Аэротенк

(21 емои аэр осами ционнымиции с и ми, имеения,рубоп ическ(46 щими концевые введенные в в ые часерхние расш ных колонн,ныи с всась 7 общающимисякными патрубой кромкой,роводами, срами перепуенной выходкрепленнойсмесительнуилоуловитодольной особразованиеельных каме шими т(53 (56 У 4 а а ство СССР1972,во СССРС 02 ЕЗ 1 с2 ками со шарнирно сообшающ активато жен вдол аэротенк ных выте ним крышкои камеру с ре тель 3ель располорезервуарам двухкоридорр, в днище секционирои ь и т выполи оул торые ухк дорных в щены с в ния жидк обводные влению дви этих каме орым по н сти корид ро но и жидкости прилительному лотку на, расположенсто лот к распреыполнены соедине и зирован 2, Аэр щ и й с енк по п. 1, о ттем, что он сна пределителем возд рпус в форме обра нолитным сердечни и ч жен ди а, соого кретным ра держащим к конуса с м ом, ва ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБ СКОМУ СВИДЕТЕПЬС Р 12 02 Г /02, /2,1982.(54)(57) 1. АЭРОТЕНК, содержащи резервуар, разделенный перегородками на смесительную и вытеснительные камеры, распределительные и обводные лотки сточной воды и реагента, мелкопузырчатые диспергаторы постоянной интенсивности, реактиваторы, илоуловитель с иловыми эрлифтами, соединенный трубопроводами с воздушными нагнетателями базисной аэрации и нагнетателем кислородсодержащего газа управляемой аэрации, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса очистки сточных вод путем сокращения его продолжительности и уменьшения энергозатрат при одновременном улучшении качества очищенной воды, он снабжен противоточными колоннами переменного сечения с расширенной верхней частью, установленными в начале смесительной камеры и недоходящими до ее дна, прикрепленными к верхним кромкам колонн зонтами с гидрозатворами, в верхних расширенных частях колонн выполнены входные отверстия, в центральные части колонн введены диспергаторы нагнетателя кислородсодержащего газа управляемой аэрации, рециркуляфые иловые приямки, в к ены иловые эрлифты с в опроводами, при этом л а установлены в начале теснительных камер и соо ные выше уровня подачи сточных водв аэротенк и сообщающие их с реактиваторами, кроме этого, нагнетателькислородсодержащего газа снабжен аккумулирующей емкостью, через которуюон присоединен к системе управляемойаэрации, а также трубопроводами,сообщающими емкость с противоточнымиколоннами и имеющими редукторы и управляемые клапаны пропорциональноголом и приводом дискретного вращения,а также с соединительной полостью вформе колена под прямым углом, сообщенной нижней частью, имеющей уплот 1382824нительную вставку, с трубопроводомбазисной аЭрации, а верхней частью -с воздушными требопроводами иловыхэрлифтов.Изобретение относится к биологической очистке бытовых и промышленных сточных вод активным илом.Известен аэротенк для очистки сточных вод активным илом с использованием технического кислорода для аэрации (окситенк), содержащий зоны аэрации и илоотделения, заключенные в герметический напорный корпусНедостатками такого аэротенка являются значительные потери технического кислорода в атмосферу в период продувки системы, ингибирование процесса биохимического окисления загрязнений сточных вод, связанное с перенасыщением рабочей среды газообразными продуктами метаболизма, например углекислым газом, перерасход энергоресурсов в натурных условиях работы, вызываемый инертной реакцией системы на динамично изменяющиеся нагрузки, а также сложность конструкции илоотделителя, снижающая надежность работы сооружения и затрудняю 10 20 щая его эксплуатацию.Известен также аэротенк, снабженный распределительным и обводными, сообщающимися с аэротенком посредством оконлотками сточной воды и реагента, мелкопузырчатыми диспергаторами постоянной интенсивности, разделенный перегородками на смесительную и двухкоридорные вытеснительные зоны, реактиваторы, илоуловитель с иловыми эрлифтами, соединенный трубо 35 проводами с воздушными нагнетателями базисной аэрации и нагнетателем кислородсодержащего газа управляемойаэрации,40Известный аэротенк обеспечиваетпроведение управляемых окислительныхпроцессов очистки сточных вод приодновременном снижении энергозатрат 23,Недостатками его являются необходимость подачи значительных количеств воздуха системои управляемои аэрации для обеспечения процесса растворенным кислородом и создания мощных рециркуляционных потоков иловой смеси и ступенчатое регулирование управляемой аэрации по кислороду, исключающее возможность ее плавного управления в соответствии с колебаниями притока. Кроме того, конструкция днища илоуловителя, выполненная в виде серии глубоких конусных приямков, удорожает строительство сооружения, особенно в мокрых грунтах.