Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Клеандров Виктор Павлович

Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси
<
Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Клеандров Виктор Павлович. Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси : ил РГБ ОД 61:85-5/4885

Содержание к диссертации

Введение

1. Биологическая очистка сточных вод в комбинированных сооружениях

1.1. Основные конструкции комбинированных сооружений

1.2. Теоретические предпосылки создания аэротенка-осветлителя НИСИ 17

1.3. Выводы 22

2. Экспериментальные исслещшания аэротенка-осветлителя НИСИ

2.1. Предполагаемая конструкция аэротенка-осветлителя НИСИ. Задачи экспериментальных исследований 24

2.2. Исследование гидродинамического режима потоков в зоне осветления 26

2.3. Технологические исследования аэротенка-осветлителя НИСИ 40

2.4. Определение оптимальной концентрации активного ила 49

2.5. Выводы 58 ^

3. Экспериментальные исследования процесса разделения смеси в тонком слое

3.1. Анализ состояния вопроса 60

3.2. Механизм разделения гидросмесей с высокой концентрацией взвешенных веществ в тонком слое 69

3.3. Определение минимального угла наклона тонкослойного модуля 74

3.4. Определение длины клина повышенной концентрации активного ила (ПКАЙ) 81

3.5. Определение длины зоны отстаивания в тонкослойном модуле 90

3.6. Выбор материала для изготовления полок тонкослойного модуля 94

3.7. Выводы 96

4. Численное моделирование течения неоднородной по плотности жвдкости в тонкослойном модуле

4.1. Вывод основных дифференциальных уравнений 98

4.2. Математическая постановка задачи 105

4.3. Алгоритм численного решения 109

5. Производственные испытания аэротенка-осветлителя ниси с тонкослойным разделением водоиловой смеси

5.1. Описание производственной установки и методики проведения исследований 115

5.2. Результаты производственных испытаний 119

6. Методика расчета аэротенка-осветлителя ниси с тонкослойным разделением водоиловой смеси .

6.1. Конструкция и принцип действия аэротенка-осветлителя НИСИ 123

6.2. Определение рабочей концентрации активного ила 125

6.3. Основы расчета аэротенка-осветлителя НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси 130

7. Технико-экономическая оценка аэротенка-осветлителя с тонкослойным разделением водоиловой смеси 134

Заключение 141

Список литературы 144

Приложения

Введение к работе

В условиях научно-технической революции актуальной проблемой стала охрана окружающей среды от загрязнений. В принятой на ШІ съезде КПСС программе экономического, социального и культурного развития СССР [I] большое внимание уделяется задачам охраны природы и рационального использования природных ресурсов. Это же нашло свое отражение в 18 статье Конституции СССР.

В целом на реализацию комплекса природоохранных мероприятий Государственным планом экономического и социального развития СССР на 1981-85 гг. намечено израсходовать 10 млрд. рублей государственных капиталовложений.

Трудности решения проблем очистки сточных и природных вод обусловлены сложностью физико-химических и биохимических процессов, лежащих в их основе, а также весьма большими капитальными затратами на сооружение очистных комплексов и отдельных установок, причем основная доля затрат приходится на сооружения биологической очистки. Поэтому повышение технико-экономических показателей этого способа при широком масштабе его применения даст значительный экономический эффект.

За последнее время в нашей стране и за рубежом проделана большая работа по интенсификации биологической очистки путем применения комбинированных сооружений, в которых зоны аэрации и осветления находятся в одном объеме.

Совмещение в одном объеме аэротенка и осветлителя имеет приемущества .перед классической схемой очистки с отдельно стоящими аэротенками-вытеснителями и вторичными

отстойниками - из схемы исключаются отдельно стоящие вторичные отстойники, насосные станции перекачки активного ила, их коммуникации; уменьшаются строительные объемы из-за повышения рабочих нагрузок.

Несмотря на перспективность комбинированных сооружений, они не нашли еще широкого практического применения. Основные трудности связаны с процессом отделения ила и созданием такого гидродинамического режима во всем сооружении, при котором бы в биологической очистке участвовала вся масса активного ила (включая взвешенный слой активного ила в зоне осветления).

Целью настоящей работы является разработка высокопроизводительной конструкции аэротенка-осветлителя с тонкослойным разделением водоиловой смеси.

