Оборудование аэротенков
Основными сооружениями для биологической очистки сточных вод являются аэротенки. Оборудование аэротенков представляет собой, как правило, устройства для подачи и распределения воздуха в иловую смесь, осуществляющие насыщение ее кислородом, необходимым для жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Одновременно эти устройства должны обеспечить поддержание хлопьев активного ила во взвешенном состоянии в сточной воде и не допускать их оседания на дно сооружения.
Аэрационная решетка представляет собой конструкцию, собранную из дырчатых или пористых трубок, укрепленных (сваркой или на резьбе) на коллекторе. Сжатый воздух от воздуходувки или вентилятора подводится по стояку, являющемуся одновременно опорной конструкцией. Стояк присоединен к воздуховоду фланцевым соединением, а в наиболее совершенных конструкциях — шарнирным соединением, что позволяет извлекать аэратор из воды. Дырчатые трубы изготовляют, как правило, из пластмассовых (полиэтиленовых) труб.
Механические аэраторы обеспечивают интенсивный массообмен жидкости с воздухом и растворение содержащегося в нем кислорода. В конструктивном отношении механические аэраторы весьма разнообразны, но принцип действия их одинаков: вовлечение воздуха непосредственно из атмосферы вращающимися частями (ротором) и перемешивание его с жидкостью.
В зависимости от расположения оси вращения ротора механические аэраторы делятся на горизонтальные (щеточные, клеточные и т. п.) и вертикальные (турбинные, поверхностные, импеллерные и т.п.). Разновидностью вертикального аэратора является пневмомеханический двухрядный с подачей сжатого воздуха от воздуходувки под нижний ротор, который обеспечивает диспергирование воздуха »в жидкости. Верхний ротор захватывает воздух из атмосферы.
Наиболее широкое применение получили аэраторы поверхностного типа с вертикальной осью вращения ротора, особенностями которых являются незначительное погружение в жидкость и непосредственная связь с воздухом атмосферы.
Разработан отраслевой стандарт «Аэраторы механические для очистки сточных вод». Стандарт устанавливает следующие типы аэраторов: пневмомеханический (ПМ), механический-поверхностный (МП), механический всасывающий (MB) и механическое перемешивающее устройство (МПУ).
Аэраторы ПМ и МП предназначены для установки в аэротенках и других биоокислигелях, аэратор MB — в аэрируемых прудах, МПУ — в аэрируемых прудах в сочетании с аэратором MB для предотвращения осаждения взвешенных частиц и выравнивания концентрации растворенного кислорода.
Механические аэраторы устанавливаются стационарно на сооружении (например, в аэротенках) или на понтонах (в прудах, реках). С целью увеличения зоны их действия во перемешиванию разработаны экспериментальные конструкции передвигающихся механических аэраторов, в частности - планетарный аэратор.
Основными параметрами механических аэраторов являются массовая производительность по кислороду и зона действия по перемешиванию.
Минимальная донная скорость в сооружениях с активным илом принимается 0,2 м/с.
Одним из основных показателей эффективности работы механического аэратора является количество подаваемого кислорода в килограммах на 1 кВт-ч расходуемой электроэнергии. Для наиболее рациональных конструкций этот показатель достигает 2—2,7 кг/кВт-ч.
Применение в аэротенках механических аэраторов имеет ряд положительных сторон: экономятся затраты электроэнергии на 1 кг снятого БПК, отпадает необходимость в строительстве здания воздуходувной станции, прокладке сети стальных воздуховодов, фильтросных труб или пластин.
Некоторые конструкции механических аэраторов позволяют изменять их технологические (параметры, в частности количество подаваемого кислорода и потребляемую мощность. Это осуществляется изменением либо частоты вращения ротора, либо глубины погружения рабочего колеса. Эти операции могут быть автоматизированы по показаниям концентрации растворенного кислорода в аэротенке.
При эксплуатации оборудования на открытом воздухе, особенно в зимних условиях, имеются определенные трудности: сложность монтажа и демонтажа аэраторов, недостаточная надежность электродвигателей и редукторов.
Механические аэраторы в емкостных сооружениях (аэротенках, окситенках, аэроакселаторах, камерах аэрации и т. п.) устанавливаются на специальных опорных конструкциях (рамах, мостиках, колоннах), а в прудах, водоемах и т.п. — на понтонах, закрепляемых якорями или анкерами ко дну или оттяжками к береговым устоям и сваям.
Для монтажа и демонтажа аэраторов при их ремонте либо предусматриваются специальные устройства (грузоподъемные эстакады, монорельсы и т. п.), либо обеспечивается возможность обслуживания их передвижными грузоподъемными механизмами (автомобильными кранами, автопогрузчиками и т. п).
Для профилактических осмотров и текущего обслуживания (смазки, чистки) к каждому механическому аэратору предусматривается подход по мостикам и площадкам. К плавающим аэраторам в прудах предусматривается возможность причаливания плавсредств (лодок, катеров), а также возможность буксирования их и вытаскивания на берег (причал).
Механический аэратор типа МП состоит из вертикального электропривода, сблокированного с редуктором и установленного на стойке, к которому через муфту присоединен вал , поддерживаемый направляющими опорами. К нижнему концу вала прикреплен ротор — рабочее колесо с лопатками. Стойка крепится к раме, устанавливаемой на мостике обслуживаемого сооружения (аэротенка, окситенка и т. п.).
Отраслевым стандартом предусмотрено три типоразмера аэраторов МП в зависимости от диаметра ротора — 1,25; 1,5 и 2 м. Мощность электроприводов соответственно составляет 7,5; 13 и 37 кВт, массовая производительность по кислороду — 11, 15 и 50 кг/ч.
В обозначении аэратора указываются его тип, мощность электропривода и диаметр ротора, например МП 13-1,5.
Пневмомеханические аэраторы. Пневмомеханический аэратор типа ПМ состоит из электропривода с редуктором, установленного на стойке и соединенного через шарнирную муфту с вертикальным валом имеющим опору в днище сооружения. На валу укреплены две мешалки: верхняя и нижняя. Под нижней мешалкой устанавливается барботер , укрепляемый на опорах в днище аэротенка, к которому подводится сжатый воздух от воздуходувки. Аэратор устанавливается на раме, прикрепляемой к мостику на сооружении (аэротенке). Выпускается три типоразмера аэраторов ПМ с диаметрами мешалок (роторов) 0,9; 1,03 и 1,12 м мощностью соответственно. Глубина воды в аэротенке до 5 м.
В обозначении аэратора указываются его тип, мощность электропривода и диаметр ротора, например ПМ55-1,03.
Аэраторы роторные неподвижные применяются для подачи воздуха в каналы. Аэраторы такого типа циркуляционные окислительные могут применяться также и в аэротенках.
Ротор таких аэраторов расположен горизонтально и крепится на стенках сооружения в опорных подшипниках. Лопатки, погружаясь в жидкость при вращении ротора, обеспечивают интенсивное перемешивание сточной воды с активным илом и воздухом, вовлекаемым из атмосферы. Ротор вращается с помощью привода, состоящего из электродвигателя с редуктором. Диаметр ротора таких аэраторов доходит до 1000 мм, глубина погружения лопаток вводу — до 300 мм, длина ротора — до 2,5—3 м, а с промежуточным подшипником до 6 м. Частота вращения ротора до 3,33. Форма и конструкция лопаток могут быть различными — стержни, утолки, гибкие прутья и т. п.