3. Пневмомеханические аэраторы

В пневмомеханических системах аэрации возможны два основных варианта сочетания пневматических и механических аэраторов:

• пневматические аэраторы служат для подачи воздуха, а механические – для его диспергирования и перемешивания содержимого сооружения биохимической очистки;

• пневматические аэраторы предназначены для диспергирования воздуха, а механические для его подвода к пневматическим и турбулизации потока сточной воды.

В зависимости от выбранного варианта расчет пневмомеханического аэратора, производится по методикам представленным в п. 1.6.1. и п.1.6.2. При этом потребляемую мощность кВт, следует определять с учетом газосодержания жидкости

(157)

где D– диаметр аппарата, м.

2. Циркуляционные окислительные каналы

Циркуляционные окислительные каналы (ЦОК) (рис.9) допускается применять для биохимической очистки сточных вод в районах с расчетной зимней температурой не ниже минус 25 ⁰С при производительности очистных станций до 1400 м³/сут. Эти сооружения оборудуются механическими аэраторами и, следовательно, являются, по сути, аэротенками–смесителями. Тогда их следует рассчитывать по методике расчета указанных аэротенков, принимая:

• форму канала в плане – 0–образной;

• форму сечения канала – трапециевидной с уклоном стенок 1 : 1,5;

• рабочую глубину канала – h₁ 1м;

• удельную скорость окисления органических веществ по БПК_полн– Р = 6 мг/(г ^. ч);

• удельное количество избыточного активного ила – 0,4 кг на 1 кг БПК_полн;

• максимальную допустимую величину БПК_полночищаемых сточных вод –L_{0 max} = 600 мг/л;

• удельный расход кислорода на снятие 1 мг БПК_полнсточных вод –z= 1,25 мг/мг;

• место установки механических аэраторов – в начале прямого участка канала;

• количество аэраторов – не менее двух;

• длину аэраторов – не менее ширины ЦОК по дну и не более ширины по зеркалу воды;

• размеры аэраторов и параметры их работы – по паспортным данным в зависимости от производительности по кислороду и скорости воды в канале, определяемой по формуле, м/с,

(158)

где: J_аэр– импульс удавления аэратора принимаемый по характеристике аэратора;

l_аэр– длина аэратора, м;

 - площадь живого сечения, м²;

n_ш– коэффициент шероховатости для бетонных стен –n_ш=0,014;

R– гидравлический радиус, м;

L_к– длина канала, м;

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений, =0,5.

• выпуск иловой смеси из ЦОК во вторичный отстойник – самотеком;

• продолжительность пребывания сточных вод во вторичном отстойнике по максимальному расходу – t_отс=1,5 ч;

• подачи возвратного активного ила из вторичного отстойника в ЦОК - непрерывной;

• отвод избыточного активного ила из вторичного отстойника на обработку – периодическим.

3. Биологические пруды

Биологические пруды с естественной и искусственной (пневматической или механической) аэрацией. Применяют для очистки и доочистки городских, производственных и поверхностных сточных вод, содержащих органические загрязняющие вещества.

При этом в зависимости от назначения сооружения, подаваемые в него сточные воды должны отвечать требованиям представленным в табл. 13, а допустимые расходы в табл. 14.

Таблица 13

Величина БПК_полнсточных вод, подавляемых в биологические пруды

Тип аэрации	Величина БПКполнподаваемых в биопруды сточных вод, мг/л, не более
	Очистка сточных вод	Доочистка сточных вод
Естественная аэрация	200	25
Искусственная аэрация	500	50

Таблица 14

Допустимые расходы сточных вод, подводимых в биологические пруды

Тип аэрации	Допустимые расходы сточных вод, подаваемых в биопруды, м^3/сут, не более.
	Очистка сточных вод	Доочистка сточных вод
Естественная аэрация	500	10000
Искусственная аэрация	10000	Не ограничены

Примечание. Если величина БПК_полнподаваемых для очистки в биопруды сточных вод превышает указанные в таблице 13 значения, то следует предусматривать предварительную очистку этих вод.

Биопруды следует устраивать на нефильтрующих или слабофильтрующих грунтах. При неблагоприятных в фильтрационном отношении грунтах следует осуществлять противофильтрационные мероприятия, т.е. гидроизоляцию сооружений. По отношению к жилой застройке их располагают с подветренной стороны господствующего направления ветра в теплое время года. Направление движения воды в них должно быть перпендикулярным этому направлению ветра.

