автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Доочистка биологически очищенных городских сточных вод фильтрованием

Г5 ОД

" На правах рукописи

ШЛИ ХАЛИЛЬ ЛБЕЕЛЬ-ФАТТАХ ЭЛЬ-ЭТРЕБН

ДООЧПСТКА БПОЛОГИЧЕШ1 ОЧИЩЕШШХ ГОРОДСКИХ ; СТОЧНЫХ ВОД ШЬТРОВАНПШ. ,

Специальность ' 05.23.04

Водоснабжение, Канализация,Строительные системы охраны водных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1398

Работа выполнена в Казахской Государственной архитектурно-строительной академии КазГАСА.

Научный руководитель - академик Инженерной Академии Республики Казахстан, доктор техн. наук, профессор. ШРЗАХМЕТОВ М.

Официальные оппоненты - академик ША РФ. зав. лабораторией

ГНЦ РФ НИИ ВОДГЕО, доктор техн. наук, профессор ЖУРБА М. Г. - зав. лабораторией АООТ НИН Коммунального водоснабжения и очистки воды, кандидат технических наук. Нельцер В. 3.

Ведущая организация - ГПИ. Казводоканалпроект

( /О

Защита состоится " " февраля 1996 г. в О._часов на

заседании диссертационого совета К 053.11.08 при Московском государственном инженерно-строительном университете по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, 26. аудитория 317.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке университета.

Автореферат разослан №Л£-Н января 1996 г.

Ученый секретарь диссертационого совета К 053.11.08 кандидат технических наук,

доцент Орлов В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теш. В настоящее время расходование воды, связанное с ростом благосостояния людей постоянно растет и нуждается во всемерном развитии. Большая его часть~90Я сбрасывается обратно в реки и водоемы в. виде загрязненных сточных вод.

3 условиях Республики Казахстан, ввиду отсутствия крупных рек и- водоемов городские сточные воды после биологической очистки направляются в специальные накопители, которые представляют зна-• чительную опасность для окружающей среды.

Доочистка сточных вод - это методы, обеспечивающие доведение качества очищенных сточных вод до качества воды естественных водоемов .или до. требований, удовлетворяющих повторное использование в проиыялешюсти и в сельском хозяйстве. Из методов очистки ■широкое распространение получил метод фильтрования. Однако фильтрование сточных вод имеет свои особенности и сложности связанно с физико-химическим и биологическим составом сточных вод. йркменения методов доочистки сточных вод в аридных зонах, таких как, Республики Казахстан, Египет имеется острая необходимость. Поэтому разработка и внедрение методов глубокой очистки сточных сод представляет веемо актуальную проблему. )

Иеяь работа; исследование и разработка метода фильтрования биологически очищенных городских сточных вод (БОГСВ) для обеспечения их повторного использования или достижения санитарных условий сброса в естественные водоемы в условиях Республики Казахстан. , • . Наущая повгпия работы:

- разработана эффективная, технология доочистки БОГСВ фильтрованием' на зернистых фильтрах для условий аридных зон для обеспечения их повторного использования в промышленности, сельском хозяйстве или достижения санитарных условий сброса в водоемы;

- разработана конструкция двухпоточного фильтра, на который подана авторская заявка;

- исследовано влияние коагуляции на процесс фильтрования БОГСВ;

Практическая ценность работы:

- даны рекомендации по выбору фильтровальных сооружений для доочистки БОГСВ; ..."

- даны рекомендации по регенерации фильтрующей загрузки:

- технико-экономически и экологически обоснован метод доочистки БОГСВ фильтрованием на зернистых фильтрах для условий Республики Казахстан.

- Результаты работы переданы ГПИ Казводоканалпроект и концерну Казжиякомхоз для использования при проектировании схем доочистки БОГСВ. фильтрованием. . ,

- вшигсаща» разработка по доочистке фильтрованием БОГСВ найдет применение в в Арабской Республике Египет, которая такке относится к аридной зоне .

На- зашита внносятся:

- технологическое моделирование процесса фильтрования БОГСВ;

- результаты экспериментальных исследований по схеме трех-, двух- и одноступенчатого фильтрования БОГСВ;

- результаты экспериментальных исследований влияния коагуляции на процесс фильтрования БОГСВ;

- усовершенствованная конструкция дзухпоточного фильтра;

- методика расчетов фильтров доочистки БОГСВ.

