Двухъярусные отстойники (Эмшеры).

Применяются для отстаивания сточной воды , сбраживания и уплотнения выпавшего осадка . Применяются для станций с расходом до 10 тыс. м³/сутки .

t⁰ = 10...15⁰С ; время созревания осадка - 60...120 дней ; задерживается 50-40% С_ВЗВ ; распад по беззольному веществу - 40% ; Р_{УПЛ. ОС.} = 90% .

м

Расчет двухъярусных отстойников.

1. Осадочный желоб рассчитывается как горизонтальный отстойник :

а) задавшись продолжительностью пребывания =1,5 часа и высотой желоба h (1,2...2,5м), определяют скорость выпадения взвешенных веществ .

U₀ = ;

б) по табл. СНиП, в зависимости от Сопределяют Э выпадения взвешенных веществ (Э = 60...65%) ;

в) определяют объём желобов

W_ж= ;

г) определяют площадь живого сечения одного желоба

или ;

q - расчетный расход , м³/с;

t - продолжительность пребывания воды в желобе , с ;

b - ширина желоба , м ;

h₁- высота цилиндрической части ;

h₂- высота конической части ;

L - длина желоба , м ( по известному диаметру) ;

n - число двухъярусных отстойников ;

n_ж- число желобов в отстойнике .

Пространство не занятое желобами покрывается коркой , которая в зимнее время утепляет сооружения , но достигая большой толщины мешает правильной его работе , поэтому корку периодически необходимо разбивать .

Площадь поверхности не занятая желобами должна быть не > 20% общей площади . Объём септической части, приходящейся на одного человека , принимается в зависимости от средней температуры в зимнее время .

Средне зимняя t ст.вод	6	7	8,5	10	12	15	20
Объём септической камеры , л /на одного жителя WИЛ	110	95	80	65	50	30	15

Общий объём септической камеры :

W_ОБЩ = W_ИЛ N_ПР

N_ПР - приведенное число жителей .

Угол наклона конической части иловой камеры = 30⁰ и более (как показала практика).

Высота конической части :

h_КОН = 0,29 D - 0,2 tg30⁰ 0,29 D - 0,12

Зная высоту конической части и D можно найти :

h_ЦИЛ = ;

Общая высота двухъярусного отстойника :

H = h₁+h₂ + h₃ +h_КОН +h_ЦИЛ +h₄ .

h₃ - нейтральный слой между гнилостной камерой и щелью желоба (0,5м);

h₄ - возвышение борта отстойника над поверхностью воды (0,5 м ) .

Двухъярусные отстойники могут быть ж/бетонные,кирпичные, деревянные (временные) .

Кирпичные - для малых установок;типовой отстойник (Союзводоканал проект ) 6; 9 и 12 м.

Недостатки : большой объём септической части , большая глубина ( невыгодно при высоком уровне грунтовых вод ) .

Метантенки.

Сбраживание - это процесс минерализации органического вещества - применяется для стабилизации осадков и получения биогаза . При сбраживании в анаэробных условиях органическое вещество распадается с образованием основных конечных продуктов - метана (СН₄ ) и двуокиси углерода (СО₂ ) . Условно принято , что распад происходит в две фазы :

Гидролиз сложных органических веществ , при этом образуются жирные кислоты , спирты , альдегиды и др. - кислое брожение .

Метановое брожение - превращение промежуточных веществ в метан , углекислоту, карбонатные и бикарбонатные соли - щелочное брожение .

Процесс сбраживания зависит от : t⁰ , дозы загрузки , влажности осадка .

Максимальные дозы загрузки приведены в СНиП т. 59 .

При сбраживании осадков распад органического вещества составляет - 25...53% . Сухое вещество осадка уменьшается до 30% , влажность повышается на 1,4...1,6 % .

Анаэробные процессы нарушаются при: увеличении суточной дозы загрузки , изменении температурного режима , поступлении токсичных веществ /ионов тяжелых металлов, соединений мышьяка , меди , хрома , а также органических веществ трудно поддающихся разложению (например СМС)/ . Выход газа колеблется от 5 до 20 м³ на 1 м³ смеси , в зависимости от химического состава сбраживаемой смеси .

