Так как БПКполн Lвх = 427 мг/л > 150 мг/л, продолжительность пребывания в анаэробной зоне принимаем tанаэроб = 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 БПКполн 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:
Nобщ.вых = Nамм.вых + Nорг.вых + Nнитрат.вых + Nнитрит.вых, (112)
Nобщ.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 БПКполн на входе в аэробную зону с учетом снижения концентрации органических веществ в денитрификаторе по [20, формула 22]:
Lаэр.вх = Lвх – Кденитр × tденитр × rденитр × а i × (1 – s), (116)
Lаэр.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 (tаэроб) принимаем максимальное значение из tорг и tнитр – 18,14 ч.
Общая продолжительность обработки сточных вод в аэротенке определяется по формуле:
tобщ = tанаэроб + tденитр + tаэроб = 1 + 0,91 + 18,14 = 20,05 ч. (118)