Апробация работа: Материалы, излокенные в яиссертационной работе, были доложены на научно-технических конференциях Казахской государственной ■ архитектурно-строительной академии в 1993-1995 г.г.. на Республиканской научной конференции (г.Аша-ты. 1994). .■

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 1 статьи и подана 1 заявка на изобретение.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, изложена на 201 страницах, в том числе Ш страниц, текста, содершт 86 рисунков. .24 таблиц и 2 приложения; Список использованной литературы вклэчает 89 наименований),

С0ДЕРШ1Ш РАБОТЫ & пеппыЛ' главе излонен обзор п анализ литературных данных по способам» доочистки сточных вод, в частности по» применению метода фильтрования, приведено описание различных конструкций' зернистых. фильтров, применяемых при доочистке БОГСВг.отаечены> особенности фильтрования БОГСВ.

Проектирование и эксплуатация филмроз доочистаг городских сточных вод должны отличаться от тех фильтров; которые используются на водоочистных станциях. В некоторой степени'это объясняется

существенным! отличиями в процессах доочистки БОГСВ от очистки природных вод. обусловленных различным составом- фильтруемых суспензий. реишом изменения расхода сточных вод. в течение суток и по времени года. Характер взнесенных веществ; содержащихся в городских сточных водах после вторичных отстойников; представляющих .

собой частицы активного ила, отличается от характера взвеси природных вод сильно выраженными адгезионными свойствами, способностью этих частац к ¡биофлокуляции без добавления каких-либо реагентов. а также специфической прикрепляющей способностью входящих в состав активного ила микроорганизмов.

' значительный вклад в теорию я практику фильтрования БОГСВ внесли ученые Журба м.г.. Шевчук £И.. Приходько В.П,, Якимчук Б,Н.. Гецина Г.й., Смирнов В.Б., Гироль H.H., Кравцова И.В., Яав-риненко К.И., Мотнгина U.K.. Мягкий Д. Д., Шабратько В."К. и ¡щз. Sa последние 30 лет в области фильтрования БОГСВ. накоплен значительный опыт. В результате которого, с одной стороны совершенствовали Фильтры, используемые в технология очистки питьевых вод для доочистки сточных вод. с другой стороны разрабатывали новые целесообразные конструкции для фильтрования БОГСВ.

Фильтры с восходящи потоком воды и фильтры с пенополисти-рольной загрузкой обладают многими преимущества!«! над другими. В этих фшиграх щэостейикн образом реализуется принцип фильтрования в иаправяёййи убывающей крупности зерен загрузки. Одноко, специфической особсмаостьа городских сточных вод является многообразие юс состава, связанное с особенностям! природно-климатических условий и ш^аструктуры промышленности. Ввиду тога, что материаль--тае затраты на строительство и эксплуатацию фильтров доочистки значительны.. необходимо технологическое моделирование процесса фильтрования БОГСВ с учетом конкретных условий и ситуации.

Настоящие исследования проводились на базе станции аэрации г. Алматы. Для решения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований :

- исследование состава и свойств БОГСВ г .'Алматы;

- технологическое моделирование процесса фильтрования БОГСВ;

- определение эффективности применения трех-, двух- и одноступенчатого фильтрования для доочистки БОГСВ:

- исследование влиятш азрации на процесс фильтрования БОГСВ;

- определите эффективных фильтровальных сооружений для доочистки БОГСВ;

- исследование влияния сернокислого алюминия на процесс фильтрования БОГСВ;

- разработка оптимальных . схем доочистки БОГСВ Фильтрованием;

- технико-экономическое и экологическое Обоснование метода доочистки БОГСВ фильтрованием для условий Республики Казахстан.

Во второй глава приведены описание схемы и технологические параметры очистки сточных вод т. Алматы, состав и свойство БОГСВ и условия их спуска. Алматинская станция аэрации запроектирована на производительность 560 тыс. мэ/сут. Она состоит из механической очистки, биологической очистки.и канала длиной 45 км, отводящего , очищенные стоки в .накопитель Сорбулак, и Правобережного

сбросного канала.