Цель изобретения - повышение экономичности процесса очистки сточных вод путем сокращения его продолжительности и уменьшения энергозатрат при одновременном улучшении качества очищенной воды.Поставленная цель достигается тем, что аэротенк, содержащий резервуар, разделенный перегородками на смесительную и вытеснительные камеры, распределительные и обводные лотки сгочной воды и реагента, мелкопузырчатые диспергаторы постоянной интенсивности, реактиваторы, илоуловители с иловыми эрлифтами, соединенный трубопроводами с воздушными нагнетателями базисной аэрации и нагнетателем кислородсодержащего газа управляемой аэрации, снабжен противоточными колоннами переменного сечения, установленными в начале смесительной камерыи не доходящими до ее дна, с входными отверстиями в верхних расширяющихся частях, к наружным кромкам которых прикреплены зонты с гидрозатворами, причем в сужающиеся центральные части противоточных колонн введены диспергаторы нагнетателя кислородсодержащего газа управляемой аэрации, и рециркуляционными насосами управляемой аэрации, напорные трубопроводы которых с концевыми коническими сужениями введены в верхние расширяющи 1382824еся части противоточных колонн, а всасывающие трубопроводы - в реактиваторы, при этом аэротенк снабжен расположенными в продольных перего 5 родках смесительной зоны в начале и в конце реактиваторов перепускными патрубками, выходная часть которых имеет скос под углом 60-80 и снабжена свободно падающей крышкой, шарнирно закрепленной в верхней части перепускных патрубков. Днище илоуловителя, образованного двумя наклонными под углом 45-60 стенками, расположенными по продольной оси собственно аэротенка с дополнительным образованием зон вытеснения, выполнено секционированным в виде иловых приямков с введенными в каждый иловой приямок иловыми эрлифтами, к нижней части которых присоединены воздушные трубопроводы. Кроме того, лотки реагента, установленные в начале двухкоридорных вытеснительных зон, сообщены с вторым по ходу движения жидкости ко ридором, а обводные лотки сточной воды, присоединенные к распределительному лотку, сообщаются с реактиваторами посредством окон, расположенных выше уровня окон подачи сточных вод в аэротенк, помимо этого нагнетатель кислородсодержащего газа присоединен к системе управляемой аэрации через напорную аккумулирующую емкость, к которой в свою оче,редь присоединены трубопроводы, сооб щающиеся с противоточными колоннами и снабженные редуктором и управляемыми клапанами пропорционального дозирования,Кроме этого, аэротенк снабжен дискретным распределителем воздуха, сообщающимся с присоединенными к нижним частям иловых эрлифтов воздушными трубопроводами и содержащим при 45 жимные устройства и конический коро пус (угол конусности 8-12 ) с монолитным сердечником и соединительнойо полостью в форме колена с углом 90 нижняя часть которой соединена с воздушным трубопроводом баэисноич 50 аэрации через уплотнительную вставку,. а верхняя посредством вала - с приводом дискретного вращения.На фиг. 1 изображен аэротенк, вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на 55 фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг1; на фиг. 4 - узел 1 на фиг. 1; на . фиг. 5 - узелна фиг. 1. Аэротенк содержит прямоугольный корпус аэротенкаснабженный распределительным лотком 2 сточной воды, присоединенным к ободным лоткам 3 с окнами 4 и 5, расположенными на разных уровнях, и лотками 6 реагента, перегородки 7 разделяющие аэротенк на смесительную 8 и двухкоридорные вытеснительные 9 зоны,реактиваторы 10, илоуловитель 11 с иловыми эрлифтами12, оборудованный мелкопузырчатыми диспергаторами 13 постоянной интенсивности и соединенный воздушными труббпроводами 14 с воздушными нагнетателями 15 базисной аэрации и трубопроводами 16 кислородсодержащего газа, снабженными редуктором 17 и управляемыми клапанами 18 пропорционального дозирования, с