Использование вихревых перемешивающих эрлифтных устройств для противоточных систем пневматической аэрации Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Андреев С.Ю., Исаева. А.М., Саранцев В.А., Лагутов Р. АКулапин В.И., Колдов А.С. ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИХРЕВЫХ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИХ ЭРЛИФТНЫХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПРОТИВОТОЧНЫХ СИСТЕМ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ АЭРАЦИИ

Практика эксплуатации современных сооружений аэробной биологической очистки сточных вод показывает, что себестоимость процесса очистки на 60-80 % зависит от эффективности применяемой системы аэрации, являющейся наиболее энергоемким элементом очистных сооружений. В связи с этим оптимизация процессов расчета и эксплуатации аэрационных систем является весьма актуальной задачей.

В Пензенском государственном университете архитектуры и строительства была разработана конструкция вихревого эрлифтного устройства (ВЭУ), которое предлагается использовать в качестве пневматического перемешивающего устройства. ВЭУ устанавливается по центру аэротенка и создает в своем стволе закрученный восходящий поток иловой смеси.

Закручивание потока происходит за счет поступления иловой смеси по тангенциально присоединенным к стволу ВЭУ патрубка входа. Предусматривается подавать в ВЭУ до 10 % от общего расхода сжатого воздуха.

Мелкодисперсные пневматические аэраторы (штатная система аэрации) устанавливаются вдоль бортов аэротенка. Над штатной системой аэрации (за счет работы ВЭУ) создается закрученный нисходящий поток иловой смеси - реализуется принцип противоточной аэрации.

В связи с тем, что поток иловой смеси имеет не только вертикальную, но и тангенциальную (окружную) составляющую вектора скорости, процесс массопередачи значительно интенсифицируется.

Использование ВЭУ позволяет не только повысить эффективность системы пневматической аэрации, но и организовать более выгодный гидравлический режим в аэротенке без изменения его конструкции -режим ячеистого аэротенка.

В зоне действия каждого ВЭУ с шагом, равным ширине аэротенка создаётся гидравлическая ячейка, в которой закрученный поток реализует режим аэротенка-смесителя. Между собой отдельные ячейки соединяются по принципу аэротенка-вытеснителя, в результате создается гидравлический режим ячеистого аэротенка, позволяющий более плавно распределить нагрузку на активный ил по длине сооружения.

Таким образом, дополнительное оснащение коридорных аэротенков-вытеснителей, используемых для полной биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод вихревыми эрлифтными перемешивающими устройствами позволяет не только существенно повысить эффективность штатной мелкопузырчатой аэрации, но и оптимизировать гидравлический режим аэротенка без изменения его конструкции.

Производственное внедрение технологии перемешивания аэрационного объема аэротенков вихревыми эрлифтными устройствами проводилось на канализационных очистных сооружениях г. Каменка Пензенской области производительностью 87 0 0 м3/сут. Входящие в состав очистных сооружений два двухкоридорных аэротенка оснащены пневматической мелкопузырцатой системой аэрации.

С целью интенсификации работы аэрационной системы и обеспечения эффективного перемешивания аэрационного объема в аэротенках были установлены вихревые эрлифтные устройства.

Общий вид вихревых эрлифтных устройств (ВЭУ) представлен на рис. 1.

Рис. 1. Общий вид вихревых эрлифтных устройств в аэротенке

Показатели массообменных характеристик систем аэрации до и после реконструкции представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели массообменных характеристик систем аэрации до и после проведения реконструкции

Вид системы аэрации Объемный коэффициент массопере-ядачи кислорода в жидкость KLar ч-1 Интенсивность аэрации J,m3/(m2 -ч) Удельный расход воздуха, подаваемого в систему аэрации, 0уВГ м3/м3 Коэффициент использования кислорода воздуха К Эффективность системы аэрации Э, кг/(кВт-ч)

Пневматическая система аэрации до реконструкции г- ГО ГО LO \—1 со 0,085 8 1

Комбинированная система аэрации после реконструкции ОЛ ГО \—1 ГО 0,11 5

Основной расход сжатого воздуха (90 %) от общего расхода подавался на штатную систему тонкого диспергирования воздуха. Подача 10 % от общего расхода сжатого воздуха на ВЭУ позволило организо-

вать интенсивное перемешивание аэрационного объема и повысить эффективность работы пневматической системы аэрации. Внедрение технологии дополнительного перемешивания иловой смеси вихревыми эрлифтными устройствами обеспечило снижение удельного расхода воздуха, подаваемого в аэротенк, с 8,1 до 6,3 м3/м3.

Результаты, полученные от внедрения технологии перемешивания иловой смеси аэротенков на КОС г. Каменка Пензенской области, представлены в таблице 2.

Таблица 2 Результаты внедрения технологии перемешивания иловой смеси вихревыми эрлифтными устройствами на КОС г. Каменка___________________________________________________________________________

№ п/п Среднемесячные показатели Концентрация загрязнений в сточных водах, поступающих на КОС, мг/л Концентрация загрязнений в сточных водах на выходе с КОС до реконструкции, мг/л Концентрация загрязнений в сточных водах на выходе с КОС после реконструкции, мг/л

1 Взвешенные вещества 215 17 10

2 БПКпол 230 14 9

3 ХПК 300 42 34

4 ж; 20 9 4 4

5 Р05- 9 6 5 2

6 Иловый индекс, см3/г 190 130

Производственные испытания показали, что вихревые эрлифтные устройства (ВЭУ) позволяют существенно интенсифицировать работу пневматических систем аэрации.