Расчет аэротенков-вытеснителей с отдельной регенерацией активного ила

 

Общая необходимая продолжительность окисления органических загрязняющих веществ t0, ч, определяется по формуле

 

t0 = (Len - Lex)/(Ri ∙ ar ∙ (1-S) ∙ p) ∙ (15/Tw); (47)= ai ∙ (1+ 1/(2 ∙ Ri)); (48)= pmax ∙ ((Lex ∙ C0)/(Lex ∙ C0 + K1 ∙ C0 + Lex ∙ K0 ∙ (1 + φ ∙ ar)); (49)

 

где Len - БПКполн осветленной воды, мг/л;

Lex - БПКполн биохимически очищенной воды, Lex = 15 мг/л;

Ri - степень рециркуляции, Ri = 0,6;

ar - доза активного ила в регенераторе, г/л;

ai - доза активного ила, принимаемой в зависимости от исходной концентрации органических загрязнений, ai = 3 г/л;

K1 - константа, характеризующая свойства органических загрязнений, K1=33 мг БПКполн/л;

K0 - константа, характеризующая влияние концентрации кислорода, K0=0,625 мг/л;

С0 - средняя концентрация растворенного кислорода в аэротенке, С0=2 мг/л;

S - зольность активного ила, д.е., S=0,3;

φ - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, φ=0,7;

pmax - максимальная скорость окисления, мг/(гч), pmax=85 [3];

p - удельная скорость окисления, мг БПКполн/гч;

Tw - среднегодовая температура сточных вод, Tw = 20,38 ºС;

ar = 3 ∙ (1+ 1/(2 ∙ 0,6)) = 5,5 г/л

p = 85 ∙ ((15 ∙ 2)/((15 ∙ 2 + 33 ∙ 2 + 15 ∙ 0,625) ∙ (1 + 0,7 ∙ 5,5)) = 5,0

t0 = (251,5 - 15)/(0,6 ∙ 5,5 ∙ (1-0,3) ∙ 5,0) ∙ (15/20,38) = 15,1 ч

Необходимая продолжительность окисления сточной воды собственно в аэротенке tat, ч, определяется по формуле

 

tat = (2,5/Ö ai) ∙ (lg(Lmix/Lex)) ∙ (15/ Tw); (50)

 

где Lmix - БПК поступающих в аэротенк сточных вод с учетом разбавления возвратным илом, мг/л, определяется по формуле

 

Lmix = (Len+ Lex ∙ Ri) / (1+ Ri); (51)= (251,5+ 15 ∙ 0,6) / (1+ 0,6) = 162,81 мг/л= (2,5/Ö 3) ∙ (lg(162,81/15)) ∙ (15/ 20,38) = 1,1 ч

 

Необходимая продолжительность регенерации активного ила tр, ч, определяется по формуле

 

tр = t0 - tat; (52)

tр = 15,1 - 1,1 = 14 ч

 

Необходимое время пребывания сточной воды в системе «аэротенк-регенератор» tар, ч, определяется по формуле

 

tар = (1+ Ri) ∙ tat + Ri ∙ tр; (53)ар = (1+0,6) ∙ 1,1 + 0,6 ∙ 14 = 10,16 ч

Общий необходимый объем сооружений системы «аэротенк-регенератор» Wар, м3, определяется по формуле

 

Wар = qw ∙ tар; (54)

Wар = 8575 ∙ 10,16 = 87122 м3

 

Необходимый процент регенерации Per, %, определяется по формуле

 

Per = (Ri ∙ tр / tар) ∙ 100; (55)= (0,6 ∙ 14 / 10,16) ∙ 100 = 82,7 %

 

Принимаем Per = 75 %, секции - четырехкоридорные

По типовым проектам выбираем четыре секции аэротенков

В=9,0 м; Н=5,2 м; L=132 м; W0(ap)тп = 23870 м3

Объем собственно аэротенков принятых типовых секций Watтп, м3, определяется по формуле

 

Watтп = W0(ap)тп ∙ (1 - Per/100); (56)тп = 95480 ∙ (1 - 75/100) = 23870 м3

 

Объем регенераторов принятых типовых секций Wртп, м3, определяется по формуле

 

Wртп = W0(ap)тп ∙ (Per/100); (57)ртп = 954800 ∙ (75/100) = 71610 м3

 

Истинное время пребывания сточной воды собственно в аэротенках tat,ист, ч, определяется по формуле

tat,ист = Watтп / ((1+ Ri) ∙ qw); (58)

tat,ист = 23870 / ((1+0,6) ∙ 8575) = 1,75 ч

 

Истинное время пребывания циркулирующего ила в регенраторе tр,ист, ч, определяется по формуле

 

tр,ист = Wртп / (Ri ∙ qw); (59)

tр,ист = 71610 / (0,6 ∙ 8575) = 13,9 ч

 