При существующих . объемах поступления БОГСВ в количество 200-220 млн. м3/год, имеющейся на сегодня свободной емкости. накопителя Сорбулак не хватит на длительный период эксплуатация. Поэтому часть БОГСВ по Правобережному каналу направляется в маленькие, последовательно соединенные водохранилища типа биопрудов в ' сторону р.Или. После доочистки в бяопрудах с высшей водной растительностью и обеззараживания хлором предполагается сброс в р. Или, который в виду критической ситуации начали осуществлять с сентября 1995 г. . ■

Однако, учитывая сегодняшнее состояние загрязнения окружающей , средй, следует допускать сброс, да очищенных сточных вод г. Алматы в реку Или как крайни» меру и только в исключительных случаях иа кратковременный период в качестве катастрофического сброса. Особенно встает вопрос безперебойного снабшпш хлорная дезинфицирующим веществом, который в свою очередь не гарантирует полного вирусного и бактериологического обеззараживания, поскольку патогенные организмы защищаются от хлора взвешенными веществами; находящимися в сточных водах. ■

В' третьей главе описаны основы технологического моделирования процесса фильтрования и постановка опытно-экспериментальных исследований. Фильтры работающие на конкретных реальных водах, вместе с фильтрующим слоем представляют собой сложную систему! это в свою очередь вызывает отклонение от оптимального режима, основанного на математических'моделях процесса фильтрования, и вызывают сложности инженерного расчета. Поэтому для каздого конкретного случая возникает необходимость применения технологического моделирования с целью определения значений основных параметров процесса фильтрования.

Согласно „теории Д.М.Минца процесс фильтрования мояно выразить дифференциальным Уравнением:

§?у бу , бу *

- + - + - •> о (1)

5&5Т< 6Х 5Т

хит С- С (X, 1;)-мгновенное значение концентрация взвеси в

воде в данный момент времени V, С0- концентрация взвеси в исходной воде; Хс Тг - критерии подобия процесса. •

X « 6Х , т - аъ . (2)

пде. Х-толщина зернистого слоя; Ь- время от начала процесса; б- параметр фильтрования, определяйся интенсивность прилипания частиц и зависящий от условий фильтрования; а- параметр'фильтрования, определяздй интенсивность отры-

- 7 -

ва частиц и зависящий от условий фильтрования.

Из уравнешш (1) следует, что изменение концентрации взвеси в воде при ее движении через зернистый слой определяется только значением критериев подобий Х.Т т.е.

С/С0 " Г (Х.Т) (3)

Величины параметров процесса фильтрования "б" и "а" определится методами теорий размерностей. Эти параметры могут зависеть от следующих основных факторов:' скорости фильтрования и; крупности зерен загрузки <1; вязкости воды ц;. плотности воды р;физико-химических свойств воды и взвеси г. • Используя теорию размерностей с учетом условий практических расчетов, критерии подобий фильтрования Х.Т моано представить в виде

г м х * в-. т-а- . (4)

где ($ и а - коэффициенты. учитывающие совокупное влияние всех физических и физико-химических свойств воды и взвеси.

Согласно разработанной Д.М.Шшцем и В.П.Криштулом теории моделирования процесса фильтрования, доляны быть выдерзапн сле-дувщие соотношения: 4

сч^ " ёч17 :

«V

(5) (Q)

Ah Ä h

<—). - C-r—5—. (7)

Mo п0

где h0 - начальная потеря напора в фильтрующем слое;

Д h- прирост потери напора за время t. Индекс "ни означает модель, индекс "н" -натуральный фильтр.

Шехтканом D.M. использовал критерий подобия U- £/3t для характеристики процесса фильтрования. Но так как критерий и не учитывает изменения гранулометрического состава-загруз!«! по ее высоте. то его моано применять.только при. рассмотрении процесса фильтрования через однородные загрузки.

Преобразуя U-критерий .И.Г. .HtypCa ввел вместо t величину t3, .Такая замена правомерна, так как t-t3 .где ^-продолжительность

филь£роцикла. Продолжительность фильтроцикла определялась как время от начала процесса фильтрования до момента наступления предельно допустимых значений потерь напора и качества фильтрата, т.е. когда выполнится одно (или оба) из следующих'условий: Ь > и % > 1С), где в скобках предельные значения параметров. Та-, кш образом

где Ф - критерий подобия работы 'зернистых фильтров, названный М.Г. ЗНурба "фильтр зернистый".

