книги / Расчёт и проектирование систем обеспечения безопасности.-1

–с мягкой или рулонной загрузкой, выполненной из металлических или пластмассовых сеток, синтетических тканей, которые крепят на каркасах или укладывают в рулонах;

–погружные биофильтры, состоящие из пакета дисков, насажанных на горизонтальную ось вращения.

Таблица 11.10

Капельные биофильтры

В капельном биофильтре сточная вода подается в виде капель или струй. Естественная вентиляция воздуха происходит через открытую поверхность биофильтра и дренаж. Эти биофильтры рекомендуется применять для полной биологической очистки сточных вод при их расходе не более 1000 м3/сут. Гидравлическая нагрузка на капельных биофильтрах составляет 1–3 м3 на 1 м2 поверхности загрузки в сутки.

Сточная вода, осветленная в первичных отстойниках, поступает в распределительные устройства, из которых периодически напускается на поверхность биофильтра. Профильтровавшаяся вода попадает в дренажную систему и далее по сплошному днищу биофильтра стекает к отводным лоткам. Затем вода поступает во вторичные отстойники, в которых выносимая пленка отделяется от очищенной воды.

Капельные биофильтры размешают в виде отдельных секций, которые могут быть круглыми или прямоугольными в плане. Высота загрузки биофильтра – 1,5–2 м, материал загрузки – щебень, гравий и галька крупностью 25–40 мм. Рециркуляцию сточной воды на капельных биофильт-

рах применяют при значении БПКполн сточной воды свыше 220 мг/л. Очищенная сточная вода может иметь БПКполн до 15 мг/л.

Недостатками капельных биофильтров являются низкая производительность и частые заиления поверхности загрузочного материала,

281

которые обычно возникают из-за превышения допустимой нагрузки по загрязнениям.

Высоконагружаемые биофильтры (аэрофильтры)

Конструктивными отличиями высоконагружаемых биофильтров являются большая высота слоя загрузки, большая крупность ее фракций и особая конструкция днища и дренажа, обеспечивающая возможность искусственной продувки материала загрузки воздухом. В закрытое междудонное пространство вентилятором подается воздух. На отводных трубопроводах предусматриваются гидравлические затворы глубиной 200 мм.

Высоконагружаемые биофильтры применяют для полной и неполной биологической очистки на станциях производительностью до 50 000 м3/сут и размещают на открытом воздухе. Загрузка имеет рабочую высоту 2–4 м, крупность материала загрузки составляет от

40 до 70 мм. Допустимое значение БПКполн сточных вод без рециркуляции составляет 300 мг/л. Гидравлическая нагрузка составляет

10–30 м3/(м2сут).

Аэрофильтры требуют равномерного орошения всей поверхности с возможно малыми перерывами в подаче воды и поддержания повышенной нагрузки по воде.

Биофильтры с плоскостной загрузкой

Такие биофильтры компактны, имеют малую энергоемкость, надежны в эксплуатации, не подвержены заилению. Кроме того, они имеют высокую индустриальность строительства, включая заводское изготовление всего комплекса сооружений небольшой мощности. В качестве загрузки используются блочные, засыпные и рулонные материалы из пластических масс, металла, асбестоцемента, керамики, стекла, дерева, тканей и др.

Биофильтры имеют круглую, прямоугольную и восьмигранную форму в плане. Высота загрузочного слоя 3–8 м, плотность загрузки 10–250 кг/м3, удельная площадь поверхности 60 250 м2/м3. Гидравлическая нагрузка на 1 м3 объема биофильтра в сутки составляет

6–18 м3.

Погружные биофильтры

Представляют собой комбинированные сооружения для биологической очистки сточных вод, имеющие признаки биофильтров и аэротенков. Основные составляющие части погружных биофильтров:

282

–резервуар для сточной воды:

–пространственная конструкция загрузки, обладающая развитой поверхностью и закрепленная на вращающемся горизонтальном валу над резервуаром;

–лотки для распределения и сбора воды;

–двигатель для вращения вала.

По виду пространственных конструкций погружные биофильтры подразделяются на дисковые, шнековые, трубчатые, барабанные.

