2.11 Вторичные отстойники

Вторичные отстойники устанавливают после биофильтров для задержания нерастворенных (взвешенных) веществ (представляющих собой частицы отмершей биологической пленки) и после аэротенков для отделения активного ила от очищенных сточных вод. В качестве вторичных применяют горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники (см. раздел 1.1.2).

Основная масса активного ила, отстоявшегося во вторичном отстойнике, должна перекачиваться снова в аэротенк. Однако активного ила осаждается больше, чем нужно для повторного использования, поэтому его избыточное количество следует отделять и направлять на утилизацию. Избыточный ил при влажности 99,2% составляет 4 л/сут на одного жителя и имеет большую влажность, чем сырой осадок из первичного отстойника, что увеличивает общий объем осадка. Нормы проектирования канализации (СНиП 2.04.03-85) предусматривают (в зависимости от вида осадка ила или биопленки) различное время пребывания и скорость движения потока в отстойнике. Например, продолжительность отстаивания во вторичных вертикальных отстойниках, устанавливаемых после аэротенков, принимается 2 ч по максимальному расходу воды, а вертикальная скорость подъема жидкости - 0,5 мм/с, для отстойников после капельных биофильтров - 0,75 ч, а скорость подъема воды - 0,5 мм/с.

Основные отличия первичных отстойников от вторичных заключаются в следующем:

• у вторичных отстойников нет устройств для сбора и удаления жировых и других плавающих веществ;

• как правило, применяется разная система откачки осадка (илососы во вторичных отстойниках).

Работу отстойников оценивают по выносу взвешенных веществ, концентрации возвратного ила и влажности осадка. Эти показатели характеризуют его основные функции:

• отделение очищенной воды от активного ила;

• уплотнение ила.

Управление работой вторичного отстойника является очень важной задачей эксплуатирующей службы, поскольку эффективность вторичного отстаивания непосредственно влияет на ход биохимического окисления в аэротенках и в значительной мере определяет содержание взвешенных веществ в очищенной воде, т.е. потери биомассы активного ила и, соответственно, ее прирост.

Если изымать ил из вторичного отстойника больше оптимального количества, то в аэротенк возвращается избыточный объем воды, если меньше, то много осевшего ила собирается в отстойнике и снижается качество очищенной воды. Поэтому задают технологический режим работы вторичного отстойника так, чтобы уровень нахождения ила соответствовал предусмотренному проектом (как правило, это 0,5—0,75 м от дна радиального отстойника). Эффективность работы вторичного отстойника зависит от соответствия реальной гидравлической нагрузки ее проектным значениям и равномерности ее распределения, а также от своевременного непрерывного и равномерного режима удаления осадка. Своевременность удаления осадка можно контролировать по значениям дозы возвратного ила и его уровню с помощью контрольных эрлифтов.

Опыт эксплуатации московских БОС показал, что при дозе, возвратного ила 4—6 г/дм³ вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников составляет около 15 мг/дм³, при 6 г/дм³ — вынос увеличивался от 15 до 20 мг/дм³. Существенное увеличение выноса взвешенных веществ из вторичных отстойников (до 40 мг/дм³) происходит при достижении концентрации возвратного ила 8 г/дм³, которая, по-видимому, является пороговой для типовых сооружений, очищающих городские сточные воды (А.Л. Фролова, персональное сообщение).

На каждом очистном сооружении следует экспериментально установить оптимальную дозу возвратного ила» при которой максимально возможное количество ила возвращалось бы в систему очистки при обеспечении минимального выноса взвешенных веществ из вторичных отстойников.

Контролировать работу вторичного отстойника необходимо по выносу взвешенных веществ (при хорошей работе он составляет менее 10 мг/дм³), по влажности удаляемого осадка (норма 99,4—99,7%) и по содержанию растворенного кислорода. Для нормальной работы вторичного отстойника концентрация растворенного кислорода в нем должна составлять не менее 2 мг/дм³. При соблюдении этого условия возвратный ил поступит в аэротенк хорошего качества и сразу приступит к активному окислению загрязняющих веществ. Если концентрация растворенного кислорода во вторичном отстойнике меньше 0,5 мг/дм³, происходит гниение и всплывание ила на поверхность отстойника, ухудшается состояние возвратного ила и нарушается работа регенераторов.