В отличии от и-критерия, при использовании Ф-критерия предпо- : лагается рассмотрение работы зернистого фильтра только в момент времеш!, соответствующий .

Далее, рассматривая взаимосвязь мезду Ф-критерием и концентрацией взвешенных веществ в исходной воде, И. Г. Курба предлагал, что . _

® - " К,С0 . . (9) •

где Кх - характеристический коэффициент, мг/л; черта над символами обозначает среднее за фильтроцикл значение фактора.

Действительно, если величина С"0 возрастаот. то уменьшается 9 или ^ а. величину х в этом случае необходимо увеличивать. Из формулы (9) следует, что . .

1

К,----(10)

9 и С" «

На основании свойств Ф-крйтерия зависимость (9) должна выполняться при произвольных физико-химических свойствах воды й взвеси (Б)- , технологической схеме фильтрования (т) , геометрической структуре (3„)> и физико-химических свойствах фильтрующей загрузки (Зф.р,. . ' Постоянном величинам Б,Г,Зг, должна соответствовать постоянная; величина характеристического коэффициента : С изменением! любого из названных факторов величина К, должна меняться.

Для; решения! поставленной цели были проведены исследования • по технологическому моделированию процесса фильтрования БОГСВ на опытной установке по схеме трех-, двух- и одноступенчатого фильтрования. Схема опытно-экспериментальной установки с 4 фильтрами представлена на рис. 1.

При исследовании многоступенчатого фильтрования на опыт-

Сдеыа ошш1о-з»гапершентш1ЫЮЙ устштошш. для проведения ссряц сштоа по трехступенчато!!1/ фнльтровашга.

1-насос ; 2-бак с постояшш уровнем ; 3-прэдварнтолышЛ филътр((&-1) ; <1-гравш\иыЛ фильтр £<М1) ; б-распределительной бак ; б-фильтр с пенополнетнролыюи еагруекоЛ (О-III) ; 7-фкль-тр о восходящей потссы (Ф-1У) ; 0-отвод фильтрата : 0-пьоао-нетрц ; 10- сетка; 11- бак роагента ; 12-дозатор ; 13- бак на-

бытока реагента ; 14-ротамзтр ; 1б-канаа БОГСВ ; —......оОраба-

тываеыая вода; ......вода для пршывки __—сбрасываемая вода

-.—.-воздух. .

Рио. I

но-эксп'ериментальной установке было предусмотрено последовательное прохождение БОГСВ через фильтры Ф-1 и Ф-П, после чего вода разделялась в распределительном баке и параллельно проходила через фильтры Ф-Ш и Ф-1У. Первый фильтр Ф-1 - крупнозернистый фильтр с восходящим потоком воды с однородной пенополистирольной загрузкой крупностью зерен 5-10 мм для одной серии опытов, а 2-3 мм и 3-5 мм для других серий опытов. Этот фильтр заменил функцию барабаной сетки. Второй фильтр Ф-Н -крупнозернистый гравийный фильтр крупностью зерен 2-20 мм с фильтрацией сверху вниз. Снизу второго фильтра предусмотрена подача воздуха. Таким образом в этом фильтре предполагалось совместить процессы биологического окисления и флокуляции. Для сравнения эффективности работы пено-полистирольного фильтра Ф-Ш с загрузкой крупностью зерен 3-5 им для одной серии опытов. 1-2 мм и 0,5-10.0 мм для других серий опытов и гравийно-песчаного фильтра Ф-1У с загрузкой крупностью зерен 2-20 мм с восходящим потоком воды, предусмотрено параллельное прохождение БОГСВ через них.

бсновными критериями оценки эффективности процесса фильтрования были приняты: состав исходной и очищенной воды, эффект очистки сточных вод, скорость фильтрования, продолжительность фильтро-цикла, потери напора в фильтре, условия регенерации загрузки фильтра.

В исходной сточной воде, в фильтратах в течение всего периода экспериментов фиксировались: содержание взвешенных веществ, БПКз, нитриты, нитраты, аммонийный азот, рН. Предусмотрен микробиологический анализ осадка, с тела загрузки.

