Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.
Поля, помеченные символом *, обязательны для заполнения.
Проектирование систем аэрации

Проектирование систем аэрации

Системы аэрации являются важнейшей частью сооружений биологической очистки сточных вод. Они обеспечивают кислородный режим аэротенков, перемешивание иловой смеси и в значительной степени обуславливают энергоэффективность процесса очистки.

В отечественной практике повышение эффективности процесса аэрации и снижение энергозатарт длительное время достигалось за счет замены устаревших как морально, так и физически аэраторов на более современные.  В основном это был переход  от фильтросных элементов и дырчатых труб к полимерным пористым и мембранным аэраторам.  При этом качество проектирование раскладки аэраторов оставалось в лучшем случае на втором месте.

Сейчас, когда на рынке имеется достаточный выбор аэраторов с высокими массообменными характеристиками, проектирование раскладки аэрационной системы становится решающим фактором определяющим эффективность и энергозатраты на процесс аэрации.

Для проектирования системы аэрации в первую очередь надо правильно поставить технические условия.  При этом в технических заданиях часто встречаются ошибки. Наиболее часто встречаемы ошибки это:

  •  Заказчику нужен расход воздуха, который должна обеспечить система.
  • Заказчику нужна концентрация кислорода,  которую следует достигнуть при разработке системы.
  • Заказчику нужно высокое SOTE отдельного аэратора
  • Необходимо добиться определённых показателей очистки только за счет изменения системы аэрации.

На самом деле это только часть не всегда правильно поставленной задачи. Что касается достижения определённых заданных концентраций то это возможно только при проектировании процесса биоочистки в целом и в большинстве случаев недостижимо только за счет системы аэрации.  Дело в том, что работа системы аэрации является частью системы биологической очистки и не может рассматриваться отдельно от процесса. В реальности нужны стабильные возможные для реализуемого процесса  концентрации веществ в очищенной воде достигаемые при минимальных энергозатратах.

При проектировании системы аэрации совместно с процессом в первую очередь необходимо определить потребность в кислороде по длине аэротенка.   Для этого используется скорость дыхания активного ила.  Учитывая, что в процессе потребления кислорода на современных станциях участвуют три основных группы микроорганизмов  - гетеротрофы, фосфат аккумуляторы и автотрофы для определения потребности в кислороде по длине аэротенка наилучшим методом является математическое моделирование процесса биологической очистки с учетом гидродинамических характеристик аэротенка.  Далее необходимо разработать оптимальный профиль концентрации кислорода по длине аэротенка.  Это связано как с выделением зон для проведения процессов удаления азота и фосфора так и с изменением оптимальной концентрации кислорода в зависимости от процессов происходящих в данной точке аэротенка.  Нами применяется уникальный метод расчета оптимальной концентрации кислорода в зависимости от скорости дыхания ила и илового индекса с использованием респирометрических кривых получаемых на конкретных станциях или  обобщенных данных при новом строительстве.

Получив эти данные можно приступать к проектированию раскладки аэраторов. Для этого необходимо выбрать оптимальную нагрузку по воздуху на аэратор и в зависимости от нее определить эффективность массоперноса в стандартных условиях. При выборе нагрузки следует учитывать, что современные аэрационные системы должны позволять регулировать расход воздуха  - т.е. аэрационная система будет работать в нестационарных условиях. Если расчётная нагрузка выбрана слишком низкой то в часы минимально притока при управлении расходом воздуха аэраторы будут недогружены, что ускорит их зарастание и снизит межпромывочный интервал и общую эффективность работы системы. При высоких нагрузках в часы максимума наоборот аэраторы будут перегружены, что снизит как эффективность массопереноса, так и  расчетный срок службы системы.  Далее при раскладке аэраторов  необходимо соблюдать два принципа: обеспечить одинаковую нагрузку на аэрационный элемент и  минимизировать влияние эрлтифтных эффектов.  Это необходимо для поддержания выбранных массообменных характеристик аэратора. Эффективность массопереноса кислорода, характерная для отдельного элемента системы будет существенно падать при увеличении нагрузки на элемент и при возникновении эрлифтных эффектов при неплотной раскладке аэраторов.

После получения оптимальной картины учитывающий потребность в кислороде и характеристики разработанной системы  необходимо проверить работу системы «на пермешивание» в условиях минимального и среднего расхода воздуха.   Данный расчет может оказаться критичным для зон близких к концу аэротенка.  Дело в том, что современные требования к качеству очищенной воды диктуют низкие концентрации загрязняющих веществ на выходе аэротенка.  Это приводит к низким скоростям дыхания и следовательно к снижению потребности в кислороде в конце аэротенка. В результате даже при раскладке по всей площади днища расчетные расходы воздуха могут не обеспечивать  таких зонах перемешивания иловой смеси.

Наилучшим решением  в данном случае будет повышать заложенную при расчете дозу ила.  Это практически всегда позволяет добиваться оптимальных результатов для вновь проектируемых станций.  Однако для существующих станций доза ила ограничена возможностями вторичных отстойников.  В этом случае нет однозначного правильного решения так как возможно несколько путей решения проблемы:

Увеличить расход воздуха в зонах в конце аэротенка и вывести эти зоны из регулирования.

Изменить гидродинамическую структуру за счет перераспределения подачи стока по длине сооружения  и минимизировать данные зоны.

Разделить для них функции аэрации и перемешивания за счет создания карусельных зон или установки погружных мешалок.

В результате такой схемы проектирования только за счет оптимальной раскладки аэраторов экономится до 30% затрат на аэрацию.

Однако как можно видеть выполнение проектирования по предлагаемому алгоритму  требует значительного количества расчетов, в некоторых случаях включая варианты.  Наш опыт показывает что быстрое и качественное проектирование систем аэрации достигается при использовании компьютерных моделей систем биологической очистки подробно описывающих работу системы аэрации.    Применяемый нами для расчётов программный комплекс GPS-X для моделирования процессов очистки сточных вод наилучшим образом  удовлетворяет требованиям необходимым для осуществления такого проектирования. 

Галерея изображений (Проектирование систем аэрации)