемого осадка к полезному объему метантанков (табл. II 1.3).
Объем метантенков, м3, определяют по формуле
(III.24)
где с— количество осадка, загружаемого в метантенк, м'/сут; р — суточная доза загрузки осадка, %.
Кроме определения объема метантенка необходимо рассчитать вспомогательные устройства, приспособления для перемешивания н подогрева осадка, газовое хозяйство и пр.
По конструкции различают метантенки с неподвижным затопленным перекрытием, с неподвижным незатопленным перекрытием и с подвижным, или плавающим, перекрытием. Наибольшее распространение получили метантенки с неподвижным незатопленным перекрытием (рис. III. 35).
Газ, выделившийся в метантенках, собирают и сжигают в котельных установках или используют в качестве горючего для газобаллонных автомобилей. Пар, получаемый в котлах, служит для подогрева осадка в метантенках и отопления производственных помещений станций.
На крупных станциях для регулирования давления в газовой сети и для аккумулирования газа устраивают мокрые газгольдеры, объем которых рассчитывают на хранение 2—4-часового расхода газа.
На станциях большой производительности применяется непрерывная загрузка и выгрузка осадка.
Наиболее рациональной является эксплуатация метантенков по прямоточной схеме, при которой загрузка и выгрузка осадка происходят одновременно и непрерывно. Такой режим создает благо приятные температурные условия в метантенке, так как исключает охлаждение бродящей массы от залповых поступлений более холодного сырого осадка и ила и обеспечивает равномерное газовыделение в течение суток. Осадок подается через дозирующую камеру в верхнюю зону метантенков и выгружается из конусной части днища.
Получили распространение, особенно за рубежом, двухступенчатые метантенки. Они применяются при соответствующем обосновании на станциях производительностью до 50 000 м3/сут. Метантенки первой ступени проектируются как обычные метантенки для сбраживания осадков в условиях мезофильного режима. Метантенки второй ступени устраиваются в виде открытых неподогреваемых резервуаров. Основной задачей метантенков второй ступени является уплотнение осадков и отделение твердой фракции от иловой воды.
Как отмечалось выше (см. § 101), наряду с анаэробным сбраживанием осадка в метантенках применяют аэробную стабилизацию его. Такой вид обработки рекомендуется для активного ила или его смеси с осадком первичных отстойников на очистных станциях производительностью до 50 000 м3/сут.
Особенно перспективно применение аэробной стабилизации на станциях с небольшим расходом сточных вод при невысокой концентрации взвешенных веществ в воде. В этом случае значительно упрощается схема станции, так как из нее исключаются первичные отстойники. Единственным осадком, образующимся на станции, является избыточный активный ил, минерализацию которого осуществляют в аэробных условиях в минерализаторах.
Для более крупных станций возможно применение схемы, в которой избыточный активный ил подвергается аэробной стабилизации, а осадок сбраживается в метантенках. Сочетание двух вариантов обработки осадка приводит к значительному сокращению объема метантенков и позволяет полностью обеспечить их теплом за счет сжигания образующегося газа.
Рис. II 1.35. Метантенк Курьяновской станции аэрации
/ — смотровой люк; 2 — газопровод от газового колпака; 3 — пропеллерная мешалка; 4щ» переливная труба; 5 — трубопровод для загрузки сырого осадка и активного ила; 6-у инжектор для подачи пара в метантенк; 7 — трубопровод для выгрузки сброженшЯЙ осадка из конусной части меяантенка
ИЛОВЫЕ ПЛОЩАДКИ
Иловые площадки, служащие для обезвоживания осадков, представляют собой спланированные земельные участки, разделенные на карты земляными валиками (рис. II 1.36).
Осадок влажностью 90—97%, чаще всего 97% (сброженный осадок из метантенков), периодически разливают на отдельные карты размером (10...40) X (60... 120) м и подсушивают. Высота слоя осадка, напускаемого на карту за один раз, составляет 0,2—0,25 м. Подсушенный осадок имеет влажность 75—80%.
Иловые площадки устраивают обычно на естественном основании при глубине залегания грунтовых вод не менее 1,5 м от поверх карт. При недостатке территории, а также при залегании грунтовых вод на глубине менее 1,5 м на площадках устраивают трубчатый дренаж. Трубы укладывают в канавы, заполненные щебнем или гравием с крупностью частиц 2—6 см. Расстояние между дренажными канавами принимают равным 6 —8 м. Минимальная глубина канавы 0,6 м, уклон 0,003.
Подсушенный осадок используют в качестве удобрения. Для сбора осадка применяют скрепер или бульдозер. Собранный осадок грузят в автомобили с помощью экскаватора. В зимнее время замерзший осадок раскалывают на глыбы и вывозят на поля.
Рис. III.36. Иловые площадки
Размеры иловых площадок назначают в зависимости от количества напускаемого осадка, характеристики его (сырой или сброженный) и климатических условий. Норма нагрузки осадка на 1 м2 площади зависит от вида осадка, климатических условий, наличия или отсутствия дренажа и составляет в среднем 0,8—2 м3 в год. Действительная площадь принимается на 20—40% больше полезной, так как часть площади необходима для устройства дорог, валиков и канав.
В зимний период осадок намораживается, причем под намораживание отводится 80% площади, а 20% предназначается для использования в период весеннего таяния намороженного осадка. Высота слоя намораживания должна быть на 0,1 м менее высоты ограждающих валиков.
Для очистных станций производительностью более 10 000 м3/сут устраивают иловые площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды в виде каскада прудов, где происходит уплотнение осадка и удаление выделившейся иловой воды с поверхности. Каскадные иловые пруды имеют 4—-7 ступеней. В каждой ступени устраивается 4—8 карт. Полезная площадь одной карты составляет 0,25—1 га. Ширину карты принимают в пределах 30—80 м, длину 80—160 м. Высота оградительных валиков до 2,5 м.
Выделившуюся иловую воду собирают и перекачивают на очистные сооружения. Количество иловой воды составляет 30—50% объема обезвоживаемого осадка.
Возможно также устройство иловых площадок-уплотнителей — резервуаров с водонепроницаемыми днищем и стенками рабочей глубиной до 2 м. Отделившуюся иловую воду удаляют через перекрываемые шиберами отверстия, которые устраиваются в стенках на разной высоте.
Ширину карт принимают в пределах 9—18 м, а расстояние между выпусками — не более 18 м. Для возможности механизированной уборки высушенного осадка устраиваются пандусы.