нагнетателем 19 кислородсодержащего газа управляемой аэрации через напорную аккумулирующую емкость 20, Аэротенк содержит также противоточные колонны 21 переменного сечения, установленные в начале смесительной эоны и не доходящие до ее дна, с входными отверстиями 22 в верхних расширяющихся частях, к наружным кромкам которых прикреплены зонты 23 с гидрозатворами, причем в сужающиеся центральные части противоточных колонн введены диспергаторы 24 нагнетателя кислород- содержащего газа управляемой аэрации, а в верхние расширяющиеся части концевые конические сужения 25 напорных трубопроводов 26 рециркуляционных насосов 27 управляемой аэрации, всасывающие трубопроводы 28 которых присоединены к реактиваторам, перепускные патрубки 29, расположенные в продольных перегородках смесительной зоны в начале и конце реактива- торов, входная часть которых имеет скос под углом 60-80 и снабжена сво 0бодно падающей крышкой 30 с шарнирным закреплением 3 в верхней части перепускных патрубков, илоуловитель, днище которого, образованное двумя наклонными стенками 32 под углом 45-60 с дополнительным выделением зон вытеснения, выполнено секционированным в виде иловых приямков 33 с введенными в каждый иловой приямок иловыми эрлифтами, присоединенными к илоотводным лоткам 34, сообщающимися в свою очередь через впускные окна 35 с реактиваторами, лотки реагента, установленные в начале двух 1382824коридорных вытеснительных зон и сообщающиеся с вторым по ходу движения жидкости коридором посредством отверстий 36; дискретный распределитель 37 воздуха, содержащий прижим ные устройства 38 и конический корпус 39 с монолитным сердечником 40 и соединительной полостью 41 в формеоколена с углом 90 , нижняя часть которой соединена с воздушным трубопроводом базисной аэрации через уплотнительную вставку 42, а верхняя - посредством вала с приводом 43 дискретного вращения, успокоительную перегородку 44, водослив 45, а также выпускное отверстие 46 сточной воды и илоуплотнитель 47.Аэротенк работает следующим образом. 20Сточные воды по распределительному лотку 2 сточных вод и обводным лоткам 3 через окна 4 поступают в смесительную зону 8, где смешиваются с активным илом, поступающим из реактиваторов 10 через расположенные в начале реактиваторов перепускные патрубки 29, свободно падающие крышки которых открыты, а свободно падающие крышки перепускных патрубков, расположенных в конце реактиваторов, закрыты за счет некоторого повышения уровня жидкости в реактиваторах по сравнению с уровнем жидкости в смеси- тельной зоне. Образовавшаяся иловая смесь аэрируется мелкопузырчатыми диспергаторами 13 постоянной интенсивности, соединенными воздушными трубопроводами 14 с воздушным нагнетателем 15 базисной аэрации. В процессе аэрации и движения смеси сточных вод с активным илом происходит растворение кислорода атмосферного воздуха, обеспечивающее аэробное биохимическое окисление загрязнений микроорганизмами активного ила.В илоуловителе 11, рассчитанном на 30-40-минутное время отстаивания, основная масса активного ила концентрируется в иловых приямках 33, откуда иловыми эрлифтами 12 перекачивается в илоотводные лотки 34, а оттуда через впускные окна 35 - в реактива- торы, осуществляя их зарядку.При заданном фиксированном положении монолитного сердечника 40 дискретного распределителя 37 воздуха сжатый воздух системы базисной аэрации поступает в соединительную полость 41 и оттуда - к иловым эрлифтам: первому, четвертому, седьмомуи т.д., включая их в работу, Через.10-20 мин привод 43 дискретного вращения совершает поворот сердечникадискретного распределителя воздухаона 120 и фиксирует соединительнуюполость в следующем рабочем положении, включая эрлифты: второй, пятый,восьмой и т,д. Через следующие 1 О 20 мин в работу аналогичным образомвключаются эрлифты: третий, шестой,девятый и т.д. Данная конструкцияилоуловителя в сочетании с принципомдискретного регулирования работыиловых эрлифтов позволяет получатьвысококонцентрированную смесь возвратного ила за счет ее гравитационного самоуплотнения в иловых приямках, защищенных от взмучивающего действия горизонтального потока жидкости, а попеременный отбор уплотненного ила из иловых приямков сводитк минимуму разрыхление структуры илового слоя во время работы эрлифтов,практически полностью исключая эжекцию слабоконцентрированной иловойсмеси,Частично осветленную жидкость, содержащую избыточный активный ил в количестве 1 ОЕ от его начальной концентрации, направляют в двухкоридорные вытеснительные зоны 9, куда вслучае необходимости по лоткам 6 ре-агента подают раствор реагента длявыделения из сточной жидкости биогенных элементов, например фосфора.