Расчет сооружений стабилизации осадков

4.2.1. Анаэробное сбраживание в метантенках.

Расход осадка из первичных отстойников (по сухому веществу) (О _сух, т/сут) определяется по формуле:

О _сух = b _общ ∙ Э ∙ К ∙ q _ср.сут. / (1000 ∙ 1000 ∙ 100),

где b _общ – концентрация взвешенных веществ в сточной воде до отстаивания, г/м³;

Э – эффект задерживания взвешенных веществ в первичных отстойниках: Э = 50 %;

К – коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвеси, не улавливаемых при отборе проб для анализа: К = 1,1-1,2;

Расход избыточного активного ила (U _сух, т/сут) определяется по формуле:

U _сух = Р _i ∙ n ∙ q _ср.сут. / (1000 ∙ 1000),

где Р _i – прирост активного ила, мг/л (3.1.7);

n – коэффициент, учитывающий неравномерность прироста ила в процессе очистки: n = 1,3.

Расход беззольного вещества сырого осадка (О _без, т/сут):

О _без = О _сух ∙ (100 – В _г) ∙ (100 – З _ос) / 100 ∙ 100,

где В _г – гигроскопическая влажность сырого осадка: принимается 5-6 %;

З _ос – зольность сухого вещества сырого осадка: в среднем З _ос = 27 %.

Расход беззольного вещества избыточного активного ила (U _без, т/сут):

U _без = U _сух ∙ (100 – В _г) ∙ (100 – З _ил) / 100 ∙ 100,

где В _г – гигроскопическая влажность ила: принимается 5-6 %;

З _ил – зольность сухого вещества активного ила: в среднем З _ил = 25 %.

Расход сырого осадка (V _ос, м³/сут) рассчитывается следующим образом:

V _ос = О _сух ∙ 100 / (100 – Р _ос) ∙ ρ _ос,

где Р _ос – влажность сырого осадка: Р _ос = 94 %;

ρ _ос – плотность сырого осадка: принимается 1 т/м³.

Расход избыточного активного ила (V _ил, м³/сут) рассчитывается следующим образом:

V _ил = U _сух∙ 100 / (100 – Р _ил) ∙ ρ _ил,

где Р _ил – влажность уплотненного активного ила: Р _ил = 97,3 %;

ρ _ил – плотность уплотненного активного ила: принимается 1 т/м³.

Общий расход смеси, загружаемой в метантенк (V _общ, м³/сут):

V _общ = V _ос + V _ил

Средняя влажность смеси:

Р _см = 100 ∙ (1 – (О _сух + U _сух) / (V _ос + V _ил))

Объем метантенка (W, м³) рассчитывается по формуле:

W = V _общ ∙ 100 / d,

где d – суточная доза загрузки осадка, % (Приложение, табл.30).

Так как в сточных водах содержатся повехностно-активные вещества (ПАВ), суточная доза загрузки проверяется по формуле:

d = 10 ∙ g / С ∙ (100 – Р),

где g – предельная допустимая загрузка ПАВ на единицу рабочего объема метантенков в сутки, г/м³: принимается 40 – для алкилбензолсульфонатов с прямой алкильной цепью; 85 – для других “мягких” и промежуточных анионных ПАВ; 65 – для анионных ПАВ в бытовых сточных водах;

Р – влажность загружаемого осадка, %;

С – содержание ПАВ в сухом осадке, мг/л (Приложение, табл. 31). Например: при исходной концентрации ПАВ в сточной воде С = 10 мг/л, С = 9 мг/л – в осадке из первичных отстойников; С = 5 мг/л – в избыточном активном иле; С = ((9 ∙ О _сух) + (5 ∙ О _сух)) / (О _сух + О _сух).

После проверки принимается меньшее значение дозы суточной загрузки.

Выбирается типовой проект и количество метантенков с общим полезным объемом W, м³ (Приложение, табл. 32).

Распад беззольного вещества загружаемого осадка (y, %) определяется по формуле:

y = а – n ∙ d,

где а – максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка, %, определяемое по формуле:

y = (0,92 ∙ С _ж + 0,62 ∙ С _у + 0,34 ∙ С _б) / 100,

где С _ж, С _у и С _б – соответственно содержание жиров, углеводов и белков, г на 1 г беззольного вещества осадка.

При отсутствии данных о химическом составе осадка величина а принимается: для осадков из первичных отстойников – 53 %; для избыточного активного ила – 44 %; для смеси осадка с активным илом:

а = (53 ∙ О _без + 44 ∙ U _без) / (О _без + U _без);

n – коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания (Приложение, табл.33);

d –доза загружаемого осадка, %.

Выход газа на 1 м³ загружаемого осадка и его состав при термофильном и мезофильном сбраживании принимается одинаковым и определяется по формуле:

Q _г = y ∙ (100 – P _см) ∙ (100 – З) / (1000 ∙ ρ),

где y - распад беззольного вещества загружаемого осадка, %;

P _см – влажность смеси, загружаемой в метантенк, %;

ρ – плотность газа: ρ = 1 кг/м³;

З – зольность сухого вещества осадка (при отсутствии опытных данных принимается: для сырого осадка 27-30, для активного ила 20-25 %). Зольность загружаемой смеси:

З = (28 ∙ О _сух + 22 ∙ U _сух) / (О _сух + U _сух)

Общий выход газа составит:

Г _общ = Q _г ∙ V _общ

Вместимость мокрых газгольдеров рассчитывается на 2-4-часовой выход газа:

W _газ = Г _общ ∙ 3 / 24

Основные данные по газгольдерам приведены в Приложении, табл.34.

