Как следует распределять подачу воздуха по коридорам аэротенка?

В коридорах аэротенка с сосредоточенной подачей воды и возвратного ила в начало первого коридора происходит неравномерное потребление кислорода по длине аэротенка. Самые неблагоприятные условия возникают в начале аэротенка, поскольку сюда поступает неочищенная сточная жидкость и возвратный ил, который определенное время находится во вторичных отстойниках в бескислородных условиях. В начале аэротенка может возникнуть зона “кислородного голодания “, когда содержание растворенного кислорода окажется ниже критической величины.

В конце аэротенка нередко наблюдаются обратные явления, когда величина растворенного кислорода значительно выше технологически необходимого значения.

В описанной ситуации следует перераспределить подачу воздуха, увеличив ее в начале аэротенка и уменьшив - в конце.

Неравномерность потребления кислорода по длине аэротенка (коридорного) учитывается уже на стадиях проектирования: проектные нормативы предусматривают укладку аэраторов на первой половине длины аэротенков-вытеснителей в количестве вдвое большем, чем на остальной длине аэротенка.

С этой же целью рекомендуется на первой половине аэротенка укладывать пластины с самой высокой воздухопроницаемостью.

Для возможности оптимального распределения воздуха по коридорам аэротенков необходимо регулярно контролировать концентрацию кислорода, по крайней мере, в трех точках: в начале, в середине и конце аэротенка.

Специалистами Харьковского “УкркоммунНИИпроекта“ разработан метод регулирования кислородного режима аэротенков по напорно-расходным характеристикам задвижек на воздухоподающих стояках.

Если аэротенк работает с регенерацией, то в регенератор потребуется обеспечить подачу большего количества воздуха, нежели в остальной объем аэротенка, поскольку в регенераторе всегда доза ила значительно выше, нежели в аэротенке и в него поступает обескислороженный возвратный ил.

Число аэраторов в регенераторах надлежит принимать вдвое большим, чем по остальной длине аэротенков.

Нужно иметь ввиду, что осуществить выравнивание окислительного процесса в аэротенках можно не только путем распределения расхода воздуха по их длине. Такие же результаты можно достигнуть, например, при рассредоточении впуска сточных вод в аэротенк. Улучшение кислородных условий в начале аэротенка можно обеспечить, увеличивая степень циркуляции активного ила.

Как должен выбираться режим подачи воздуха в аэротенки по часам суток, дням недели, сезонам года?

Системы аэрации работают в условиях большой неравномерности нагрузки по расходу сточных вод, концентрации и составу загрязнений в стоке. Эта неравномерность нагрузки носит сезонный, месячный, суточный и часовой характер. Без учета таких колебаний невозможно обеспечить необходимый режим аэрации. В отдельные периоды аэрация окажется недостаточной, в другие - избыточной.

Оптимальный кислородный режим в аэротенках обеспечивается путем изменения подачи воздуха в случае изменения количественных и качественных характеристик входного потока.

Такие изменения осуществляются тремя способами:

1) включением в работу большего или меньшего числа воздухонагнетателей одинаковой или различной подачи;

2) дросселированием во всасывающем трубопроводе воздухонагнетателя;

3) регулированием производительности нагнетателя путем изменения частоты вращения электропривода с помощью электромагнитной муфты скольжения или асинхронновентильного каскада.

На практике сегодня нашли применение два первых способа.

Известны исследования, показывающие, что в силу особенностей аэрации сточных вод сравнительно простое регулирование подачи воздуха дросселированием во всасывающем трубопроводе дает почти такой же экономический эффект, как и регулированием частоты вращения электропривода нагнетателя. При этом расход воздуха можно снизить до 55 -65 %, а ток статора до 65 -75 % номинальных значений.

Энергетически наиболее эффективно регулирование подачи воздухонагнетателя изменением частоты вращения электропривода. Однако устройства для этих целей сложны и вызывают значительные затраты.

Ручное регулирование подачи воздуха, повсеместно используемое на отечественных станциях, крайне несовершенно из-за отсутствия необходимых систем контроля технологических параметров или несовершенства этих систем. Но даже при наличии этих систем, решения, принимаемые при ручном регулировании, как правило, запаздывают.

Какую-то более-менее приемлемую программу регулирования можно разработать, если режим поступления стоков по качественным и количественным характеристикам подчиняется определенным закономерностям по часам суток, по дням недели и т. д. Хотя такие закономерности обычно прослеживаются практически на каждой станции, слишком часто в реальных условиях наблюдаются непредсказуемые возмущающие факторы.

Оптимальный режим аэрации может быть обеспечен лишь при применении автоматических систем регулирования. Однако в современных условиях автоматический контроль и управление биологической очисткой еще не обеспечен необходимыми приборами - датчиками информации.

К сожалению, созданные системы по автоматическому управлению пока еще недоступны для широкого применения на практике.

Поэтому, сегодня в распоряжении технолога остаются только способы ручного управления режимом аэрации.

Для обеспечения надежности процесса биологической очистки приходится идти на сознательный перерасход воздуха. В то же время, при тщательно изученном режиме поступления сточных вод на станцию такой перерасход может быть минимальным.

При механической аэрации производительность отдельного аэратора можно регулировать путем изменения глубины погружения и изменения частоты вращения.

Изменение глубины погружения производят вручную или с помощью электродвигателя через ведомый вал редуктора.

В аэротенках произошло уменьшение (или увеличение) концентрации растворенного кислорода. Каковы возможные причины?