Кислород участвует не только в дыхании организмов, он отводит продукты метаболизма и токсины (во вторичном отстойнике эти продукты аккумулируются в хлопьях при неудовлетворительном окислении загрязнений в аэротенках). Потребление кислорода во вторичных отстойниках меньше, чем в аэротенках, так как нагрузка на ил невелика. Однако в случае промстоков (с большой концентрацией загрязняющих веществ в виде суспензий и коллоидов, которые адсорбируются илом и плохо окисляются в аэротенках) при условии залеживания ила во вторичном отстойнике загрязняющие вещества продолжают окисляться в нем, при этом токсины и продукты анаэробного распада и метаболизма во вторичных отстойниках отводятся плохо, и ил загнивает.

Следовательно, степень рециркуляции ила из вторичного отстойника в случае промышленных токсичных сточных вод должна определяться только скоростью оседания ила во вторичном отстойнике, что обеспечит минимальный период нахождения ила в бескислородных условиях.

Вторичные отстойники принципиально отличаются от первичных по свойствам веществ, в них отстаивающихся. Если в первичных отстойниках осадок может некоторое время лежать без загнивания, то во вторичных даже небольшое залеживание осадка дает гниение и ухудшение режима аэрации по всей системе. Гниющий возвратный ил расстраивает систему очистки и в результате ее эффект существенно снижается.

Поэтому система удаления ила из вторичных отстойников должна предусматривать работу в условиях ежедневных пиковых нагрузок, а не среднесуточных

и осуществляться круглосуточно, а не периодически, что иногда допускается в целях экономии электроэнергии.

Контролировать нагрузки по взвешенным веществам на вторичные отстойники необходимо по дозе активного ила в поступающей в них воде. Оптимально, если доза ила в поступающей из аэротенка воде составляет не более 1,5—2,0 г/дм³. Тогда вынос взвешенных веществ.из вторичного отстойника составит от 5 до 10 мг/дм³ при прочих благоприятных условиях.

Формулы расчета основных параметров работы вторичных отстойников следующие:

Время пребывания сточных вод в отстойниках (t ч):

где

W — объем зоны отстаивания одного отстойника (или сумма объемов зон от стаивания всех работающих конструкций), м3;

q — часовой расход сточных вод на один отстойник (или на все работающие), м³/ч.

Расчетное время пребывания сточных вод в отстойниках должно соответствовать проектному, которое, как правило, составляет 1,5—2,0 часа. Следует помнить, что время концентрации ила в отстойниках значительно меньше (свойство плотных оседающих частиц), поэтому при удовлетворительном режиме возврата активного ила из вторичных отстойников в аэротенки его время пребывания составляет не более 30—40 мин. При увеличении времени пребывания активного ила во вторичных отстойниках он не выдерживает залежей, начинает загнивать и гибнуть от своих метаболитов.

Гидравлическая нагрузка на вторичный отстойник N, М3/(м2°ч), определяется по формуле:

где Р — площадь рабочей поверхности отстойника (), м2.

Пример. W (объем зоны отстаивания в одном отстойнике) — 4580 м3, всего в работе два отстойника; q (часовой приток сточных вод) — 3965 м3/ч; радиус отстойника — 10,6 м. Тогда время пребывания сточных вод в отстойнике:

а гидравлическая нагрузка

При нестабильном иловом индексе гидравлическую нагрузку на вторичные отстойники правильно рассчитывать с учетом илового индекса, выноса ила, концентрации ила в выходящей из аэротенков воде и типа отстойников:

где К — коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников — 0,4, вертикальных — 0,35, вертикальных с. периферийным выпуском — 0,5, горизонтальных — 0,45;

Н — глубина проточной части в отстойнике, м;

I — иловой индекс в выходящей из аэротенков воде, см³/г;

а — доза ила в выходящей из аэротенков воде или в сборном канале, г/дм³;

b — содержание взвешенных веществ в очищенной воде после вторичных отстойников, мг/дм3.

Пример. К - 0,4, Н - 6м, а -1,5 г/дм³, I - 100 см³/г, b - 15 мг/дм³.