Расчет метантенков в схеме с биофильтрами

Определим количество биологической пленки по сухому веществу U_сух, т/сут, из вторичных отстойников:

, (197)

 

где a – количество избыточной биологической пленки, выносимой из биофильтра.

Количество избыточной биологической пленки, выносимой из высоконагружаемых биофильтров, надлежит принимать 28 г/чел.×сут. по сухому веществу, влажность – 96 % [16, п. 6.135].

 

т/сут.

 

Общее количество сухого вещества М_сух, т/сут, в схемах с биофильтрами

 

М_сух = Q_сух + U_сух = 10,8 + 10,2 = 21 т/сут,

 

где Q_сух определено по формуле (186).

Расход сырого осадка, V_ос, м³/сут,

 

м³/сут.

 

Расход биологической пленки, V_б.п., м³/сут,

 

, (198)

 

где r_б.п. = 96 % – влажность биологической пленки [16, п. 6.131].

 

м³/сут.

 

Общее количество осадка и биологической пленки, М_общ, м³/сут,

 

М_общ = V_ос + V_б.п. = 216 + 255 = 471 м³/сут. (199)

 

Влажность смеси осадка и биологической пленки r_см, %, по формуле (192):

%.

 

Доза суточной нагрузки на метантенк принимается по табл. 29 [16, табл. 59] в зависимости от влажности смеси осадка и ила.

При мезофильном режиме и r_см = 95,54 % суточная доза D_сут = 8,5 % по табл. 29, но в связи с требованиями [1, п. 9.2.14.13] принимаем D_сут = 7,0 %.

Объем метантенка W, м³,

 

м³. (200)

 

Число метантенков должно быть не менее двух, согласно [16, п. 6.356]. Определяем количество метантенков N, шт.,

 

, (201)

 

где w1

–

объем одного метантенка, м3, принимаем по [4, табл. 36.5] или табл. 29.

 

шт.

 

Принимаем 3 метантенка диаметром 17,5 м.

Определяем фактическую дозу суточной нагрузки на метантенк D_{сут.факт} ,

 

%. (202)

 

Определяем время пребывания осадка в метантенке T, сут,

 

сут. (203)

 

 

Газгольдеры

Газгольдеры применяются для поддержания постоянного давления в газовой сети с учетом неравномерного выхода газа из метантенков, с целью максимального его использования на площадках очистных сооружений. Газгольдеры служат для сбора газа.

Удельный расход газа Г_уд, м³/кг, определяется по формуле

 

, (204)

 

где а_см – предел распада смеси осадка и ила, %,

 

, (205)

где аос и аил	–	пределы распада соответственно осадка и ила: аос = 53 %;
		аил = 43 %. Для осадков бытовых сточных вод можно принимать асм = 50 %.
n	–	коэффициент, зависящий от влажности осадка, определяется по табл. 31 [16, табл. 61], n = f (rсм), при rсм = 95,54 % n = 0,634.

 

Таблица 31 [16, табл. 61]

Значение коэффициента К_r

 

Режим сбраживания	Значение коэффициента Кr, %, при влажности загружаемого осадка, %
Мезофильный	1,05	0,89	0,72	0,56	0,40
Термофильный	0,455	0,385	0,31	0,24	0,17

 

м³/кг = 455 м³/т.

 

Количество беззольного вещества М_без, т/сут,

 

, (206)

 

где В_г – гигроскопическая влажность, В_г = 5 %;

З_ос – зольность осадка, З_ос = 27,5 %;

М_сух – общее количество сухого вещества, т/сут. (см. главу 11.2.2. Расчет метантенков в схеме с биофильтрами).

 

т/сут.

 

Общее количество газа Г_общ, м³/сут,

 

м³/сут. (207)

 

Объем газгольдеров W_г, м³,

 

м³, (208)

 

где t – время хранения газа, принимается согласно [16, п. 6.359], t = 2¸4 ч.

 

Число газгольдеров N_г, шт., рекомендуется принимать 2 газгольдера,

 

, (209)

 

где w1

–

объем одного газгольдера, м3, принимается по [4] или нижеприведенным данным.

 

Dвн, м	7,4	9,3	11,48	14,5	21,0	26,9
w1, м3

 

шт.

 

Принимаем 2 газгольдера объемом 300 м³.