Научная новизна результатов диссертации состоит в следующем:

изучен механизм разделения водоиловой смеси в тонком слое;

предложены расчетные зависимости по определению основных параметров тонкослойного модуля для разделения водоиловых смесей аэротенков и разработаны номограммы для облегчения расчетов;

установлен материал для изготовления полок тонкослойного модуля, отвечающий всем требованиям эксплуатации;

получены дифференциальные уравнения, описывающие течение водоиловой смеси в тонкослойном модуле и разработан численный алгоритм для их решения;

на основании комплексных экспериментальных исследований была разработана новая конструкция аэротенка-осветли-

теля, позволяющая значительно повысить эффективность биологической очистки сточных вод за счет организации интенсивной продольно-поперечной циркуляции водоиловой смеси, а также интенсифицировать процесс отделения ила путем исполь зования принципа седиментации в тонком слое.

Основные положения, которые выносятся на защиту:

а) методика и результаты экспериментальных исследова
ний гидродинамического режима течений в зоне осветления и
определение основных параметров турбулентной полуограничен
ной струи, энергия которой используется для образования
стабильного и постоянно обновляющегося взвешенного СЛОЙ
ативного ила;

б) результаты технологических исследований аэротенка-
осветлителя с разделением водоиловой смеси во взвешенном
слое активного ила, выполненных на крупномасштабной полу
производственной установке на натурной сточной воде станции
аэрации г.Куйбышева;

в) результаты экспериментальных исследований тонко
слойного разделения водоиловых смесей аэротенков и, полу
ченные на их основе, формулы и номограммы для определения
параметров тонкослойного модуля, необходимых для его расчета;

г) полученные дифференциальные уравнения, описывающие
течение водоиловой смеси в тонком слое и алгоритм для их
численного решения;

д) результаты производственных испытаний аэротенка-
осветлителя с тонкослойным разделением водоиловой смеси на
очистных сооружениях г.Куйбышева;

д) разработанная конструкция аэротенка-осветлителя с тонкослойным разделением водоиловой смеси и методика его расчета.

Теоретические предпосылки создания аэротенка-осветлителя НИСИ

Биологическая очистка сточной жидкости в комбинированных сооружениях - совокупность различных по своей природе, но взаимосвязанных процессов, а именно - процессов изъятия органических загрязнений активным илом (физико-химические процессы); окисления субстрата (биохимические процессы); выделение хлопьев активного ила из очищенной воды (физические процессы).

Устройство и режим работы аэротенков-осветлителей, очевидно, должны обеспечивать для каждой из этих групп процессов свои оптимальные условия, при которых они будут протекать наиболее эффективно. Рассмотрим коротко эти процессы и факторы, влияющие на их ход.

Активный ил можно рассматривать как своего рода живой биологический саморегенериругощийся сорбент, обеспечивающий изъятие органических загрязнений из сточной жидкости и их последующую переработку в процессе метаболизма. Не рассматривая всех тонкостей механизма изъятия органики из воды активным илом в аэротенках, можно предполагать, что скорость и полнота очистки воды определяются закономерностями процессов массопередачи и адгезионно-сорбционных процессов. Как известно, они зависят от скорости диффузии, гидродинамических условий в объеме сооружения, состава и концентрации органических загрязнений, концентрацией, составом и состоянием поверхности живых организмов активного ила.

Очевидно, что чем меньше удельная нагрузка на активный ил в момент смешения, тем быстрее идет процесс изъятия загрязнений из воды активным илом при их смешении, т.е. полная ее очистка возможна только при условии, если единовременная нагрузка органических загрязнений на активный ил не будет превышать его удельную сорбционную способность. При этом условии необходимое время контакта очищаемой сточной жидкости с активным илом определяется только продолжительностью процесса сорбции органики и не зависит от последующих процессов, происходящих в аэротенке.

Наиболее отчетливо такой механизм биологической очистки сточных вод просматривается в работе биофильтров. Полная очистка сточных вод, т.е. полное изъятие из нее органических загрязнений здесь происходит за счет переноса этих загрязнений к поверхности микроорганизмов биопленки, покрывающей фильтрующий материал и сорбции их на этой поверхности. Продолжительность этих процессов определяется временем отекания (фильтрации) воды через фильтрующую загрузку и составляет не более 5-Ю минут. На небольшую продолжительность процесса сорбции при интенсивном перемешивании указывают исследования [34].