Газ , в основном , образуется из жиров , белков и углеродов , которые составляют 80...85% общего количества органических веществ . Наибольшее количество газа образуется при распаде жиров .

Например при сбраживании активного ила выход газа ниже т.к. в нем меньше жиров и углеводов .

Процесс сбраживания характеризуется : составом и объёмом выделяющегося газа , щелочностью иловой воды и процентом распада органических веществ осадка .

Газ имеет следующий состав , в процентах :

метан - 60 - 70 % ;

СО₂ - 16 - 34 % ; N₂ - 0 - 3 % ; Н₂ - 0 - 3 % ;

кислород - 0,4% ; СО - 2...4 % .

При нормальном процессе сбраживания иловая вода имеет следующие показатели : рН>7, щелочность 65...90 мг-экв /л , NH₄ - 400...820 мг/л , жирных кислот 4...10 мг-экв/л .

Существуют 2 режима сбраживания : мезофильный (33⁰ ) и термофильный (55⁰) .

Термофильный режим имеет преимущества в санитарном отношении т.к. обеспечивает дегельминтизацию осадка , кроме того дозы загрузки при термофильном режиме в 2 раза выше , т.о. можно сократить объём метантенка , а значит , и капитальные затраты на их строительство . Однако , сбраживание в термофильных условиях требует большего расхода тепла , которое не покрывается выделяемым газом, кроме того осадки после термофильного сбраживания хуже отдают воду и требуют более глубокой подготовки к механическому обезвоживанию .

Преимуществом мезофильного сбраживания является возможность обеспечения процесса теплом при сжигании газов брожения .

Газ из метантенков выделяется неравномерно , поэтому , для его сбора , хранения и последующего использования применяются мокрые газгольдеры (теплотворная способность - 21 МДж/м³ ) .

Подогрев осадка в метантенках может осуществляться :

горячей водой или острым паром циркулирующим в теплообменниках (применяются для метантенков небольших размеров ) ;

острым паром , подаваемым во всасывающую трубу насоса при поступлении и перемешивании осадка ;

непосредственно подачей острого пара в метантенки с помощью эжектирующих устройств : пар , смешиваясь с осадком конденсируется и подогревает его ;

подача пара в дозирующий приемный колодец - при этом происходит дегельминтизация осадка ( t в камерах 70...80 ⁰С ) .

Для обеспечения равномерного подогрева всего осадка и перемешивания вновь поступившей порции осадка со сброженным применяют искусственное перемешивание :

циркуляционными насосами ;

насосами с гидроэлеватором ;

пропеллерными мешалками ;

газами брожения .

При мезофильном режиме удельный расход острого пара колеблется от 25 до 40 кг на м³ осадка ; при термофильном 50...70 кг/м³ .

При выходе газа < 10 м³/м³ при термофильном и < 5 м³/м³ при мезофильном режиме баланс тепла получается отрицательным < 5 м³/м³ - сбраживание прекращается . Мезофильное сбраживание экономически целесообразно применять до 100 тыс. м³/сутки (30...10 тыс. ) на крупных ( > 100 тыс.) станциях аэрации целесообразно термофильное сбраживание .

Для сокращения расхода тепла перед сбраживанием применяют сгущение осадков , подогрев осадков в теплообменниках осадком выпущенным из метантенков .

С целью интенсификации процесса сбраживания применяют (рециркуляцию газа под давлением ) , введение в метантенк биогенных добавок или двуокиси углерода , двухступенчатое сбраживание : 1 ступень - мезофильное сбраживание, 2 ступень - необогреваемая емкость или открытый резервуар , где происходит дображивание и уплотнение осадка . Для интенсификации процессов сбраживания , устранения торможения процессов сбраживания за счет поступления токсичных веществ и перегрузов существуют метантенки с прикрепленными микроорганизмами . Дозы загрузок в таких биореакторах увеличиваются в 2...3 раза . Время сбраживания 1 сутки ( Р=98% ), 2 суток (Р = 95% ) по сравнению с традиционными метантенками t_МЕЗОФ. =14 суток, t_{ТЕРМОФ.} = 7 суток.

Увеличивается распад органического вещества до 57% , уменьшается объём сооружения в 2...3 раза .