Фактическое время пребывания газа в газгольдере t_факт, ч, равняется

 

ч. (210)

Аэробные стабилизаторы

Аэробный стабилизатор – сооружение для обработки осадка. Аэробная стабилизация – это сложный биохимический процесс, в результате которого происходит распад (окисление) основной части органических беззольных веществ осадка. оставшееся органическое вещество осадка является стабильным, т.е. неспособным к последующему разложению [1, п. 9.2.14.20]. Рекомендуется для применения, как конкурентоспособное сооружение в схемах с аэротенками при производительности очистных сооружений до 50000 м³/сут.

Метод аэробной стабилизации заключается в длительном аэрировании осадков в сооружениях типа аэротенков (стабилизаторах).

Количество осадка по сухому веществу Q_сух, т/сут, из первичных отстойников определяется по формуле (186)

 

т/сут.

 

количество ила по сухому веществу U_сух, т/сут, из вторичных отстойников в схемах с аэротенками определяется по формуле (187)

 

т/сут.

 

Общее количество сухого вещества М_сух, т/сут, в схемах с аэротенками определяется по формуле (188)

 

М_сух = Q_сух + U_сух = 10,8 + 9,84 = 20,64 т/сут.

 

Расход осадка по беззольному веществу Q_без, т/сут

 

, (211)

где В_г – гигроскопическая влажность, В_г = 5 %;

З_ос – зольность осадка, З_ос = 30 %.

 

т/сут.

 

Расход ила по беззольному веществу U_без, т/сут

 

, (212)

 

здесь З_ил – зольность ила, З_ил = 25 %.

 

т/сут.

 

Общий расход осадка и ила по беззольному веществу М_без, т/сут,

 

М_без = Q_без + U_без = 7,2 + 7,0 = 14,2 т/сут. (213)

 

По формуле (189) рассчитываем расход сырого осадка из первичных отстойников V_ос, м³/сут, при его влажности 95 %

 

м³/сут.

 

Расход избыточного активного ила из вторичных отстойников V_ил, м³/сут, при его влажности 99,5 % определяем по формуле (190)

 

м³/сут.

 

Общий расход смеси осадка и ила М_общ, м³/сут, вычисляем по формуле (191)

 

М_общ = V_ос + V_ил = 216 + 1968 = 2184 м³/сут.

 

Возраст ила t, сут, рассчитываем по формуле

 

, (214)

 

где tаt	–	время обработки воды в аэротенке, tаt = 2,3 ч;
а i	–	доза ила в аэротенке, а i = 2,5 г/л;
Сех	–	количество взвешенных веществ, выносимых из первичного отстойника, Сех = 100¸150 г/м3.

 

сут.

 

Время стабилизации неуплотненного активного ила t_ил, сут,

 

, (215)

 

где Тс	–	температура ила в стабилизаторе, °С;
Та	–	температура воды в аэротенке. По заданию та летом = 22 °С, та зимой = 14 °С.

 

Т_с = Т_а – 3 = 14 – 3 = 11 °С.

 

По [1, п. 9.2.14.20] зимой стабилизацию осадка без подогрева принимают при Т_с ³ 15 °С, при меньшей температуре принимают автотермофильный режим с подогревом воды до 15 °С.

 

сут.

 

Удельный расход воздуха для стабилизации ила q_ил, кг О₂/кг орг. вещ-в.:

 

кг О₂/кг орг.вещ-в. (216)

 

Время стабилизации смеси осадка и ила t_см, сут,

 

сут. (217)

 

Удельный расход кислорода q_см, кг О₂/кг без. вещ-в., для стабилизации смеси осадка и ила

 

, (218)

 

кг О₂/кг без.вещ-в.

 

Концентрация беззольного вещества осадка и неуплотненного ила S₀, кг/м³,

 

кг/м³. (219)

 

Необходимое удельное количество воздуха D, м³/м³,

 

, (220)

 

где К₁, К₂, n₁, n₂, C_p и C – параметры, определяемые по [16, п. 6.157].

 

м³/м³.

 

Требуемый объем аэробного стабилизатора W_с, м³,

 

м³. (221)

 

Для аэробной стабилизации следует предусматривать сооружения типа коридорных аэротенков [4].

Принимаем по [4, табл. 27.7] аэротенк с числом коридоров n = 3 и размерами: ширина коридора b_к = 6 м; глубина H = 5 м; длина L = 72 м. Объем одной секции w₁ = 6480 м³.

