Аэробные стабилизаторы

4.1. Аэробные стабилизаторы предназначены для обработки органических осадков с целью предупреждения загнивания и улучшения водоотдающих свойств осадков перед последующей обработкой и хранением.

Повышение устойчивости осадков к загниванию при аэробной стабилизации достигается биохимическим окислением части органического вещества осадка в результате жизнедеятельности аэробных микроорганизмов.

По сравнению с анаэробным сбраживанием процесс аэробной стабилизации более прост в конструктивном оформлении, не взрывоопасен, более устойчив к изменению качественного состава осадков. Кроме того, аэробно-стабилизированные осадки имеют лучшие водоотдающие свойства, что упрощает и удешевляет их последующую обработку.

Для станций аэрации производительностью до 50 тыс. м³/сут аэробная стабилизация, как правило, экономичнее анаэробного сбраживания, даже при условии утилизации газа брожения. Применение аэробной стабилизации для станций аэрации производительностью более 50 тыс. м³ в сут сточных вод требует технико-экономического обоснования.

Аэробные стабилизаторы могут использоваться в различных технологических схемах. Они рекомендуются для обработки избыточного активного ила или смеси его с осадком первичных отстойников.

Активный ил может подаваться в стабилизатор из вторичных отстойников, регенераторов или уплотнителей. В последнем случае из условий сохранения биологической активности ила продолжительность гравитационного уплотнения не должна превышать 6 ч. Во избежание образования застойных зон целесообразно использовать уплотнители с илоскребами и перемешивающими устройствами. Концентрация активного ила, подаваемого в аэробный стабилизатор, не должна превышать 20 г/л, оптимальная концентрация - 10-15 г/л.

Концентрация смеси ила и осадка в стабилизаторене должна превышать 25-27 г/л, оптимальная 15-20 г/л.

4.2. Параметры процесса аэробной стабилизации зависят от состава и соотношения активного ила и осадка первичных отстойников в стабилизаторе,их концентрации, температуры.

Для стабилизации рекомендуется применять сооружения типа аэротенков-вытеснителей. Продолжительность аэробной, стабилизации t_sa, сут, рассчитывается по следующим формулам:

при стабилизации активного ила

; (127)

для активного ила городских сточных вод константы имеют следующие значения: V_mu = 28,57 г/(л/сут); K₃ = 30 г/л; = 0,0576 л/г;

при стабилизации смеси активного ила и осадка первичных отстойников (принимается не менее 4 сут при t 20°C),

(128)

для осадков городских сточных вод константы имеют следующие значения: V_m = 11,27 г/л, сут; К₃ = 13,3 г/л; = 2г/л;

; (129)

. (130)

Расчет емкости стабилизатора производитсяна среднюю зимнюю температуру осадков в сооружении (для климатических условий средней полосы Т = 12-14°С).

Удельный расход воздуха на стабилизацию рассчитывается по формуле (131), которая аналогична (61) СНиП 2.04.03-85;

. (131)

Удельный расход кислорода на стабилизацию составит для:

активного ила q_sa = 0,25-0,3 кг/кг;

осадка первичных отстойников q_sset = 1-1,2 кг/кг;

смеси ила и осадка

. (132)

Отношение беззольной части первичного осадка к беззольной части ила в исходной смеси рассчитывается по формуле

. (133)

Концентрация беззольной части осадка, С_s, кг/м³, в стабилизаторе рассчитывается по формуле

(134)

4.3. Конструкции аэробного стабилизатора должны обеспечивать проведение процесса в оптимальных условиях, т. е. изменение продолжительности стабилизации при изменении физико-химических характеристик осадков. Это может быть достигнуто отключением ряда изолированных секций стабилизатора, использованием стабилизатора переменного объема (например, типовые решения НПИ Союзводоканалпроект, Т-2636, 1982 г.).

Аэрация осадков в стабилизаторе производится при помощи фильтросных элементов или дырчатых труб, количество и расположение которых должно обеспечивать необходимую интенсивность аэрации и перемешивания. Применение механической и пневмомеханической аэрации не рекомендуется, так как ухудшает структуру и водоотдающие свойства осадка.