Из вышеизложенного следует весьма важный практический вывод - для полной биологической очистки сточных вод в аэротенке минимально необходимое время контакта их с активным илом от момента смешения .до разделения может устанавливаться по продолжительности процессов сорбции органических загрязнений. Последняя же тем меньше, чем с большим объемом иловой смеси смешивается поступающая в аэротенк сточная вода, т.е. чем больше ее объемное разбавление иловбй смесью. При опре деленных условиях продолжительность контакта сточной воды и активного ила может составлять всего 10-15 минут. В частности, такие условия в аэротенке могут быть созданы при организации интенсивного гидродинамического режима во всем объеме сооружения. С другой стороны, стабильность процесса изъятия органических загрязнений из воды в аэротенке, т.е. стабильность ее очистки возможна лишь при условии, что скорость восстановления сорбционной способности активного ила, т.е. скорость переработки им органических загрязнений не будет меньше, чем скорость их поступления в аэротенк.

Процесс биохимического окисления органических загрязнений представляет собой комплекс сложнейших биохимических процессов, скорость течения которых зависит от многих факторов. Однако важно отметить значение факторов, определяемых устройством и гидродинамическим режимом в аэротенке. В первую очередь необходимо отметить важное значение организации в аэротенке продольной и поперечной циркуляции водоило-вой смеси,обеспечивающей высокую степень насыщения воды растворенным кислородом, снижение концентрации периодически поступающих токсических веществ. Исследования биологической очистки сточных вод в комбинированных сооружениях [31,22, 24 ] показывают, что при одинаковых удельных нагрузках на активный ил повышение интенсивности рециркуляции до определенного предела, приводит к повышению эффекта очистки.

Таким образом для повышения скорости очистки сточных вод за счет создания наиболее благоприятных условий дли активного ила, необходимо обеспечить высокую интенсивность продольной циркуляции активного ила в сооружении. В суще ствующих конструкциях комбинированных сооружений продольная циркуляция водоиловой смеси осуществляется лишь за счет перекачивания содержимого объема зоны аэрации через объем зоны осветления. Однако увеличение интенсивности рециркуляции усиливает турбулентность входящего в отстойник потока, что в свою очередь вызывает образование циркуляционных токов жидкости и приводит к нарушению устойчивости взвешенного слоя ила и ухудшению эффекта осветления. Этот фактор не позволяет поддерживать высокую интенсивность продольной циркуляции водоиловой смеси в зоне аэрации.

Высокой степени продольной циркуляции водоиловой смеси в зоне аэрации и интенсивного перемешивания поступающих сточных вод с активным илом можно достигнуть путем организации еще одного циркуляционного контура, не проходящего через зону осветления.

На скорость переработки загрязнений влияет и концентрация активного ила. При прочих равных условиях концентрация активного ила в конечном счете определяет необходимую продолжительность аэрации активного ила, при которой он восстанавливает свою адгвзионно-ч;орбционную способность,, и способность к окислению новых порций загрязнений.

Исследование гидродинамического режима потоков в зоне осветления

Задачей исследования гидродинамического режима в зоне осветления было выявление оптимальной конструктивной схемы зоны осветления, т.е. такого ее устройства, при котором бы гидродинамический режим отвечал определенным требованиям. Эти требования сводились к следующему: - конструктивное оформление зоны осветления должно обеспечивать эффективное разделение очищенной воды и активного ила; - в зоне осветления должен быть обеспечен стабильный и постоянно обновляющийся взвешенный слой активного ила, при котором условия контактирования загрязнений с илом и кислородный режим позволили бы проводить биохимическое окисление; - гидродинамический режим зоны осветления должен исключать возможность выпадения и накопления активного ила на дне сооружения - конструкция зоны осветления должна быть простой и технологичной в изготовлении.

Для поддержания хлопьев активного ила во взвешенном состоянии в условиях направленной рециркуляции между зонами аэрации и осветления в аэротенке-осветлителе была использована энергия струйного течения, распространяющегося вдоль дна, поступающего в зону осветления через узкое щелевое отверстие. Такого рода придонные течения принято называть затопленными турбулентными плоскими ограниченными струями.

