Концентрация взвешенных веществ в аэротенках не должна превышать 150 мг/л, а БПКполн зависит от типа аэротенка и выбранной схемы механической очистки. Концентрация загрязнений по БПКполн отстоянной воды, прошедшей механическую очистку, Len, мг/л, снижается:
– на 15–20 % при отсутствии преаэраторов и биокоагуляторов;
– на 20–25 % при наличии преаэраторов, совмещенных с первичными отстойниками;
– на 30–35 % в схемах с биокоагуляторами перед первичными отстойниками.
Рис. 15. Классическая одноступенчатая схема биологической очистки
сточных вод в аэротенках:
1 – сточная вода после отстойников; 2 – аэрационный бассейн; 3 – иловая смесь из аэротенков; 4 – вторичный отстойник; 5 – очищенная вода; 6 – иловая камера; 7, 8 – циркуляционный и избыточный активный ил соответственно; 9 – воздух от воздуходувок; 10 – аэрационная система для распределения воздуха в аэротенке
Аэротенки могут быть одноступенчатые и двухступенчатые, при этом в том и другом случаях их принимают как с регенерацией, так и без нее. Одноступенчатые аэротенки с регенерацией принимают при БПКполн ³ 240 мг/л, наличии вредных производственных примесей и если это не противоречит применению технологии биологического удаления азота и фосфора [16, п. 6.141; 1, п. 9.2.7.2], а без регенерации – при БПКполн < 240 мг/л. Двухступенчатые аэротенки с регенерацией используют при БПКполн ³ 500 мг/л.
Так как БПКполн в смеси бытовых и производственных сточных вод в нашем примере превышает 500 мг/л (допустимое значение для одноступенчатой биологической очистки), то в схеме очистки сточных вод целесообразно принять биокоагулятор, имеющий совместно с первичными отстойниками, эффект очистки по БПКполн = 30–35 %. Для определения БПКполн после механической очистки воспользуемся формулой (67):
Принимаем Э = 0,3, тогда
Len = 610 · (1 – 0,3) = 427 мг/л.
Так как в нашем примере БПКполн больше 240 мг/л, принимаем аэротенк с регенерацией.
Продолжительность обработки воды tat, ч, в аэротенке определяется по формуле
, (86)
где a i | – | доза ила в аэротенке 2–4 г/л [6, с. 246]. Принимаем a i = 3,0 г/л; |
Lex | – | БПКполн очищенной сточной воды. Принимаем Lex = 15 мг/л. |
ч.
Нагрузка на ил q i, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки, определяется по формуле
, (87)
где s | – | зольность ила. Принимается по табл. 17 [16, табл. 40] s = 0,3 (для городских стоков). |
Таблица 17 [16, табл. 40]
Определение показателей pmax, Kt, Ko, j, s
для городских и производственных сточных вод
Сточные воды | pmax, мг БПКполн /г×ч | Kt, мг БПКполн/л | Ko, мг O2/л | j, л/г | s |
Городские | 0,625 | 0,07 | 0,3 | ||
Производственные: | |||||
а) нефтеперерабатывающих заводов: | |||||
I система | 1,81 | 0,17 | - | ||
II система | 1,66 | 0,158 | - | ||
б) азотной промышленности | 2,4 | 1,11 | - | ||
в) заводов синтетического каучука | 0,6 | 0,06 | 0,15 | ||
г) целлюлозно-бумажной промышленности: | |||||
сульфатно-целлюлозное производство | 1,5 | 0,16 | |||
сульфитно-целлюлозное производство | 1,6 | 0,17 | |||
д) заводов искусственного волокна (вискозы) | 0,7 | 0,27 | - | ||
е) фабрик первичной обработки шерсти: | |||||
I ступень | - | 0,23 | - | ||
II ступень | - | 0,2 | - | ||
ж) дрожжевых заводов | 1,66 | 0,16 | 0,35 | ||
з) заводов органического синтеза | 1,7 | 0,27 | - | ||
и) микробиологической промышленности: | |||||
производство лизина | 1,67 | 0,17 | 0,15 | ||
биовита и витамицина | 1,5 | 0,98 | 0,12 | ||
к) свинооткормочных комплексов: | |||||
I ступень | 1,65 | 0,176 | 0,25 | ||
II ступень | 1,68 | 0,171 | 0,3 | ||
Примечание: Для других производств указанные параметры следует принимать по данным научно-исследовательских организаций. |
мг/(г · сут).
По табл. 18 [16, табл. 41] определяем значение илового индекса J i, J i = f (q i), для q i = 2242,2 мг/(г× сут) J i = 130 см3/г.