В* четвертой главе приведены описание и результаты экспериментов по доочистке БОГСВ фильтрованием. Всего было 16 серии опытов: 6-по трехступенчатой,' 2-по двухступенчатой, 4-по одноступенчатой ш 4ИЮ'реагентной; схеме фильтрования (табл. 1). Эффективности работы) фильтров при'разных режимах фильтрования приведены в табл. 2.

Анализ- результатов опытно-экспериментальных исследований по-назнй&ет следующее. Фильтры, работающие по схеме трехступенчатого фильтрования, оказывали влияние друга на друга. Наибольшее количество взвешенных веществ задерживалось в Фильтре Ф-1 и фильтре Ф-П с максимальной эффективностью 35,90 и 42.50 % .соответственно. Фильтры~третьей ступени сравнительно эффективно работали только при низких скоростях фильтрования 8,22', 8,45 м/ч (опыт Н4), где эффективность достигала 49,4 %, а при других скоростях '

Табл. 1

Условия' рг реаш проведения серии опытов по доочйвтке Богсв фильтрованием

Но. Скорость Продолжительность

Фильтрования, м/ч. Фильтроцикла, ч.

Ф-1 Ф-П Ф-Ш Ф-1У Ф-Ш Ф-1У

1' 18,7 18,7 12,8 13,6 49,0 49,0

2 20,0 20,0 12.0 12,2 19.0 19.0

3 24,7 24,7 12.0 12,0 12,0 12.0

4 25.0 25,0 8,45 8.22 14,0 14,0

5 30,0 30,0 12,0 12,0 10,0 10,0

О 30,0 30,0 9,40 9,40 7,25 . 7.25

7 30.0 9.9 9.9 20,5 26.0

3 20,6 — 13,8 13.4 17,5 25.0

9 ' — __ 10,4 9.7 76,0 70,0

10 — -- 14,4 14.4 70,0 39,0

11 — -- 18/25 18,0 38,0 6,5

12 *— 18,0 17.5 57,0 11.5

13 — __ 14,0 14,0 8,00 8.00

14 — 10.5 10,5 13,50 13,50

13 21.8 — 10,0 10.0 13,50 13.00

1в —- —. 7.0 7.5 15,00 11.50

Табл. 2

Эффективность работы фильтров доочистки БОГСВ при разных режимах фильтрования.

Показатель. Фильтр. трехсту-печатое" Фильтро-.вание. дзухсту-печатое Фильтрование. односту-печатов" фильтрование. реаге-нтиое фильтрование.

Взв. в-ва. % ф-1 Ф-П Ф-Ш Ф-1У 14,3-35,9 13,1-42,5 6,3-37,1 4,9-49.4 2.0-19.9 43.7-67.6 41,0-66,7 52.1-79,1 50,1-01,8 39,3-93,4 28,7-93,4

' / БПК3. ',% ф-1 Ф-П Ф-Ш ф-г/ 7,7-19.6 7.3-31,9 11,9-20,3 13.0-21.7 7,5-12,8 24,0-26,1 25.8-37,0 24,4-38,7 24.4-43,1 30,5-48,7 30,5-46,8

фильтрования (больше 8.50 м/ч) эффективность работы фильтров третьей.ступени не превышала 28.9 %.

Подача воздуха в фильтрующую загрузку.создавало сложности в работе фильтров. При аэрации фильтров, работающих с большими скоростями фильтрования ( 20,0- 30,0 м/ч). воздух не поднимался через фильтрующую загрузку, а наоборот выносился водой из фильтра.

Относительно незначительное сникение концентрации' ВПК в фильмах доочистки объясняется различием их технологических параметров с таковшш аэротенках. Виды микроорганизмов, находящихся в Фильтрах, и виды , находящихся в аэротенках одинаковы. Кратковременность очистки БОГСВ б фильтрах; и небольшой возраст ила в них. не способствовало появлению новых видев микроорганизмов для окисления трудноокисляемых веществ, оставшихся в БОГСВ;

При двухступенчатой' Фильтровании основное количество взвешенных веществ задерживалось б фильтре второй, ступени. Эффективность работы фильтров повышалось с увеличением концентрации активного .ила в загрузке. Отсутствие в п^нополистирольном фильтре Ф-Ш переходного слоя крупность» зерен 2-3 мм при диапазоне диаметров гранул 1-5 мм приводило к интенсивному росту потерь напора и уменьшению продолжительности фильтроцикла.