Решающую роль в формировании полей скоростей и концентраций активного ила в объеме сооружения играет турбулентная струя, истекающая из щелевого отверстия и создаваемые ею циркуляционные течения. При помощи струи можно оказывать активное воздействие на схему циркуляции водоиловой смеси в зоне осветления, а в связи с этим и на распределение скоростей в зоне осветления и концентрацию активного ила во всем объеме, т.е. гидравлика зоны осветления в целом будет зависить от гидравлических характеристик факела струи. Теоретическому и экспериментальному исследованию турбулентных струй посвящены работы Г.Н.Абрамовича [35] , В.В.Талиева [36], Б.Н.Батурина [37], В.А.Бахарева и В.Н. Троянского [38], Й.А.Шепелева[39] и др. Экспериментальные исследования ограниченных турбулентных струй относятся приемущественно к воздушным струям, для водных струй опытные данные отсутствуют. Изменение осевой скорости для свободной плоской параллельной струи по Г.Н.Абрамовичу [35]: U Vg +0,41 (з-2-1 где: 11- осевая скорость, м/с; 1JT- начальная скорость струи, м/с; - расстояние от отверстия, м; Ь0- высота отверстия, м; а- эмперический коэффициент. Полуограниченная струя, текущая в ограниченном пространстве, имеет ряд особенностей (наличие водоворотных зон, обратных течений и т.д.) которые существенно отличают ее от свободной струи. Поэтому формулу (2.2.1) нельзя применить для определения придонной скорости.

Целью экспериментальных исследований гидродинамической обстановки в зоне осветления явилось определение минимально допустимых скоростей истечения потока из отверстия, которые позволили бы поддерживать скорость вдоль дна в пределах, предотвращающих оседание на дно зоны осветления хлопьев активного ила. Кроме того, нижняя кромка перегородки 6, (рис.2.1.1) должна быть расположена на такой высоте, которая обеспечила бы беспрепятственное прохождение факела струи. Поэтому необходимо было определить угол расширения струи, распространяющейся в ограниченном пространстве при ншшчии перегородок.

Исследования гидродинамического режима работы зоны осветления проводились на экспериментальном стенде в лаборатории гидравлики НИСИ им.Б .В. Куйбышева. Схема экспериментальной установки приведена на рис.2.2.1.

В горизонтальном стеклянном гидравлическом лотке прямоугольной формы длиной 5 м, шириной 0,2 м, высотой 0,6 м с помощью щитов отделялась модель зоны осветления.

Для моделирования зоны осветления был использован критерий Фруда. Результаты проверялись затем по числу Рей-нольдса, чтобы избежать перехода из одного режима двшкения в другой при переходе от натуры к модели. Кроме того, гравитационный критерий моделирования, каким является критерий Фруда, точнее выражает отношение основных закономерностей, действующих в потоке.

Механизм разделения гидросмесей с высокой концентрацией взвешенных веществ в тонком слое

Механизм разделения водоиловых смесей аэротенков с с высоким содержанием активного ила изучался на установке, представляющей собой фрагмент тонкослойного модуля, выполненный из органического стекла (рис.3.2.1). Длина наклонной части составляет 250 см, площадь поперечного сечения 25 х 10 = 250 см . Внутрь наклонной части вставлялась перегородка, позволяющая менять расстояние межполочного пространства. Установка заполнялась водоиловой смесью с определенной концентрацией активного ила.

Затем шлангом-сифоном из верхней части тонкослойного модуля отводилась осветленная вода. Количество отбираемой воды регулировалось при помощи зажима. Одновременно в нижнюю часть установки подавалась техническая вода. Стабильность расхода обеспечивалась поступлениеи воды из сосуда с постоянным уровнем.

Для обеспечения общих закономерностей, характерных для отделения биомассы в тонком слое, все опыты проводились на иловой смеси опытного аэротенка-осветлителя. Скорости восходящего потока измерялись объемным способом с помощью мерного сосуда.

Экспериментальные исследования разделения водоиловых смесей в тонком слое жидкости, направленном под углом к горизонту, позволили установить механизм разделения.

При прохождении концентрированной массы активного ила между полками тонкослойного модуля за счет плртностной стратификации происходит расслоение потока. Хлопья активного ила под действием сил гравитации оседают на поверхности нижней полки плотным слоем. В нижней части модуля образует-ся два слоя жидкости, каждый из котЬых имеет свою определенную плотность, толщину и скорость.