Таблица 18 [16, табл. 41]
Величина илового индекса J i
Сточные воды | Иловый индекс J i, см3/г, при нагрузке на ил q i, мг/г×сут. | |||||
Городские | ||||||
Производственные: | ||||||
а) нефтеперерабатывающих заводов | – | |||||
б) заводов синтетического каучука | – | |||||
в) комбинатов искусственного волокна | – | |||||
г) целлюлозно-бумажных комбинатов | – | |||||
д) химкомбинатов азотной промышленности | – | |||||
Примечание: Для окситенков величина J i должна быть снижена в 1,3–1,5 раза. |
Степень рециркуляции активного ила R i
. (88)
Удельная скорость окисления r, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч
, (89)
где rmax | – | максимальная скорость окисления, принимается по табл. 17 [16, табл. 40], rmax = 85 мг/г×ч; |
CO | – | концентрация растворенного кислорода, принимается CO = 2 мг/л; |
K l | – | константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, принимается по табл. 17 [16, табл. 40] K l = 33 мг/л; |
KO | – | константа, характеризующая влияние кислорода, принимается по табл. 17 [16, табл. 40] KO = 0,625 мг/л; |
j | – | коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, принимается по табл. 17 [16, табл. 40] j = 0,07 л/г. |
мг/(г×ч).
Доза ила в регенераторе ar, г/л, определяется по формуле
г/л. (90)
Продолжительность окисления tO, ч, органических загрязняющих веществ в аэротенках с регенераторами
ч. (91)
Продолжительность регенерации tr, ч,
tr = tO – tat = 7,37 – 2,1 = 5,27 ч. (92)
Вместимость аэротенка Wat, м3,
, (93)
где qw | – | расчетный расход сточных вод, м3/ч, qw = Qmax.ч ; |
м3.
Вместимость регенераторов Wr, м3,
м3. (94)
Если температура сточных вод отлична от 15 °С, то необходимо вводить поправочный коэффициент. Тогда:
м3, (95)
м3, (96)
где t | – | температура сточных вод, °С. |
Общий объем W, м3,
м3. (97)
Процент регенерации А, %,
%. (98)
Параметры типовых аэротенков [4, табл. 27.7]:
Hat = 3,2 м; bat = 4,5 м; Lat = 36–114 м (с шагом 6 м).
Hat = 4,4 м; bat = 6,0 м;
Hat = 5,0 м; bat = 9,0 м;
Число секций аэротенков следует принимать не менее двух (все рабочие) [1, пп. 9.2.7.3 и 9.2.7.4; 16, п. 6.150].
Принимаем аэротенк с размерами Hat = 3,2 м; bat = 4,5 м; число коридоров n = 4 шт., число секций N = 4 шт., тогда длина аэротенка Lat, м:
м. (99)
принимаем Lat = 72 м (кратное 6,0 м). Отношение длины аэротенка к ширине коридора должно быть не менее 10:
.
Общая ширина аэротенка Bat, м,
м. (100)
Удельный расход воздуха qair, м3/м3,
, (101)
где qO | – | удельный расход кислорода воздуха, принимается по [16, п. 6.157], qO = 1,1 мг/мг; |
K1 | – | коэффициент, учитывающий тип аэратора [16, п. 6.157]. Для мелкопузырчатой аэрации при соотношении площадей аэрируемой зоны и аэротенка faz / fat = 0,3 (30 % заняты аэратором), принимается по табл. 19 [16, табл. 42], K1 = 1,89; |
Таблица 19 [16, табл. 42]
Зависимость коэффициента K1
от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка faz / fat
faz / fat | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,75 | |
К1 | 1,34 | 1,47 | 1,68 | 1,89 | 1,94 | 2,13 | 2,3 | |
Jа,max, м3/(м2×ч) |
K2 | – | коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов ha (hа = Нat – 0,4 = 3,2 – 0,4 = 2,8 м) и принимаемый по табл. 20 [16, табл. 43] K2 = 1,97; |
Таблица 20 [16, табл. 43]
Зависимость коэффициента K2 от глубины погружения аэраторов ha
ha, м | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | |||||
K2 | 0,4 | 0,46 | 0,6 | 0,8 | 0,9 | 2,08 | 2,52 | 2,92 | 3,3 | |
Jа,min, м3/(м2×ч) | 3,5 | 2,5 |
Kт | – | коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле: |
KT = 1 + 0,02 × (Tw – 20) = 1 + 0,02 × (22 – 20) = 1,04, (102)
здесь Tw | – | среднемесячная температура воды за летний период, °С; |
K3 | – | коэффициент качества воды, принимается по [16, п. 6.157] K3 = 0,85; |
Са | – | растворимость кислорода воздуха в воде, определяемая по формуле: |
мг/л, (103)
где Cт | – | растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, определяется по [3, табл. 3.5] Cт = 8,67 мг/л; |
ha | – | глубина погружения аэратора, м. |
м3/м3.
Интенсивность аэрации Ja, м3/(м2 · ч),
м3/(м2 · ч). (104)
Если вычисленная интенсивность аэрации выше Ja,max для принятого значения К1 (табл. 19), необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если меньше Ja,min для принятого значения К2 (табл. 20) – следует увеличить расход воздуха, приняв Ja,min по табл. 20 [16, п. 6.157]. В нашем примере, полученное значение Ja удовлетворяет этим требованиям.