Котлованы биологических прудов устраиваются с использованием, по возможности, естественных понижений рельефа местности. Форму прудов в плане принимают в зависимости от типа аэрации, а именно: при естественной, механической и пневматической аэрациях – прямоугольной; при использовании самодвижущихся аэраторов – круглой. В прямоугольных сооружениях рекомендуются плавные скругления углов для предотвращения образования в них застойных зон.

Радиус этих скруглений должен быть не менее 5 м. Кроме того, в прудах с естественной аэрацией с целью обеспечения гидравлического режима движения воды, близкого к условиям полного вытеснения, отношение длины сооружения к его ширине должно составлять не менее 20, а при меньших значениях этого отношения следует предусматривать конструкции впускных и выпускных устройств, обеспечивающих движение воды по всему живому сечению пруда, т.е. рассредоточенные впуски и выпуски сточных вод (рис.10). При искусственной аэрации соотношение сторон секций может быть любым, но при этом скорость движения воды, поддерживаемая аэраторами, в любой точке пруда должна быть не менее 0,05 м/с.

Примечание. В биологических прудах с искусственной аэрацией сточных вод, отношение длины к ширине в которых составляет 1…3, следует принимать гидравлический режим движения жидкости соответствующей условиям идеального (полного) смешения.

Конструктировно биологические пруды состоят не менее чем из двух параллельных секций с 3…5 последовательными ступенями в каждой (например, рис. 11). При этом следует предусматривать возможность отключения любой секции для чистки или профилактического ремонта без нарушения работы остальных. Секции и ступени биопрудов разделяются ограждающими дамбами и плотинами, выполняемыми из грунтов, способных сохранять форму. Их минимальная ширина по верху должна составлять 2,5 м.

Примечание. У биологических прудов площадью менее 0,5 Га ширина ограждающих дамб и плотин по верху может быть снижена до 1,0…15 м.

При наличии фильтрации через оградительные дамбы и платины следует предусматривать их "одежду" в виде противофильтрационного экрана из глины (толщиной 0,3 м) или полимерных пленок. Крутизну откосов принимают исходя из характеристик грунтов (табл. 15).

Таблица 15

Крутизна откосов разделительных и оградительных дамб и плотин

Вид грунта	Крутизна откосов
Мокрые глинистые и суглинистые грунты	1:2
Мокрые песчаные и супесчаные грунты	1:3
Сухие глинистые и суглинистые грунты	1:1,5
Сухие песчаные и супесчаные грунты	1:2

Впуски сточных вод в биологические пруды, а также переливы жидкости между ступенями очистки, осуществляются с помощью колодцев, снабженных устройствами, позволяющими изменять уровень наполнения ступеней. Отметка лотка перепускной (впускной) трубы должна быть выше дна пруда на 0,3…0,5 м. При этом впуск воды в пруды с искусственной пневматической аэрацией производится через горизонтальный трубопровод, выход которого располагается на бетонной подушке, направляется вверх под углом 90⁰и находится ниже отметки предполагаемого уровня льда, а с механической аэрацией – через трубопровод непосредственно в зону активного перемешивания. Кроме того, в месте выхода перепускной трубы во избежание размыва склона, соответствующие его участники укрепляются камнем или бетонными плитами. Для выпуска стоков из сооружения (ступени) предназначено сборное устройство, размещаемое ниже уровня воды на 0,15…0,20 рабочей глубины пруда (глубины воды).

С целью предоставления волновой эрозии внутренних склонов дамб, а также развития высшей водной растительности, их выкладывают камнем, плитами и покрывают асфальтом по щебеночной подготовке полосой с шириной 1,5 м (на 1 м ниже уровня воды и на 0,5 м выше). Чтобы плиты не сползали, делается уступ, служащий упором для них. Внешний откос дамб следует засеивать медленно растущей травой с низким травостоем, способной предотвращать эрозию, например, пыреем сизым. Превышение строительной высоты дамбы над расчетным уровнем воды в пруде должно быть менее 0,7 м.

Для повышения эффективности очистки сточных вод до БПК_полн = 3 мг/л, а также снижения содержания в них биогенных элементов (в первую очередь, азота и фосфора) рекомендуется использовать в прудах высшую водную растительность (камыш, рогоз, тростник и др.). Эта растительность должна быть размещена в последней ступени пруда. Причем, площадь, занимаемая высшей водной растительностью можно определить по нагрузке, составляющей 10000 м³/сут на 1 Га при плотности посадки 150…200 растений на 1 м².