Для реализации принципа фильтрования в направлении убывающей крупности зерен загрузки в пенополистирольном фильтре Ф-Ш в опытах по схеме-одноступенчатого фильтрования он загружен пятью слоями (рис. 2). В опыте N9 при достижении исходной водой максимально-допустимого уровня, часть из нее отводилась сифоном и подавалась вниз фильтра. После чего, эта часть воды фильтровалась через нижний слой, а остальная часть фильтровалась через верхние слои. В результате этого продолеттельность фильтроцИкла увеличилась еще на 9 часов и достигла 85,0 часов.

Исследования по схеме одноступенчатого фильтрования показали преимущества пенополистирольного фильтра Ф-Ш в сравнении с гра-вийно-песчаным фильтром Ф-ГУ. Пенополистирольный фильтр по убывающей крупности зерен загрузки эффективно работал при подаче воды сверху вниз, обеспечивал меньшие потерн напора и высокую продолжительность фильтроцикла по сравнению с подачей снизу вверх.

Преимущество пенополистирольного фильтра Ф-Ш перед Ф-1У с восходящим потоком воды обеспечивалось тем,' что при Фильтрации сверху вниз отпадала необходимость в устройстве входной камеры для удаления воздуха из исходной воды . Кроме того сатка . уста-

Cücia ктво-зксперимонтаяьиоЛ установки для провздвичл с-эрзщ ошлоа но одясступеггштоуу фгш>тровшиш. •

.Piic. г

новленная в верхней части Фильтра для поддержания загрузки в затопленном состоянии, с одной стороны, защищала загрузку от засорения ниточными водорослями й другими загрязнения^!, поступающими с водой из канала после вторичных отстойников, с другой стороны, она является доступной для очистки. В то время как дренажная система фильтра Ф-1У, при подаче БОГСВ Из канала снизу вверх в режиме фильтрования и промывки фильтра, засорялась ниточными водорослями и другими загрязнениями. Поскольку эта система не доступна. . то для ее очистки требуется освобождение фильтра от фильтрующей загрузки.

Сущность процесса фильтрования БОГСВ при добавлении реагентов перед фильтрами значительно отличается от фильтрования баз добавления реагентов При добавлении реагента А1£ Свр4 )3. верхний крупнозернистый слой имел низкую эффективность по сравнен;«) с режимом безреагентного фильтрования и большинство тонко-дисперсных частиц пройдя ее задерживались в тонкозернистом слое, = вызывая большой прирост потерь напора.

. Анализ результатов регенерации фильтрующих загрузок фильтров • показал, что Фильтры о плавающей загрузкой требовали меньиее ка-личество вода (в среднем 0,98 55 от обрабатываемой) для их регенерации чем гравийно-пеочаные фильтры с восходящим потоком воды (в среднем 2,5 55). При добавлении реагента до пеиополисткрольных\ фильтров расход .воды на промывку составил, 3,2 % ,а для фильтров с восходящим потоком воды-4,5 X от расхода обрабатываемой воды. Начальная потеря напора Н0 в фильтра Ф-Ш, работающего в диапазоне скорости фильтрования 7,0 < й< 18.0 к/ч, может быть вычислена по уравнению

Но" -6,784+2,696 6 • (11)

а для фильтра , Ф-1У по уравнению

Но - -10.161+2.995$. . (12)

В пятой главе приведены обобщение результатов исследований по Фильтрованию БОГСВ, , расчет фильтров доочистки БОГСВ, новая конструкция двухпоточного фильтра и режим его работы для доочистки. описание предлагаемых схем станции доочистки БОГСВ для условий Республики КазахстшГ, технико-экономическая эффективность применения метада фильтрования для доочистки БОГСВ. ,

С целью обобщения работы, пенополистирольных Фильтров Ф-Ш (рис.2) в схеме одноступенчатбго фильтрования результаты его ; ра-;' боты обработаны на ЭВМ. - . V ' • • > ; "

- - 15 -

Для определения эффекта очиотки в зависимости от скорости и времени фильтрования получены эмпирические зависимости, которые представлены в виде графиков ( ряс.'З). Для определения величин прироста потерь напора в зависимости от скорости фильтрования, продолжительности фильтроцикла, - средней концентрации взвешенных вицеств в-'яоходнё» езяах пользовались Ф-критерием (уравнение 9). Расчета на- осяезашш сзоЯств характеристического коэффициента Кх предетаеленн на рис.4.

