Расчет аэротенков без удаления биогенных элементов

Концентрация взвешенных веществ в аэротенках не должна превышать 150 мг/л, а БПК_полн зависит от типа аэротенка и выбранной схемы механической очистки. Концентрация загрязнений по БПК_полн отстоянной воды, прошедшей механическую очистку, L_en, 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 БПК_полн 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 БПК_полн < 240 мг/л. Двухступенчатые аэротенки с регенерацией используют при БПК_полн ³ 500 мг/л.

Так как БПК_полн 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 БПК_полн = 30–35 %. Для определения БПК_полн после механической очистки воспользуемся формулой (67):

Принимаем Э = 0,3, тогда

 

L_en = 610 · (1 – 0,3) = 427 мг/л.

 

Так как в нашем примере БПК_полн больше 240 мг/л, принимаем аэротенк с регенерацией.

Продолжительность обработки воды t_at, 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 БПК_полн 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 p_max, K_t, K_o, 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 БПК_полн 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 a_r, г/л, определяется по формуле

 

г/л. (90)

 

Продолжительность окисления t_O, ч, органических загрязняющих веществ в аэротенках с регенераторами

 

ч. (91)

 

Продолжительность регенерации t_r, ч,

 

t_r = t_O – t_at = 7,37 – 2,1 = 5,27 ч. (92)

 

Вместимость аэротенка W_at, м³,

 

, (93)

 

где qw

–

расчетный расход сточных вод, м3/ч, qw = Qmax.ч ;

 

м³.

 

Вместимость регенераторов W_r, 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]:

 

H_at = 3,2 м; b_at = 4,5 м; L_at = 36–114 м (с шагом 6 м).

H_at = 4,4 м; b_at = 6,0 м;

H_at = 5,0 м; b_at = 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 H_at = 3,2 м; b_at = 4,5 м; число коридоров n = 4 шт., число секций N = 4 шт., тогда длина аэротенка L_at, м:

 

м. (99)

 

принимаем L_at = 72 м (кратное 6,0 м). Отношение длины аэротенка к ширине коридора должно быть не менее 10:

 

.

 

Общая ширина аэротенка B_at, м,

 

м. (100)

 

Удельный расход воздуха q_air, 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 f_az / f_at

 

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 h_a

 

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:

 

K_T = 1 + 0,02 × (T_w – 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 J_a, м³/(м² · ч),

 

м³/(м² · ч). (104)

 

Если вычисленная интенсивность аэрации выше J_a,max для принятого значения К₁ (табл. 19), необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если меньше J_a,min для принятого значения К₂ (табл. 20) – следует увеличить расход воздуха, приняв J_a,min по табл. 20 [16, п. 6.157]. В нашем примере, полученное значение J_a удовлетворяет этим требованиям.