В зависимости от температуры воды

Температура сточной воды, 0С
α	0,66	0,80	0,90	1,00	1,14	1,30	1,50

Объем иловой камеры отстойника (W _ос , м³) из расчета накопления в нем осадка за период Т = 8 ч(при механизированном удалении осадка) определяем по формуле:

W _ос = b _общ ∙ q _ср.ч∙ Э ∙ Т / (100 – Р) ∙ 10⁶ ∙ N ∙ ρ,

где Р – влажность удаляемого осадка: Р = 93,5-94 % при удалении осадка плунжерными насосами, Р = 95 % при самотечном удалении осадка);

ρ – плотность осадка: ρ = 1000 кг/м³.

Для производственных сточных вод, для которых отсутствуют экспериментальные данные по закономерностям осаждения взвешенных частиц, может быть определен общий объем отстойников (W _общ, м³) для продолжительности отстаивания Т = 2 ч:

W _общ = q _макс.ч ∙ Т

Число отстойников:

N = W _общ / W _з.о,

где W _з.о – объем зоны отстаивания (Приложение, табл.11).

 

2.5.2. Расчет горизонтальных отстойников

Длина горизонтального отстойника (L, м) определяется по формуле:

L = v ∙ Н / K ∙ u₀,

где v – средняя расчетная скорость в проточной части отстойника, принимаемая 5-10 мм/с;

Н – глубина отстойника, м (Приложение, табл.12);

К – коэффициент использования объема проточной части отстойника (Приложение, табл.10.);

u₀ – гидравлическая крупность частиц взвеси, мм/с (п. 2.5.1).

Отношение длины отстойника к глубине L / Н для бытовых сточных вод должно составлять 8-12, для производственных – до 20.

Число отстойников:

N = q _макс.ч / 3,6 ∙ Н ∙ В ∙ v,

где В – ширина отстойника: В = 2-5 Н.

Проверяется фактическая скорость жидкости:

v _ф = q _макс.ч / 3,6 ∙ N ∙ В ∙ Н

В случае значительной разницы между величинами v _ф и v уточняется длина отстойника:

L = v_ф ∙ Н / K ∙ u₀

Объем иловой части отстойников (W _ос , м³) из расчета накопления в нем осадка за период Т = 8 ч(при механизированном удалении осадка) определяем по формуле:

W _ос = b _общ ∙ q _ср.ч∙ Э ∙ Т / (100 – Р) ∙ 10⁶ ∙ ρ,

где Р – влажность удаляемого осадка: Р = 93,5-94 % при удалении осадка плунжерными насосами, Р = 95 % при самотечном удалении осадка);

ρ – плотность осадка: ρ = 1000 кг/м³.

Объем илового приямка одного отстойника:

W = W _ос / N

2.5.3. Для принятого эффекта осветления (Э, %) рассчитывается вынос взвеси из первичных отстойников (b, г/м³):

b = b _общ (100 – Э) / 100

Вынос взвеси не должен превышать допустимого значения 150 г/м³ в осветленных сточных водах, подаваемых в аэротенки на полную биологическую очистку.

 

РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Расчет аэротенков

Расчет аэротенков состоит в определении их размеров, расходов циркулирующего активного ила и воздуха, необходимых для обеспечения требуемой степени очистки сточных вод в зависимости от расхода и состава сточной жидкости, БПК_п отстоенной сточной жидкости, требуемого эффекта очистки и степени использования кислорода воздуха.

Для полной и неполной биологической очистки сточных вод применяются аэротенки различных типов (табл.7)

Таблица 7

Тип аэротенка в зависимости от параметров

поступающей в него воды

№пп	Тип аэротенка	Параметры поступающей в аэротенк сточной воды
	Аэротенк-вытеснитель с регенератором	БПКполн > 150 мг/л, наличие вредных производственных примесей
	Аэротенк-отстойник	Расход воды < 50 000 м3/сут
	Аэротенк-вытеснитель без регенератора	БПКполн ≤150 мг/л
	Аэротенк-смеситель	БПКполн > 500 мг/л, наличие медленно окисляемых веществ, колебания состава
	Аэротенк с нелинейно- рассредоточенным спуском сточных вод	БПКполн > 500 мг/л, наличие медленно окисляемых веществ, колебания состава
	Двухступенчатый аэротенк	БПКполн > 1000 мг/л