В водопроводных системах резервуары, водонапориыо башни позволяют обеспечить более или менее равномерную производительность очистных сооружений. В водоотвдящих системах тагах регулирует« шжостей яе бывают. Поэтому фильтры доочистки БОГСВ должны иметь snxmc и их режим работы долген быть гибким к изменения расхода и состава- БОГСВ.

Двтороя. в результате исследований была разработана конструкции дзухпоточиого пеыополистирольного Фильтра (рис.5), на который подана авторская заявка. Фильтр работает следующим образом. Исходная вода через трубопровод 10 поступает в надфильтровуа верх-юз» часть корпуса 1 . заполняет его, проходит через верхня часть, фильтрующей загрузки 2 и ореднув дренахную систему 4 . После этого фильтрат через трубопровод Н поступает в боковой корнай 5. По мере накопления загрязнений в толще фильтрующей загрузи? 2 w роста гидравлического сопротивления происходит повшепио-- уровтп исходной воды з Фильтре до максимальной отметки и ¿aims' поступление часта из нее . превышающей максимально допустимый1 веяь 4ajt , в трубопровод 8. Последная часть исходной воды по трубопроводу 8, достигнув' тййюа дренаааую систему б , за счет разня5-цы давлений в трубопровода 8 и в средней дренажной системе' 4v фильтруется через нижнйв часть фальтрущей загрузки 2 и поступает в среднуа дреиагнув систеу 4 и далее в карман 5'. С этого момента, когда исходная вода филгьруется через ворхнуа и тшуи части фильтрующей загрузки, фильтр автоматически работает как двухпо-точный.

Учитывая условия и результаты опытно-экспериментальных исследований и. что самым существенным при расчете себестоимости станции (»чистки является расход электроэнергии и затраты на реагенты, следует предлагать из технико-экономических соображений схему доочистки БОГСВ для целей повторного использования и орошения в условия Республики Казахстан : фильтрование без или с обеззаразите-

Зависимость аффекта ачисиск an сгороетн фильтрования

CÜ.CO

76.С0 -

70.00 -

•fx

t

05.00 -

вО.СО -{«ri ■hTT't til Di I I III I н I'' I '•'•П'|Г1 I I I I I I г 10.00 U.O0 12.00 13.00 H.00 iS.00 16.00 17.00 13.00 ■ Скорое» фвттройййиЯ , а/ч ■

Pac. з • ''

Saoncmiocrs, аредолзаотельноегн фшвтраци&ла o* скороотя фильтрования., концентрации вавешвшшх веществ, допуозииого прироста потери шшора

V 180. в 110,

'•о "i » » ii í'i г> i i п i 11 i 11 11 i 11 i ; ri Гч п'»'гч'Н'И'Г 10.00 11.00 12.00 Í3.00 W.00 16.00 10.00 17.00 10.Ç0 h i Скорость 4ши.троваинЯ,, и/ч .V

рис. 4 ■;•?•■

Дй^зазоготанй! йеяопсшгстнрашшЯ фильтр для ДООЧИСТКИ ЕОГСО.

1- корпус; З-пзпспсшгстирагыш филирующая ватруши; 3- рвсп-рэдо.мгголы|С9. устройство ; 4- дрсназтоэ уотройогво ; 5- бокошЕ карат для отвода фш>трата, б- устройство сбора прогситоЗ води; 7- лолшяср; Вт хюдоотвсдяцлл труба;. 0- исдссяза ; 10, 31, 12, 13 - трубопроводы сютватствййно подачи вовддяоа воды , от-года фильтрата , подачи воздуха , и отвода промывной воды .

Рко. 5

•пенней хлорированием или озоном в зависимом« от требований потребителей к кочеству доочищенной воды.