Влажность осадка, выходящего из метантенков, определяется по формуле:

Р _м = 100 – ((100 – Р _см) ∙ (100 – З) ∙ (100 – y)) / 10 000

 

4.2.2. Аэробная стабилизация.

Стабилизации может подвергаться сырой осадок из первичных отстойников и избыточного активного ила из вторичных отстойников или илоуплотнителей. Рекомендуемая влажность уплотненного активного ила, подаваемого в стабилизатор, - 98 %.

Время стабилизации смеси при расчетной температуре t определяется по формуле:

Т = Т ₂₀ ∙ 1,08^{(20- t )} = (2,09 + 9,22 ∙ lg (В + 1)) ∙ 1,08^{(20- t )},

где Т, Т ₂₀ – соответственно время стабилизации смеси при температуре расчетной (10⁰С) и 20⁰С, сут.;

В – отношение расходов сырого осадка и избыточного активного ила по сухому веществу (п.4.2.1):

В = О _сух / U _сух

Необходимый объем стабилизатора (W, м³) рассчитывается по формуле:

W = Т ∙ V _общ,

где V _общ- расход смеси сырого осадка и избыточного активного ила:

V _общ = V _ос + V _ил,

где V _ос – расход сырого осадка (п.4.2.1);

V _ил – расход избыточного активного ила:

V _ил = U _сух∙ 100 / (100 – Р _ил) ∙ ρ _ил,

где Р _ил – влажность неуплотненного или уплотненного активного ила;

В качестве стабилизатора используется аэротенк-вытеснитель (Приложение, табл.17).

Длина секции аэротенка рассчитывается по формуле:

l = W / n ∙ n _к ∙ b _к∙ h _к,

где n – число секций аэротенка;

n _к – число коридоров аэротенка;

b _к – ширина коридора, м;

h _к – рабочая глубина аэротенка, м.

Удельный расход воздуха, подаваемого в стабилизатор на 1 кг беззольного вещества осадка (q _в, м³/кг), определяется по формуле:

q _в = 1000 ∙ q _см / К ₁ ∙ К ₂∙ К _т∙ К ₃∙ (С _а – С _о),

К ₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора: К ₁ = 1,34 (Приложение, табл.18);

К ₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора (h _а): К ₂ = 2,92 (Приложение, табл.19);

К _т – коэффициент, учитывающий температуру смеси, следует определять по формуле:

К _т = 1 + 0,02 ∙ (Т _w – 20),

Здесь Т _w – среднемесячная температура воды за летний период, ⁰С: Т _w = 18⁰С;

К ₃ – коэффициент, учитывающий отношение скорости переноса кислорода в иловой смеси к скорости переноса его в чистой воде: К ₃ = 0,59 (Приложение, табл.20);

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 стабилизаторе, мг/л (принимается 1-2 мг/л).

где q _о – удельный расход кислорода воздуха, кг на 1 кг беззольного вещества: для активного ила q _и = 0,2-0,3; для сырого осадка q _ос = 1,0-1,2; для смеси:

q _см = (q _и + q _ос ∙ В ₁) / (1 + В ₁),

где В ₁ = О _без / U _без (п.4.2.1).

Часовой расход воздуха (q _вч, м³/ч):

q _вч = q _в (О _без + U _без) ∙ 1000 / 24

Распад беззольного вещества в процессе стабилизации y = 20-40%.

Влажность стабилизированного осадка (Р _ст,%) рассчитывается по формуле:

Р _ст = 100 – ((100 – Р _см) ∙ (100 – З) ∙ (100 – y)) / 10 000,

где Р _см – влажность смеси сырого осадка и активного ила, поступающей в стабилизатор (п.4.2.1):

Р _см = 100 ∙ (1 – (О _сух + U _сух) / (V _ос + V _ил))

З – зольность смеси сырого осадка и активного ила, поступающей в стабилизатор (п.4.2.1):

З = (28 ∙ О _сух + 22 ∙ U _сух) / (О _сух + U _сух)

Объем уплотнителей стабилизированного осадка рассчитывается по формуле:

W _у = V _общ ∙ Т / 24,

где Т – время стабилизации: Т = 6-8 ч.

В качестве уплотнителя принимается первичный радиальный отстойник (Приложение, табл.11).

Фактическое время уплотнения рассчитывается по формуле:

Т _ф = 24 / V _общ

Влажность уплотненного стабилизированного осадка принимаем 96 %. Расход уплотненного осадка (V _ст, м³/сут):

V _ст = V _общ ∙ (100 – Р _ст) / (100 – 96)

Расход иловой воды, отделившейся в процессе уплотнения (q _вод, м³/сут) и направляемой в аэротенк:

q _вод = V _общ – V _ст