Распределение воздуха по длине стабилизатора должно быть неравномерным и может ориентировочно определяться по табл. 49.

Таблица 49

* После косой черты указана интенсивность аэрации, принятая для расчета суммарного расхода воздуха на стабилизацию.

Из условий перемешивания интенсивность аэрации должна составлять не менее 5 м³/(м^2.ч), для активного ила и не менее 6 м³/(м^2.ч) для смеси ила и осадка.

Пример расчета аэробного стабилизатора активного ила

4.4. Стабилизируется ил после уплотнения до концентрации 20 г/л при температуре 13 °С. Продолжительность аэробной стабилизации рассчитывается по формуле (127)

t_sa = (30+20)(1+0,0576×20)×1,08^(20-13) = 5,8, или 6 сут.

Удельный расход воздуха рассчитывается по формуле (131), где К₁ = 0,75; К₂ = 2,08; K_Т = 1; К₃ = 0,85; C_o = 2 мг/л. Глубина стабилизатора 3 м.

Расчет производится для летней температуры ила, при которой растворимость кислорода минимальна.

Для 20°С по формуле (63) п. 6.157 СНиП 2.04.03-85 определим С_т = 9,17 мг/л. Затем, подставляя в формулу С_т получим, мг/л:

С_а = 9,17 = 10,5.

Приняв для ила q_sa = 0,25 кг/кг. По формуле (134) С_s = 20(100-25) = 15 кг/м³. По формуле (131)

q_s = 332,7 м³/м³.

При общей продолжительности стабилизации 5,8 сут пребывание ила в одном коридоре четырехкоридорного сооружения составляет 34,8 ч.

Удельный расход воздуха в последнем коридоре по табл.49 должен быть равен 8% общего расхода воздуха, т. е. 332,7^.0,8 = 26,6 м³/м³, тогда интенсивность аэрации составит: I_n = (26,6^.3)/34,8 = 2,29 м³/(м²ч), что ниже рекомендуемой величины, поэтому ее следует увеличить до 5 м³/(м²ч), Аналогичный расчет произведен для третьего коридора стабилизатора. Данные расчетов сведены в табл. 49.

Пример расчета аэробной стабилизации смеси избыточного активного ила из вторичных отстойников и осадка первичных отстойников городских сточных вод, соотношение по сухому веществу 1: 1.

4.5. Исходные данные для расчета. Вариант 1.

Количество ила 10 т/сут; концентрация С_а = 6 г/л; зольность S = 25 %; расход Q_n = 1666,7 м³/сут.

Вариант 2. Количество осадка 10 т/сут, концентрация C_set = 50г/л, зольность S_set = 28 %; расход Q_mud = 200 м³/сут.

Продолжительность стабилизации при13°С рассчитывается по формуле (128)

t = =(13,3+5,4)(1+2×5,4)1,08^(20-13) = 6,2 сут;

где по формуле (129)

C_sa = 5,4 г/л;

по формуле (130)

C_sset = 5,4г/л.

Отношение органического вещества первичного осадка к органическому веществу активного ила в стабилизируемой смеси рассчитывается по формуле (133)

B = 0,96.

Удельный расход кислорода рассчитываетсяпо формуле (132) при q_sa = 0,25 кг/кг; q_sset = 1,1 кг/кг; S = 25%; S_set = 28 %.

q_so = 0,67кг/кг.

При тех же исходных данных для аэрации, что и в предыдущем примере, по формуле (134)

C_s = 7,87 кг/ м³.

По формуле (131) удельный расход воздуха составит

q_s = 467,8 м³/м³.

В последнем коридоре (четвертом) стабилизатора по табл. 49 удельный расход воздуха составляет 467,8×0,08 = 37,43 м³/м³.

При времени пребывания в коридоре 37 ч интенсивность аэрации достигнет

I_a = 3,03 м³/(м^2.ч),

что меньше допустимой величины [равной 6 м³/(м²×ч)], ее следует увеличить с соответствующим увеличением суммарного расхода воздуха на процесс.