В вытеснительных зонах происходитпроцесс биохимического доокисленияостаточных загрязнений, а также улучшение седиментационных свойств избыточного активного ила за счет барботажа мелкопузырчатыми диспергаторами13 постоянной интенсивности и нагнетателями 15 базисной аэрации. Таккак концентрация активного ила в вытеснительных зонах минимальна (100150 мг/л), то эффект от примененияреагентов может быть достигнут приего дозах, в несколько раз меньших,чем обычно. Скоагулированную взвесьвместе с очищенной сточной водой че-рез выпускное отверстие 46 направляют в илоуплотнитель 47, осветленнаявода из которого поступает на дальнейшую обработку или обеззараживание,а уплотнительный избыточный ил - наутилизацию. В данном режиме работыаэротенка, т,е, при сравнительно небольших нагрузках на сооружение, количество возвратного ила составляет в среднем 507 от расхода поступающих сточных вод, интенсивность базисной аэрации не превышает 3,5-5,0 м воздуха/м поверхности аэротенка, что2при концентрации, активного ила в смесительной зоне 1-1,5 г/л достаточно для обеспечения окислительных потребностей процесса, а также для поддержания активного ила во взвешенномсостоянии при минимальном уровне энергетических затрат. 15В период увеличения притока сточных вод при соответственном повышении уровня жидкости в обводных лотках 3 происходит ее поступление помимо смесительной зоны в реактиваторы 10 через окна 5, что обеспечиваетначальное обескислороживание иловойсмеси перед включением управляемойаэрации. В следующий момент производят включение одного из рециркуляционных насосов 27, обеспечивающегозабор обескислороженной иловой смесииз соответствующего реактиватора потрубопроводу 28 и подачу ее по трубопроводу 26 в первую группу противоточных колонн 21, примыкающих к данному реактиватору. При этом за счетнекоторого повышения уровня жидкостив смесительной зоне по сравнению суровнем жидкости в реактиваторах происходит открытие свободно падающейкрышки 30 перепускных патрубков 29,расположенных в конце реактиваторов,при одновременном закрытии падающих 40крышек перепускных патрубков, расположенных в начале реактиваторов,вследствие чего за счет сработки реактиваторов происходит увеличениерабочей дозы активного ила в смесительной зоне до 3-4 г/л при работепервой группы противоточных колонн,и до 4-6 г/л при работе двух групппротивоточных колонн, Рециркуляционные насосы 27 высокой производительности и небольшого (5-10 м) напора,например, осевого или пропеллерноготипа обеспечивают быстрое установление в смесительной зоне необходимойконцентрации активного ила за счетподачи циркуляционного расхода, в3-5 раз превышающего расход поступающих сточных вод. Включение в работувторой группы противоточных колонн.производят аналогичным образом в случае залповых поступлений сточных вод.Одновременно с включением одногоили двух рециркуляционных насосовпроизводят открытие одного или двухуправляемых клапанов 18 пропорционального дозирования и кислородсодержащий газ, например техническийкислород, предварительно с помощьюнагнетателя 19 накопленный в напорной аккумулирующей емкости 20, поступает по трубопроводу 16 к диспергаторам 24, расположенным в сужающихся центральных частях противоточных колонн 21,Быстрое окисление поступающих загрязнений в периоды увеличенного притока сточных вод достигается за счетсоздания мощных рециркуляционных потоков илоной смеси, осуществляющихнаправленное изменение гидродинамической структуры потока в смесительной зоне от режимов, близких к идеальному вытеснению, до режимов смешения, что, в свою очередь, обеспечивает равномерное распределение подаваемой нагрузки по всему объемусооружения, исключая таким образомлокальное ингибирование процесса избытком питания. При этом активныйил, многократно проходя через рециркуляционные насосы, приобретает измельченную (гомогенизированную)структуру илового хлопка, что резкосокращает диффузионные сопротивленияпри ассимиляции органических загрязнений микробиальной клеткой, ускоряяокислительные процессы в несколькораз.