В случае доочистки БОГСВ для целей сброса, для снижения концентрации фосфора, хлорпроизводных веществ предлагается обработка БОГСЙ реагентом, фильтрование, предварительное озонирование и хлорирование. .

Технико-экономические показатели схемы доочистки Фильтрованием для целей повторного использования более эффектпвинее чем для сброса в естественные водоемы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДИ

1. Технологическое моделирование трех,-двух- и одноступенчатого фильтрования БОГСВ с концентрацией взвешенных веществ менее 15 мг/л показали высокую эффективность и экономичность одноступенчатого фильтрования по сравнению с многоступенчатым.

2. Доочистка по схеме одноступенчатого фильтрования в гравий-но-песчаных и пенополистирольных фильтрах в направлении убывающей крупности зерен БОГСВ с концентрацией взвешенных веществ и БЯК менее 15 мг/л обеспечивает снижение этих загрязнений соответственно на '75-80Ж И 35-40

3. Фильтрование по убывающей крупности зерен сверху вниз имеет существенные преимущества перед фильтрованием снизу вверх ввиду обеспечения меньших потерь капора и высокой продолжительности фильтроцикла. При доочистке БОГСВ с концентрацией взвешенных веществ менее Ю.О мг/л оптимальными параметрами фильтрования являются : скорость фильтрования- 14,7 м /ч. продолжительность фильтроцикла 76 ч. •

4. Сравнительные исследования пенополистирольного фильтра с загрузкой по убывающей крупности зерен показали его эксплуатационные преимущества над гравийно-песчаным фильтром в схеме одноступенчатого фильтрования . Это- простота промывки, низкие потери напора и высокая продолжительность фильтроцикла.

5. Аэрация Фильтров доочистки БОГСВ при скоростях фильтрования 10.0-30,0 м/ч не оказывала существен ного влияния на окисление органических соединений и соответственно на снижение БПК. Кратковременность процесса очистки на фильтрах и низкйй возраст ила не проводили к появлению новых видов микроорганизмов для окисления трудноокисляемых веществ, оставшихся в БОГСВ/

б. Подача реагентов непосредственно до фильтров доочнстки БОГСВ осложняла их работу и снижала технологические параметры фильтрования. При реагентнон фильтровании в фильтрах с пенополис-тирольной загрузкой до 35% взвешенных веществ задерживалось в слое крупностью зерен 0.5-2,0 мм. Это проводило к увлечению потери напора до 603 от общей потери напора при фильтроцикле 8-15 часов.

*7. Регенерация пеиополистир'ольных Фильтров рекомендуется в двухэтапнон регимо :первый этап - подача воздуха через среднюю дреназшую систему с интенсивностью 4-5 л/с-мг на 5 мин. второй этап-подача воды с интенсивностью 14-15 л/с.мг на 10-12 мин.

8. Получены эмпирические зависимости (уравнению 11,12) для определения начальной потери напора Н0 в фильтрах Ф-Ш и Ф-1У. работающих в диапазоне скорости фильтрования 7,0-18.0 м/ч.

9. Получены эмпирические зависимости эффекта очистки и потери напора от продолжительности фильтроцикла при доочисткё БОГСВ в пёнополистирольных фильтрах ( рис.4 и 5).

' 10. Разработана методика расчета пёнополистирольных Фильтров для доочнстки БОГСВ.

И. Разработана усовершенствованная конструкция двухпоточного фильтра (рис.5), с фильтрующем слоем, расположенный ниже системы отвода фильтрата, который не только предотвращает разрыв сплошности загрузки, а также является резервным фильтрующим слоем при переключении фильтра в двухпоточный резши.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1- Эль-этреби Х.Х. Доочистка биологически очищенных сточных вод многоступенчатым фильтрованием. Сборник тезисов докладов Республиканской научной-технической конференции "Очистка и использование сто»ашх вод населенных мест и пронпредприятий". Ллматн, 1393 г.

2- Заявка на выдачу патента 11950450.1 от 1.06.95 г. "Фильтр для о'шстки воды", авторы Кырзахметоз М.,' Ель-этреби Х.Х.

Подписано в печать 24.01.96 г. Формат 60x84 1/15 Печать офсетная И-227 обем 1 п.л. Т.80 Заказ

Типография МГСУ