3.1.1. Расчет периода аэрации в аэротенках-смесителях

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу смесителей, определяется по формуле:

t = (L _a- L _t) / a _i∙ (1- s)∙ ρ,

где L _a – БПК_п поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L _t - БПК_п очищенной воды мг/л;

а _i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13); для производственных, в зависимости от модификации аэротенка, состава сточных вод, приведена в соот-ветствующем разделе /2/.

s – зольность ила (Приложение, табл. 14);

ρ – удельная скорость окисления, мг БПК_п на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

ρ = ρ _max ∙ L _t ∙ С _о / (L _t ∙ С _О + К _l ∙ С _о + К _о ∙ L _t) ∙ (1 + φ ∙ a _i),

где ρ _max – максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14);

С _О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

К _l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл. 14);

К _О – константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л (Приложение, табл. 14);

φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение, табл. 14).

Формула для расчета продолжительности аэрации справедлива при среднегодовой температуре сточных вод 15⁰С. При иной среднегодовой температуре сточных вод (t _w) продолжительность аэрации, должна быть умножена на отношение 15/ t _w.

Во всех случаях продолжительность аэрации должна быть не менее 2 ч.

3.1.2. Расчет периода аэрации в аэротенках-вытеснителях

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу вытеснителей, определяется по формуле:

t = (1 + φ ∙ a _i) / ρ _max ∙ С _о ∙ a _i ∙ (1- s)[(С _о + К _о) ∙ (L _m- L _t) +

К _l ∙ С _о ln (L _a / L _t)] ∙ К _р,

где φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение, табл. 14).

А _i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13); для производственных, в зависимости от модификации аэротенка, состава сточных вод, приведена в соот-ветствующем разделе /2/.

ρ _max – максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14);

С _О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

s – зольность ила (Приложение, табл.14);

К _О – константа, характеризующая влияние кислорода, мгО₂/л (Приложение, табл.14);

L _a – БПК_п поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L _t - БПК_п очищенной воды мг/л;

К _l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл.14);

К _р – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания: К _р = 1,5 при биологической очистке до L _t = 15 мг/л; К _р = 1,25 при L _t> 30 мг/л;

L _m – БПК_п, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

L _m = (L _a + L _t ∙ R _i) / (1 + R _i),

где R _i – степень рециркуляции активного ила (п.3.1.3).

3.1.3. Расчет степени рециркуляции активного ила

Степень рециркуляции активного ила (R _i) в аэротенках следует рассчитывать по формуле:

R _i = а _i / (1000 / J _i – а _i),

где J _i – иловый индекс, см³/г, принимается (Приложение, табл.15) в зависимости от нагрузки на ил (п.3.1.5).

Формула справедлива при J _i < 175 см³/г и а _i до 5 г/л.

Величина R _i должна быть не менее 0,3 для отстойников с илососами, 0,4 – с илоскребами, 0,6 – при самотечном удалении ила.

3.1.4. Расчет рабочего объема аэротенков

Рабочий объем аэротенков рассчитывается по формуле:

W = q _макс.ч ∙ t

Число секций аэротенков (n) следует принимать не менее двух.

Объем одной секции определяется по формуле:

W _с = W / n

Принимается типовой проект аэротенка (Приложение, табл.16,17).

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W _с / n _к ∙ b _к∙ h _к,

где n _к – число коридоров аэротенка;

b _к – ширина коридора, м;

h _к – рабочая глубина аэротенка, м.

3.1.5. Расчет нагрузки на ил.

Нагрузка на ил (q _i, мг БПК_п на 1 г беззольного вещества ила в сутки) рассчитывается по формуле:

q _i = 24 (L _a- L _t) / а _i ∙ (1 – s) ∙ t,

где t – период аэрации, ч.

3.1.6. Расчет продолжительности обработки сточных вод в аэротенках с регенераторами.

При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ (t _О, ч) определяется по формуле:

t _О = (L _a- L _t) / R _i ∙ а _r∙ (1 – s) ∙ ρ,

где ρ – удельная скорость окисления для аэротенков-смесителей и вытеснителей, определяемая по п.3.1.1. при дозе ила а _r;

а _r – доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле:

а _r = а _i (1 / 2 ∙ R _i + 1)

Продолжительность обработки воды в аэротенке (t _а, ч) необходимо определять по формуле:

t _а = 2,5 / √ а _i ∙ lg(L _a/ L _t)

Продолжительность регенерации (t _r, ч) рассчитывается по формуле:

t _r = t _О – t _а

Объем аэротенка (W _а, м³) следует определять по формуле:

W _а = t _а ∙ (1 + R _i) ∙ q _ср.ч

Объем регенератора (W _r, м³) рассчитывается по формуле:

W _r = t _r ∙ R _i ∙ q _ср.ч

Общий объем аэротенка с регенератором:

W = W _а + W _r

Число секций аэротенков (n) следует принимать не менее двух.