Преимущества погружных биофильтров перед биофильтрами и аэротенками: компактны, имеют малую энергоемкость, просты и надежны вэксплуатации, не требуют большого перепада высот при движении воды, не требуют рециркуляции сточныхвод.

Погружные биофильтры применяются для полной и неполной биологической очистки бытовых и производственных сточных вод с расходами от 1 м3/сут до 150 тыс. м3/сут. Оптимальная область применения – комплексы сооружений пропускной способностью 500–1000 м3/сут по очистке сточных вод от отдельно стоящих зданий, малых населенных пунктов, кемпингов, домов отдыха, санаториев, вахтовых поселков и т.д.

В технологической схеме станции очистки погружные биофильтры занимают место между сооружениями предварительной механической очистки и вторичными отстойниками.

Дисковые погружные биофильтры

Состоят из дисков диаметром 1–5 м, собираемых в пакеты по 30–180 штук и закрепляемых на горизонтальном валу (рис. 11.28).

Рис. 11.28. Схема дискового погружного биофильтра: 1 – подача сточных вод: 2… 5 – первая, вторая, третья и четвертая ступени биофильтра: 6 – выпуск очищенных сточных вод

283

Диски выполняются из металла, пластмассы, асбестоцемента, ткани; их толщина 1–10 мм. Частота вращения вала составляет 1–50 об/мин. На поверхности дисков образуется биопленка, сходная по видовому составу с биопленкой биофильтров. На погруженной в стоки части диска происходит сорбция загрязнений из жидкости, затем при повороте диска эти загрязнения окисляются на воздухе. Часть биопленки отрывается от поверхности и находится в обрабатываемой жидкости во взвешенном состоянии аналогично хлопьям активного ила. Поэтому процессы окисления осуществляются как биопленкой, так иактивным илом.

Нагрузка по БПКполн на 1 м2 поверхности дисков – до 200 г/сут, эффективность очистки – 50–98 %. Время пребывания сточных вод в резер-

вуаре не превышает 3 ч. Производительность – до 1000 м3/cyт.

Барабанные погружные биофильтры

Погружные биофильтры этого вида состоят из барабана, закрепленного на вращающемся горизонтальном валу и заполненного загрузочным материалом.

Жесткий корпус барабана обтягивается сеткой. В качестве загрузки используют металлические, пластмассовые и асбестоцементные гофрированные, перфорированные и гладкие листы, мягкие тканевые и пленочные материалы, блочные элемента из пластмасс.

Барабаны имеют длину 2–3 м и диаметр 2–2,5 м, частота вращения 0,5–5 об/мин. Загрузка барабанов может состоять из листовых пластмассовых материалов, тканей или пленок. Процесс очистки сточных вод проводится аналогично процессам в дисковых погружных биофильтрах.

Расчет биофильтров

Капельные биофильтры без рециркуляции.

1. Определяется коэффициент

где Len и Lex – БПКполн поступающей и очищенной сточной воды, мг/л.

2.Исходя из среднезимней температуры сточной воды Tw и значения Kbf, по табл. 11.11 находится высота биофильтра Hbf и гидравлическая нагрузка qbf.

3.По суточному расходу сточной воды Qw, м3/сут, рассчитывается общая площадь биофильтров:

284

Таблица 11.11 Параметры для расчета капельных биофильтров

Примечание: если значение Kbf превышает табличное, то необходимо предусмотреть рециркуляцию.

4. Подбираются количество секций nbf, размеры типовых биофильтров. Число и размеры секций зависят от способа распределения сточной воды по поверхности. Обычно количество секций должно быть не менее 2 и не более 6–8. Все секции рабочие.

В практике проектирования применяют биофильтры прямоугольной формы в плане с размерами сторон 3×3; 3,6×4; 9×12 ; 12×12; 15×15; 12×18 м

и другие, с высотой слоя загрузки 2,3; 3 и 4 м, а также круглой формы

вплане диаметром 6, 12, 18, 24, 30 м свысотойслоя загрузки 2, 3, 4 м.

5.Рассчитывается объем загрузки, м3, по формуле

где F1 – площадь одной секции биофильтра, м2.