Пузырьки кислородсодержащего газа,стремясь подняться в верхнюю частьпротивоточной колонны, встречают лротивоточный удар компактной струи подаваемой жидкости, дробятся на болеемелкие и интенсивно растворяются. Помере растворения кислорода размерыотдельных пузырьков, архимедова (выталкивающая) сила и скорость их подьема уменьшаются, вследствие чего происходит их постепенное опускание внижнюю расширяющуюся часть противоточной колонны, где они витают дополного растворения. Таким образом,весь объем противоточной колонныучаствует в процессе растворения,причем в верхней ее части витают пузырьки, возраст которых ниже возраста пузырьков, витающих в нижней час 9 1382824ти противоточной колонны. При этом высокий эффект массопередачи в верхней части колонны стимулируется турбулентностью потока жидкости, а в5 нижней части - увеличением суммарной поверхности контакта водо-воздушной среды и гидростатического давления столба жидкости в колонне.Использование противоточного режима растворения технического кислорода, а также высокое парциальное давление кислорода на границе газ - жидкость обеспечивает поддержание концентрации растворенного кислорода в жидкости на уровне 15-20 мг/л, что позволяет получить дополнительный каталитический эффект в процессах окисления.Контроль за подачей кислородсо держащего газа в противоточных колоннах осуществляется по показаниям датчиков растворенного кислорода, установленных в конце смесительной зоны, импульс от которых поступает 25 к исполнительным механизмам управляемых клапанов 18 пропорционального дозирования, в результате чего обеспечивается плавное регулирование окислительной способности управляемой аэрации. При необходимости временной подачи сравнительно больших количеств кислородсодержащего газа весь рабочий объем противоточной колонны может быть временно заполнен и начина 135 ется вынос газовых пузырьков за ее пределы. В данном случае проскок кислорода ликвидируется за счет его улавливания зонтом 23 с гидрозатвором и вторичного эжектирования (эжек ционного вовлечения) через входные отверстия 22 и противоточную колонну, что обеспечивает использование кислородсодержащего газа, близкое к 100%, в широком диапазоне варьирования его расходов.Таким образом, аэротенк предлагаемой конструкции позволяет осуществлять управляемые окислительные процессы высокоэффективной очистки сточных вод в условиях значительных увеличений нагрузок на сооружение за счет создания мощных рециркуляционных потоков иловой смеси, осуществляющих направленное изменение гидродинамической структуры потока в смеси- тельной зоне от режимов, близких к идеальному вытеснению, до режимов смешения, что в свою очередь обеспечивает равномерное распределение подаваемой нагрузки по всему объему сооружения, исключая таким образом локальное ингибирование процесса избыткомпитания, за счет возможности изменения рабочих концентраций и регенерированного активного ила в аэротенке от 1,0-1,5 г/л до 4,0-6,0 г/л, т.е. в 4-6 раз, за счет возможности изменения размеров илового хлопка в сторону его измельчения в смеси- тельной зоне для улучшения условий массопередачи и укрупнения его в вытеснительных зонах для улучшения седиментационных свойств избыточного активного ила, за счет увеличения рабочего объема аэротенка и одновременно длины пробега очищаемой сточной жидкости в 2-3 раза в период сработки реактиваторов, а также за счет обеспечения степени использования технического кислорода,близкой к 100%, при поддержании в смесительной зоне концентраций растворенного кислорода 15-20 мг/л, интенсифицирующих процесс биохимического окисления.Указанные технологические возможности аэротенка предлагаемой конструкции позволяют сократить продолжительность процесса очистки в несколько раз при соответствующем сокращении рабочего объема и уменьшении расхода электроэнергии на 30-50% в условиях глубокой биологической очистки сточных вод.382824 Составитель Л. Сухановактор Н. Яцола Техред Л.Сердюкова Решетни ррек з 1260/2ВНИИП 13035,роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4 ираж 8 Госуд делам осква 4 Подписноерственного комитета СССРзобретений и открытийЖ, Раушская наб., д, 4/5