Слои разделены между собой поверхностью нижнего слоя (поверхностью раздела) представляющего собой слой воды с большим градиентом концентрации. Разность плотностей между слоями обусловливается различием концентрации активного ила. Неоднородность слоев по плотности приводит к появлению архимедовых сил, способствующих перемещению более плотного слоя вниз, а менее плотного вверх. Нижний слой, состоящий из хлопьев активного ила, опирающихся друг на друга, по форме напоминает клин (назван нами клином повышенной концентрации активного ила - клин ПКАИ) и ведет себя как однородная жидкость с плотностью более высокой, чем вышележащий слой.

Восходящий поток можно представить как струю, входящую в однородную среду другой плотности. При сравнительно малых скоростях течения поверхность раздела двух потоков различной плотности остается сравнительно гладкой. При увеличении скорости поверхность раздела удлиняется и на ней появляются гравитационные волны. Дальнейшее увеличение скорости течения приводит к перемешиванию слоев и полному выносу хлопьев активного ила из тонкослойного модуля.

Теория движения стратифицированных (расслоеных) по по плотности жидкости и газов в поле ; сил тяжести - раздел современной гидродинамики, быстро развивающийся в последнее время, весьма интересный в теоретическом отношений и связанный с важнейшими приложениями в технике (океанологии, метрологии и гидрологии [72].

Понимание многих явлений, свойственных стратифицированным течениям, важно в задачах использования и охраны природы, водоемов и атмосферы. Во многих практических случаях, например, при сбросе в водоемы и водотоки теплых вод, охлаждающих конденсаторы тепловых и атомных станций, при втекании пресной речной воды в эстуарии и вторжении соленой морской воды в низовья рек, а также в случае так называемых донных мутьевых потоков, иногда наблюдающихся в придонной области водохранилищу и морей, возникают стратифицированные по плотности течения, которые с большой степенью точности могут быть схематизированы как "двухслойные", т.е. состоящие из двух слоев жидкости, имеющих некоторое различие в плотности и движущихся с различными скоростями.

Вопрос определения минимального угла наклона тонкослойного модуля связан с необходимостью непрерывного удаления осадка из межполочного пространства для обеспечения надежного и эффективного отделения биомассы активного ила от очищенной воды.

В настоящее время в литературе отсутствуют данные о характере и скорости движения осадка в межполочном пространстве тонкослойного модуля, образующегося в результате разделения гидросмесей с высокой концентрацией взвешенных веществ.

Угол наклона тонкослойного модуля должен быть достаточен для создания таких скоростей движения хлопьев активного ила, при которых бы исключалось -возникновение застойных зон и анаэробных условий в межполочном пространстве.

Как известно, характеристиками потока являются - скорость водоиловой смеси в поперечном сечении потока и ее концентрации.

Исследования по определению минимального угла наклона тонкослойного модуля проводились на наклонной прямоугольной колонке, схема которой приведена на рис.3.3.1.

Прозрачные стенки колонки позволили замерить скорости течения, на всех четырех сторонах колонки была нанесена сетка 30x30мм. Бремя прохождения хлопьями активного ила участков по 30 мм определялось по секундомеру.

Угол наклона колонки менялся во время эксперимента от 30 до 90 градусов. Наблюдения проводились при широком диапозоне скоростей восходящего потока жидкости и при различных концентрациях активного ила. Иловой индекс активного ила был равен 100 см /г.

Недостаточный угол наклона ведет к нарушению процесса разделения, возникновению застойных зон, а излишний угол наклона сводит к нулю преимущества тонкослойного разделения перед осветлением во взвешенном слое. Для эффективного разделения необходимо обеспечить также определенную скорость движения водоиловои смеси в тонкослойном модуле, превышение допустимой скорости приводит к перемешиванию слоев и исчезновению клина МАИ.

Для определения границ области, в которой находится минимальный угол: наклона тонкослойного модуля, были проведены предварительные опыты. Эти исследования позволили установить минимальный и максимальный угол наклона. При минимальном угле наклона движение осадка в клине ІЖАИ почти прекращалось, все пространство тонкослойного модуля забивалось осадком и сооружение уже не выполняло свои функций по разделению водоиловои смеси. При максимальном угле наклона длина клина ПКАИ приближалась к длине взвешенного слоя активного ила в осветлителях, возникающего при вертикальном положении модели тонкослойного модуля, т.е эффект тонкослойного разделения исчезал. Результата измерения скорости движения осадка в клине ПКАИ в зависимости от угла наклона представлены ниже в виде графика (рис.3.3.2).

Определение длины зоны отстаивания в тонкослойном модуле

Для определения длины зоны отстаивания L0 (рис.3.2.2) были проведены экспериментальные исследования на установке, схема которой приведена на рис.3.2.1.