6. Определяем объем избыточной биопленки, выносимой во вторичные отстойники.

где qmud – удельное количество избыточной биопленки, равное 8 г/(чел·сут); Pmud – влажность биопленки, равная 96 %: а – количество БПКполн в сточной воде на одного жителя в сутки, г/(чел·сут).

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите основные сооружения для биохимической очистки сточных вод.

2.Каковы основные технологические характеристики работы аэрационных сооружений?

285

3.Рассмотрите классификацию аэротенков.

4.Рассмотрите основные технологические схемы очистки сточных вод в аэротенках.

5.Какой из типов аэротенков наиболее предпочтителен при очистке сточных водс большимколебанием концентрациизагрязняющих веществ?

6.Какие параметрырассчитываются при проектировании аэротенка?

7.Какие исходные данные необходимы для проектирования аэро-

тенков?

8.Рассмотрите классификацию биофильтров.

9.Какие биофильтры необходимо использовать при больших и малых суточных расходах сточной воды?

10.Какие параметры рассчитываются при проектировании биофильтра? Какие исходные данные на проектирование?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Строительные нормы и правила: СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения (введ. 01.01.1986) / ЦИТП Госстроя

СССР. – М., 1986. – 72 с.

2.Яковлев, СВ., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1996. – 592 с.

3.Очистка сточных вод (примеры расчетов): учеб. пособие для вузов по спец. «Водоснабжение и канализация» / М.П. Лапицкая, Л.И. Зуева, Н.М. Балаескул, Л.В. Кулешова. – Минск: Высшая школа, 1983. – 255 с.

4.Гудков А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод: учебное пособие. – Вологда: Изд-во ВоГТУ, 2002. – 127 с.

5.Бахтина И.А. Проектирование и расчёт очистных сооружений водопровода: учебное пособие. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2007. – 257 с.

6.Оборудование водопроводно-канализационных сооружений / А.С. Москвитин, Б.А. Москвитина, Г.М. Мирончик, Р.Г. Шапиро; под ред. А.С. Москвитина. – М.: Стройиздат, 1979. – 430 с.

7.Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб. – М.: Стройиздат, 1984. – 116 с.

8.Воронов Ю.В., Яковлев СВ. Водоотведение и очистка сточных вод / учебник для вузов. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов,

2006. – 704 с.

286

ГЛАВА 12. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К КЛАССИФИКАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

12.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОТХОДОВ

Отходы – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые, не являясь конечной целью производственного процесса, образовались при получении готовой продукции или же полностью (или частично) утратили свои потребительские свойства.

Впроцессе производства и потребления образуется большое количество отходов, которые при соответствующей обработке могут быть вновь использованы как сырьедля производства промышленной продукции.

Общая масса вещества, перемещаемого человеком на поверхности планеты, достигла 4 трлн т в год. Из 120 Гт ископаемых материалов

ибиомассы, мобилизуемых в год мировой экономикой, только 9 Гт (7,5 %) преобразуются в материальную продукцию в процессе производства. Подавляющая часть этого количества – более 80 % – потребляется и входит в основные и оборотные материальные фонды и резервы всех отраслей мирового хозяйства, т.е. в основном возвращается в производство. Только 1,5 Гт составляют личное потребление людей, причем больше половины этой массы относится к нетто-потреблению продуктов питания.

Отходы возникают как в результате производственной деятельности, так и при потреблении. В соответствии с этим они подразделяются на отходы производства и отходы потребления.

Впроцессе производства образуются сточные воды и их осадки, дымовые газы, тепловые выбросы и т.п.

Отходами производства следует считать остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, образовавшиеся при изготовлении продукции

иполностью или частично утратившие свои потребительские свойства, а также продукты физико-химической или механической переработки сырья, получение которых не являлось целью производственного процесса и которые в дальнейшем могут быть использованы в народном хозяйстве как готовая продукция после соответствующей обработки или в качестве сырья для переработки [1, 19, 20].

Функционирование любого крупного города связано с ежедневным потреблением различных видов сырья и энергии и, как следствие, с образованием материальных и энергетических отходов.