Определяем количество секций N, шт.,

 

шт. (222)

 

Общая ширина

 

м. (223)

 

Уплотнение аэробно стабилизированного осадка производится в течение Т = 1,5¸2 ч [3], но не более 5 ч, согласно [1, п. 6.367; 16].

Влажность уплотненного осадка 95¸96 %.

Объем уплотнителя W_упл, м³,

 

м³. (224)

 

Принимаем в качестве уплотнителя отстойник горизонтального типа, примыкающий к стабилизатору [3, с. 32]. Размеры отстойника: ширина b = 6 м; глубина Н = 1,7 м. Число секций n = 3.

Длина отстойника L, м,

 

м. (225)

 

 

Обезвоживание осадка

Все жидкие осадки должны обезвоживаться до влажности не более 82 % естественным или механическим методами.

При проектировании сооружений с нагрузкой свыше 15 тыс. ЭЧЖ надлежит предусматривать обезвоживание осадков механическими методами, иловые площадки допускаются только в качестве резервных сооружений [1, п. 9.2.14.22].

 

11.5.1. Иловые площадки на естественном основании

Наиболее простым и распространенным способом обезвоживания осадков является их сушка на иловых площадках с искусственным асфальтобетонным основанием с дренажом, с поверхностным отводом воды. Иловые площадки состоят из карт.

Карты отделяют друг от друга оградительными валиками, высоту которых принимают на 0,3 м выше рабочего уровня. Осадок распределяется по картам с помощью труб или деревянных лотков, укладываемых в теле разделительного валика с уклоном 0,01¸0,03 и снабженных выпусками.

 

Рис. 22. Климатические коэффициенты для определения величины нагрузки на иловые площадки (сплошные и пунктирные линии) и продолжительности периода намораживания на иловых площадках, дни (точечные линии)

 

Иловые площадки необходимо своевременно освобождать от подсушенного осадка.

Полезная площадь иловых площадок F_полез, м²,

 

, (226)

 

где К	–	климатический коэффициент, принимается по рис. 22 [1, рис. 1; 16], К = 1;
qил. пл	–	нагрузка на иловые площадки, принимается по табл. 32 [1, табл. 20].

 

Таблица 32 [1, табл. 20]

 

Допустимая нагрузка на иловые площадки для различного типа осадков, м³/м²×год

 

Характеристика осадка	Иловые площадки
на естественном основании	на естественном основании с дренажом	на искусственном асфальтобетонном основании с дренажом	каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды на естественном основании	площадки-уплотнители
Анаэробно сброженная в мезофильных условиях смесь осадка из первичных отстойников и активного ила	1,2	1,5	2,0	1,5	1,5
То же, в термофильных условиях. Смесь осадка из первичных отстойников и активного ила	0,8	1,0	1,5	1,0	1,0
Анаэробно сброженный осадок из первичных отстойников и осадок из двухъярусных отстойников	2,0	2,3	2,5	2,0	2,3
Аэробно стабилизированная смесь активного ила и осадка из первичных отстойников или стабилизированный активный ил	1,2	1,5	2,0	1,5	1,5

 

q_ил = 1,2 м³/м²·год.

 

м³/м²·год.

 

Определяем высоту слоя намораживания h, м,

 

, (227)

 

где t	–	период намораживания, принимается по [1, рис. 1], t = 100 сут;
К1	–	коэффициент зимнего намораживания, согласно [16, п. 6.395], К1 = 0,8;
К2	–	коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка в зимнее время, К2 = 0,75 [1, п. 9.2.14.39]

 

м.

 

Высота слоя намораживания должна быть равна 0,3¸0,5 м.

Количество иловых площадок N, шт.,

 

, (228)

 

где f₁ – площадь одной иловой площадки, м².

минимальная площадь иловой площадки f_1min, м²,

 

м², (229)

 

где hmax л

–

максимально допустимая высота разового налива осадка на одну площадку летом, м.

 

Максимальная площадь иловой площадки f_1max, м², зависит от влажности осадка. при влажности 97 % размеры площадки могут быть приняты по [4, с. 359] 100´100 м (при двухстороннем наливе осадка на площадку). Тогда f_1mах = 10000 м².

 

шт.

 

Принимаем 22 площадки.

Конструкция иловой площадки приведена в [4].

Общая площадь иловых площадок F_общ, м²,

 

, (230)

 

где Кз

–

коэффициент, учитывающий увеличение площади иловых площадок, Кз = 1,2¸1,4.

 

га.