Объем одной секции определяется по формуле:

W _с = W / n

Принимается типовой проект аэротенка (Приложение, табл.16,17). По отношению W: W _rпринимается решение, сколько коридоров аэротенка отводится под регенератор.

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W _с / n _к ∙ b _к∙ h _к,

где n _к – число коридоров аэротенка;

b _к – ширина коридора, м;

h _к – рабочая глубина аэротенка, м.

3.1.7. Прирост активного ила (Р _i, мг/л) в аэротенках определяется по формуле:

Р _i = 0,8 ∙ b + К _пр ∙ L _a,

где b – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л (п. 2.5.3);

К _пр – коэффициент прироста: для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод К _пр = 0,3; при очистке сточных вод в окситенках величина К _пр снижается до 0,25.

3.1.8. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) включает просветы между ними шириной до 0,3 м. Фильтросные пластины (аэраторы) размером 0,3×0,3 м укладывают в три ряда вдоль длинной стороны аэротенка. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) рассчитывается по формуле:

f = 0,3 ∙ 5 ∙ l

Площадь одного коридора аэротенка определяется по формуле:

F = b _к ∙ l

Отношение f / F используется при определении удельного расхода воздуха в аэротенке (п.3.1.9).

3.1.9. Удельный расход воздуха (q _в, м³/м³ очищаемой воды) при пневматической системе аэрации рассчитывается по формуле:

q _в = q _о ∙ (L _a- L _t) / К ₁ ∙ К ₂∙ К _т∙ К ₃∙ (С _а – С _о),

где q _о – удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_п: принимается при очистке до БПК_п 15-20 мг/л равным 1,1; при очистке до БПК_п свыше 20 мг/л – 0,9;

К ₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора: для мелкопузырчатых аэраторов (фильтросные пластины) принимается в зависимости от отношения площади аэрируемой зоны к площади аэротенка

f / F; для среднепузырчатой и низконапорной аэрации К ₁ = 0,75 (Приложение, табл.18);

К ₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора (h _а) (Приложение, табл.19);

К _т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:

К _т = 1 + 0,02 (Т _w – 20),

Здесь Т _w – среднемесячная температура воды за летний период, ⁰С;

К ₃ – коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85; при наличии СПАВ принимается в зависимости от величины f / F (Приложение, табл.20), для производственных сточных вод – по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать К ₃ = 0,7;

С _а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

С _а = (1 + h _а / 20,6) С _т,

здесь С _т – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным /4/;

h _а – глубина погружения аэратора, м;

С _о – средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л (принимается 2 мг/л).

3.1.10. Интенсивность аэрации (J _а, м³/(м²∙ ч)) определяется по формуле:

J _а= q _в ∙ Н / t,

где Н – рабочая глубина аэротенка, м;

t – период аэрации, ч.

Если вычисленная интенсивность аэрации свыше J _а,_max для принятого значения К ₁, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если менее J _а,_min для принятого значения К ₂ – следует увеличить расход воздуха, приняв J _а,_min (Приложение, табл.19).

3.1.11. Расход воздуха, подаваемого в аэротенк (H _в, м³/ч), рассчитывается по формуле:

V = q _в q _макс.ч

Необходимый напор определяется по формуле:

H _в= h + h _ф + h _дл + h _м,

где h – глубина слоя жидкости в аэротенке (h = 3,20 м);

h _ф – потери напора в фильтросных элементах (пластинах, трубах) с запасом на увеличение сопротивления во время эксплуатации h _ф = 0,70 м;

h _дл – потери напора по длине воздуховодов от воздуходувки до наиболее удаленного стояка к фильтросам, м;

h _м – потери напора на местные сопротивления в воздуховодах, м.

Суммарные потери напора на местные сопротивления и сопротивления на трение в воздуховодах не должны превышать 0,30-0,35 м, поэтому принимается h _дл + h _м = 0,35 м.

Воздуходувки подбираются в зависимости от общего напора и расчетного расхода воздуха (Приложение, табл.21).