288

Проблема отходов особенно актуальна для крупных городов, в которых сосредоточены многие промышленные предприятия, предприятия сферы услуг, на сравнительно небольших площадях сконцентрированы большие массивы людей. Экологическое благополучие таких городов зависит от многих факторов. К ним, безусловно, относится загрязнение атмосферного воздуха выхлопными газами автомобилей, топочными газами котельных и тепловых станций, выбросами предприятий, а также загрязнение природных водоемов сбрасываемыми в них жидкими отходами.

Отходами потребления считаются различного рода изделия, комплектующие детали и материалы, которые по тем или иным причинам не пригодны для дальнейшего использования. Эти отходы можно разделить на отходы промышленного и бытового потребления. К первым относятся, например, металлолом, вышедшее из строя оборудование, изделия технического назначения из резины, пластмасс, стекла и др. Бытовыми отходами (БО) являются пищевые отходы, изношенные изделия бытового назначения (одежда, обувь и пр.), различного рода, использованные изделия (упаковки, стеклянная и другие виды тары), бытовые сточные воды и др.

Масштабы образования отходов производства и потребления весьма значительны. Например, образование отходов в России в расчете на уровень производства и потребления в 1997 году можно оценить примерно в 2,8 млрд т в год. Более 90 % от этого объема составляли отходы добычи и обогащения полезных ископаемых. Среди других видов крупнотоннажных отходов можно выделить золошлаковые отходы тепловых электростанций (объем их образования в 1997 г. – 34 млн т), лом и отходычерныхметаллов– 23 млнт, металлургическиешлаки– 22,9 млнт, древесные отходы – 21 млн м, фосфогипс – 6 млн т, галитовые отходы – 14,6 млн т, изношенные шины– 0,7 млн т, макулатура – 1 млн т, отработанные нефтепродукты– 1,2 млн т, пиритные огарки– 1,1 млн т, сульфитные щелоки– 0,65 млн т, полимерные отходы– 0,4 млн т, стеклобой (только отходы производства) – 0,32 млн т, текстильные отходы– 0,21 млн т. Образование твердых бытовыхотходов может быть оценено в 32 млнт.

Скаждым годом количество отходов становится только больше. Классификация отходов основана на систематизации их по отраслям

промышленности, возможностям переработки, агрегатному состоянию, токсичности и т.д. В каждом конкретном случае характер используемой классификации соответствует рассматриваемым аспектам: складированию,

289

очистке, переработке, захоронению отходов, предотвращению их токсичного воздействия и пр. Каждая отрасль промышленности имеет классификациюсобственных отходов.

Классификация отходов возможна по разным показателям, но самым главным из них является степень опасности для человеческого здоровья. Вредными отходами, например, считаются инфекционные, токсичные и радиоактивные. Их сбор и ликвидация регламентируются специальными санитарными правилами.

Согласно стандарту «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» все промышленные отходы (ПО) делятся на четыре класса опасности:

–первый – чрезвычайно опасные,

–второй – высоко опасные,

–третий – умеренно опасные,

–четвертый – малоопасные.

Для примера можно привести класс опасности некоторых химических веществ, определяемый расчетным методом:

–наличие в отходах ртути, сулемы, хромовокислого калия, треххлористой сурьмы, бенз(а)пирена, оксида мышьяка и других высокотоксичных веществ позволяет отнести их к первому классу опасности;

–наличие в отходах хлористой меди, хлористого никеля, трехокисной сурьмы, азотнокислого свинца и других менее токсичных веществ дает основание отнести эти отходы ко второму классу опасности;

–наличие в отходах сернокислой меди, щавелевокислой меди, хлористого никеля, оксида свинца, четыреххлористого углерода и других веществ позволяет отнести их к третьему классу опасности;

–наличие в отходах сернокислого марганца, фосфатов, сернокислого цинка, хлористого цинка дает основание отнести их к четвертому классу опасности.

Принадлежность к классу опасности иных по химическому составу отходов можно определить расчетным методом как по летальной дозе ЛД50, так и по ПДК для данного химического вещества в почве, пользуясь математической формулой, справочной литературой (физикохимические константы, их токсичность по ЛД50 и утвержденными Минздравом России гигиеническими нормативами для химических веществ в почве.

290