Расчет продолжительности обработки сточных вод в зонах аэротенка

 

Так как БПК_полн L_вх = 427 мг/л > 150 мг/л, продолжительность пребывания в анаэробной зоне принимаем t_{анаэроб} = 1 ч [20, раздел 2].

 

Таблица 22 [20, табл. 1]

 

Кинетические константы для основных процессов

биологической очистки городских сточных вод

 

Процесс	Максимальная скорость, мг/г×ч	Константа Михаэлиса, мг/л	Константа торможения
Окисление органических веществ			–
Нитрификация	2,8	0,35
Денитрификация			–

 

Используя кинетические константы (табл. 22 [20, табл. 1]), по [20, формула 2], определяем удельную скорость денитрификации в аноксидной зоне аэротенка для заданной концентрации азота нитратов и нитритов в очищенной воде (концентрации субстрата S):

 

, (106)

 

мг/г×ч.

 

Удельную скорость окисления органических веществ в аэробной зоне аэротенка находим аналогично для заданного значения БПК_полн в очищенной воде:

 

мг/г×ч. (107)

 

Удельную скорость нитрификации в аэробной зоне аэротенка находим для заданной концентрации азота аммонийного в очищенной воде, применяя константы табл. 22 [20, табл. 1] и кинетическое уравнение для случая торможения субстратом [20, формула 4]:

 

, (108)

 

мг/г×ч.

 

Далее определяем прирост избыточного активного ила по [20, формула 21]:

 

, мг БВБ/л. (109)

 

Согласно [20, формула 20] потребление азота на прирост активного ила, удаляемого с избыточным илом и взвешенными веществами, выносимыми из вторичного отстойника, составит:

 

мг/л. (110)

 

Дозу (концентрацию) активного ила принимаем 3 г/л (обычно a _i = 2–4 г/л). Зольность активного ила s при очистке городских сточных вод в среднем составляет 0,3 (табл. 17, [16, табл. 40]).

Продолжительность нитрификации рассчитываем по [20, формула 18]:

 

, (111)

 

ч.

 

Продолжительность денитрификации рассчитываем по [20, формула 19], предварительно определив концентрацию общего азота на выходе из аэротенка:

 

N_{общ.вых} = N_{амм.вых} + N_{орг.вых} + N_{нитрат.вых} + N_{нитрит.вых}, (112)

 

N_{общ.вых} = 0,4 + 0 + 9 + 0,02 = 9,42 мг/л.

 

, (113)

 

ч.

 

где rнитр, rденитр

–

удельные скорости нитрификации и денитрификации, мг/(г∙ч) [20, с. 21–22].

 

Рис. 16. Кинетическая зависимость нитрификации

при очистке городских сточных вод

 

Рис. 17. Кинетическая зависимость денитрификации

при очистке городских сточных вод

Таблица 23

Кинетические константы для основных процессов

биологической очистки городских сточных вод

 

Процесс	Максимальная скорость, мг/(г∙ч)	Константа Михаэлиса, мг/л	Константа торможения
Окисление органических веществ			–
Нитрификация	2,8	0,35
Денитрификация			–

 

Задаваясь значениями концентрации субстрата – требуемого качества очищенной воды и используя константы из табл. 23, по формулам (114) и (115) определяют удельные скорости нитрификации, денитрификации и окисления органических веществ.

 

, (114)

 

где r	–	удельная скорость окисления, мг/(г∙ч);
rmax	–	максимальная скорость окисления, мг/(г∙ч);
S	–	концентрация субстрата, мг/л;
Km	–	константа Михаэлиса, мг/л.

 

, (115)

 

где a

–

константа торможения (с увеличением 𝛼 торможение снижается).

 

Определяем значение БПК_полн на входе в аэробную зону с учетом снижения концентрации органических веществ в денитрификаторе по [20, формула 22]:

 

L_аэр.вх = L_вх – К_денитр × t_денитр × r_денитр × а _i × (1 – s), (116)

 

L_аэр.вх = 427 – 3,43 × 0,91 ×4,74 × 3 × (1 – 0,3) = 396 мг/л.

 

Продолжительность окисления органических веществ в аэробной зоне рассчитываем по [20, формула 23]:

 

ч. (117)

 

За расчетное время обработки сточных вод в аэробной зоне (t_аэроб) принимаем максимальное значение из t_орг и t_нитр – 18,14 ч.

Общая продолжительность обработки сточных вод в аэротенке определяется по формуле:

 

t_общ = t_{анаэроб} + t_денитр + t_аэроб = 1 + 0,91 + 18,14 = 20,05 ч. (118)