Длина зоны отстаивания зависит от скорости восходящего потока V , безразмерного критерия 3 С и количества взвешенных веществ на выходе C6biX. Для проверки возможности интёсификапии биологической очистки сточных вод в аэротенке-осветлителе НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси была запроектирована опытная установка. В качестве материала полок было предусмотрено стекло, обладающее гладкой поверхностью. Но уже в ходе проектирования был установлен ряд недостатков, присущих этому материалу. Основные из них: хрупкость, небольшие линейные размеры, высокий удельный вес, высокая стоимость.

Обзор отечественной и зарубежной литературы показал [79-82 ], что для изготовления полок наиболее всего подходят полимерные пленки. Это объясняется их физико-химическими свойствами, технико-экономическими показателями, а также перспективами роста производства этих материалов, благодаря усиленному развитию химической промышленности. Перспектива применения полимерных пленок в строительстве, как гидроизоляционного материала подземной части зданий; для производства противофильтрационных завес в гидротехническом строительстве; для изготовления тонкослойных модулей для очистки природных и сточных вод, обусловлена их водонепроницаемостью и высокой прочностью и небольшой стоимостью.

Основные требования, которым должны отвечать пленочные материалы, это долговечность и стойкость против обрастания биологическими образованиями.

По данным Международного Комитета по стандартизации "ИСО", срок службы полимерных пленок в условиях отсутствия резких термических перепадов и агрессивных сред составляет 50 лет. В канализационных очистных сооружениях температура сточных вод остается сравнительно постоянной и рН среды, как правило, около 7. Кроме того, в условиях работы пленок в толще воды отсутствует влияние ультрафиолетовых лучей солнца, разрушающе действующих на полимерные пленки.

Для проверки на обрастание биологической пленкой поверхности полимерных материалов, приводящей к полной закупорки межполочного пространства и загниванию активного ила в нем, было изготовлено три деревянные рамки с натянутыми на них различными полимерными пленками. Эти рамки были опущены во вторичный отстойник и периодически вынимались для осмотра поверхности. Уже через две недели на поверхности полэтиленовой и полихлорвиниловой пленок образовался коричневый налет, который с течением времени становился все толще. На поверхности полиэтилентерефтолатной пленки таких образований не происходило.

Последующая двухгодичная эксплуатация опытного аэротен-ка-осветлителя показала правильность выбора этой пленки в качестве материала полок. В летнее время полки обрастают водорослями примерно на 10 см от поверхности воды вглубь, однако это не мешает нормальной эксплуатации сооружений

Таким образом, полиэтилентерефтолатная пленка по своим свойствам, химической и биологической стойкости, а также долговечности удовлетворяет всем требованиям и может быть рекомендована в качестве материала для изготовления полок тонкослойного модуля.

I. Исследования тонкослойного разделения водоиловой смеси позволили изучить механизм разделения концентрированной гидросмеси в тонком слое. Разделение происходит в нижней части тонкослойного модуля вследствие явления плотностной стратификации и образования клина ПКАИ. Использование математического аппарата теории планирования эксперимента позволило установить оптимальный угол наклона полок тонкослойного модуля и получить математическую модель лины клина ПКАИ. Для определения длины клина была составлена инженерная номограмма.

2. При образовании клина ПКАИ в нижней части тонкослойного модуля автоматически обеспечивается равномерность рас пределения жидкости между секциями тонкослойного модуля за счет роста гидравлического сопротивления входящему потоку.

3. Для определения длины полок тонкослойного модуля получена путем планированного эксперимента формула и для облегчения расчетов номограмма.

4. В качестве материала для изготовления тонкослойного модуля при разделении водоиловой смеси может быть рекомендована полиэтилентерефтолатная пленка ТУ 6-05-1794-76, удовлетворяющая требованиям долговечности, прочности и не обрастающая биологическими образованиями.

5. Тонкослойный модуль, установленный в зоне осветления, выполняет две функции: позволяет удерживать повышенную концентрацию активного ила в аэротенке за счет явления плотно-стной стратификации в нижней части и выделения вынесенных мелких хлопьев активного ила в верхней части (доосветление).

Похожие диссертации на Интенсификация биологической очистки сточных вод путем применения аэротенков-осветлителей НИСИ с тонкослойным разделением водоиловой смеси