Снижение концентрации растворенного кислорода в иловой смеси может объясняться следующими основными причинами:

- уменьшилась подача воздуха в аэротенк;

- увеличился приток сточных вод;

- увеличилась концентрация органических загрязнений по БПК в поступающей воде;

- увеличилась доза активного ила в аэротенке;

- ухудшилось техническое состояние аэрационной системы;

- повысилась температура иловой смеси в аэротенке;

- увеличилось время пребывания активного ила во вторичных отстойниках, происходит чрезмерное его уплотнение, а также потеря кислорода в смеси возвратного ила;

- повысилось содержание СПАВ в поступающей на очистную станцию жидкости.

При изменении перечисленных факторов в противоположном направлении будет наблюдаться увеличение содержания растворенного кислорода в иловой смеси.

Каковы наиболее характерные причины перерасхода электроэнергии при аэрации сточных вод? Назовите основные пути экономии электроэнергии, затрачиваемой на подачу воздуха в аэротенки?

Существуют технические и технологические причины нерационального расхода воздуха и перерасхода электроэнергии. К техническим причинам при использовании фильтросных пластин следует отнести:

- низкое качество исполнения фильтросных каналов и заделки фильтросных плит, когда воздух через неплотности в стыках выходит, минуя плиты, или происходит выбивание плит из лотков;

- несоблюдение условия строгой горизонтальности укладки плит, что приводит к неравномерной аэрации иловой жидкости;

- плохая заделка воздушных и водовыбросных стояков в фильтросный канал, возникновение утечек воздуха в местах заделки;

- укладка в канал фильтросных пластин с различной воздухопроницаемостью, без их сортировки, при этом возникает значительная неравномерность поступления воздуха по длине аэротенка;

- возникновение утечек воздуха в системах его подачи к пневматическим аэраторам (через сальники задвижек и компенсаторов, через неплотности во фланцевых соединениях, при некачественном выполнении сварных соединений и т. д.);

- отсутствие воздушных фильтров перед воздуходувными агрегатами или их плохое техническое состояние, что приводит к засорению фильтросных плит с внутренней стороны, а также к ускорению износа рабочих органов воздуходувных линий;

- несоблюдение сроков замены фильтросных пластин, в результате фактические потери напора в них становятся более 0,7 - 1,0 м. Сопротивление среднепузырчатых аэраторов (перфорированных труб), расположенных у дна, должно составлять не более 0,3 м, а низконапорных аэраторов - около 0,1 м;

- износ рабочих органов воздуходувок и аэрационных агрегатов.

Аналогичные технические причины имеют место и при использовании иных конструкций мелкопузырчатых аэраторов.

Основными технологическими причинами являются:

- неоправданно высокая доза активного ила в аэротенках в целом или в регенераторах, когда откачка избыточного ила осуществляется в недостаточном количестве;

- распределение воздуха по длине аэротенков без учета постепенного уменьшения скорости потребления кислорода иловой смесью, в результате во вторую половину аэротенков (по ходу движения иловой смеси) поступает избыточное количество воздуха;

- подача воздуха в аэротенки без учета часовых и суточных колебаний состава и расхода сточных вод, что приводит к перерасходу воздуха в периоды, когда количество или концентрация сточных вод значительно снижается;

- снижение степени циркуляции активного ила, длительное нахождение его в бескислородных условиях во вторичных отстойниках;

- нарушение нормальной эксплуатации первичных отстойников, например, несвоевременное удаление сырого осадка из них, что приводит к его загниванию и ухудшению качества осветленной воды, поступающей в аэротенки;

- нарушение работы сооружений обработки осадков или глубокой очистки, в результате чего происходит увеличение концентрации загрязняющих веществ в возвр фильтратов, фугатов и иловых вод в голову сооружений, или в возврат промывных вод фильтратов доочистки сточных вод.

С целью экономии расхода электроэнергии на аэрацию иловой смеси в аэротенках следует своевременно выявлять и устранять технические и технологические причины нерационального использования воздуха.

Важнейшим направлением повышения эффективности и экономичности аэрационных систем является разработка и внедрение в условиях действующих очистных сооружений канализации автоматического регулирования подачи воздуха. Управление работой воздуходувок должно осуществляться сигналами двух приборов: измерителя количества растворенного кислорода и расходомера, измеряющего расход поступающей в аэротенки сточной жидкости.

Сегодня же, когда такие системы управления на практике обычно отсутствуют, регулирование подачи воздуха осуществляется вручную. Однако такое регулирование обеспечивает реакцию на все изменения параметров процесса с большим опозданием

Другим важным направлением повышения степени использования воздуха следует считать освоение новых, более современных конструкций аэраторов.

Существующие системы мелкопузырчатой аэрации (фильтросные плиты и трубы) согласно СНиП должны обеспечивать степень использования кислорода на уровне 10 %, однако на практике такая эффективность достигается крайне редко и обычно находится в пределах 4-6 %. Причины низкой эффективности фильтросных систем были уже показаны ранее: низкое качество их исполнения и отсутствие способов автоматического регулирования подачи воздуха.

В такой ситуации неизбежен, как правило, перерасход воздуха по сравнению с расчетным значением и, следовательно, необходимо определять запас производительности воздуходувок. Чтобы уменьшить перерасход до минимальных значений, следует, во-первых, поддерживать техническое состояние аэрационных систем на должном уровне, во-вторых, изучать закономерности притока сточных вод по количественным и качественным характеристикам (по часам суток, по дням недели) и с учетом режима притока заранее определять режим подачи воздуха, с использованием приемов ручного регулирования.

ГЛАВА 4.