Истинное время пребывания иловой смеси в системе «аэротенк-регенератор» tар,ист, ч, определяется по формуле

 

tар,ист = tat,ист + tр,ист; (60)

tар,ист = 1,75 + 13,9 = 15,65 ч

 

Средняя доза активного ила в системе ai,ср, г/л, определяется по формуле

 

ai,ср = (tat,ист ∙ ai + tр,ист ∙ ar)/ tар,ист; (61)

ai,ср = (1,75 ∙ 3 + 13,9 ∙ 5,5)/ 15,65 = 5,22 г/л

 

Аэрация сточных вод в аэротенках

Удельный расход воздуха, м3/м3очищаемой воды, определяется по формуле

 

qair = (q0(Len- Lex))/(K1 ∙ K2 ∙ KT ∙ K3 ∙ (Ca - C0)); (62)

 

где q0 - удельный расход кислорода воздуха, мг, по [3] принимаем q0=1,1;

K1 - коэффициент, учитывающий тип аэратора, для мелкопузырчатых принимается в зависимости от соотношения faz/fat, в нашем случае faz/fat=0,17;

K1= 1,47+ (0,17-0,10)/(0,20-0,10) ∙ (1,68-1,47) = 1,62

K2 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора ha;

 

ha = Нр - 0,3; (63)

ha = 5,2-0,3 = 4,9 м; K2 = 2,91

 

KТ - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, определяется по формуле

 

KТ = 1 + 0,02(Tw,л - 20); (64)

 

где Tw,л =22,31 ºС - средняя температура сточных вод летом;

KТ = 1 + 0,02(22,31 - 20) = 1,0462

K3 - коэффициент качества городских сточных вод, K3 = 0,85 [3];

Ca - растворимость кислорода в сточной воде, мг/л, определяется по формуле

 

Ca = (1 + ha/20,6) ∙ Ст; (65)

 

где Ст =8,61 мг/л - растворимость кислорода в чистой воде при давлении 0,1 МПа при температуре Tw,л =22,31 ºС;

Ca = (1 + 4,9/20,6) ∙ 8,61 = 10,65 мг/л

qair = (1,1(251,5-15))/(1,62 ∙ 2,91 ∙ 1,0462 ∙ 0,85 ∙ (10,65 - 2)) = 7,17 м3/м3 воды

Средняя расчетная интенсивность аэрации сточной воды в аэротенках Ja,ср, м3/м2ч, определяется по формуле

Ja,ср = qair ∙ Нр / t; (66)

 

где t - период аэрации. принимаемый для аэротенков-вытеснителей с отдельной регенерацией t= tар,ист = 15,65 ч;

Ja,ср = 7,17 ∙ 5,2 / 15,65 = 2,38 м3/м2ч

Ja,max = 20 м3/м2ч; Ja,min = 3,0 м3/м2ч;

получилось, что Ja,ср < Ja,min

В этом случае следует увеличить удельный расход воздуха qair, приняв Ja,ср = Ja,min, тогда: Ja,ср = 3,0 м3/м2ч;

qair = Ja,ср ∙ t / Нр = 3,0 ∙ 15,65 / 5,2 = 9,03 м3/м3 воды

Общий расход воздуха Qair, м3/ч, на аэрацию в аэротенках определяется по формуле

 

Qair = 1,1 ∙ qair ∙ qw; (67)

 

где 1,1 - коэффициент, учитывающий потери воздуха в системе;

Qair = 1,1 ∙ 9,03 ∙ 8575 = 85175,5 м3/ч

Принимаем насосно-воздуходувную станцию:

Типовой проект №

Тип воздуходувки

Производительность по воздуху

Размеры здания:

 

Вторичные отстойники

 

Вторичные отстойники служат для разделения иловой смеси на биохимически очищенную воду и активный ил.

Гидравлическая нагрузка на поверхность отстойника qssa, м2/(м2ч), определяется по формуле

qssa = (4,5 ∙ Kss ∙ Hset0.8)/(0.1Ji ∙ ai)0.5-0.01at (68)

 

где Kss - коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый по [3] для радиальных отстойников Kss = 0,45;

Hset- расчетная глубина зоны отстаивания, м, определяется по формуле

 

Hset= Hw-(hн+hо) (69)

 

где Hw - гидравлическая глубина воды для отстойника

hн - высота нейтрального слоя, принимается для всех типов отстойников 0,3м от уровня осадка до нижнего уровня воды зоны отстаивания;

hо - глубина слоя осадка (активного ила), принимаемая от 0,3 до 0,5м;

Ji - иловый индекс, см3/г, принимаемый в зависимости от нагрузки на беззольную часть активного ила qi, мгБПКполн/(г.сут), которая определяется по формуле для вторичных отстойников после аэротенков с отдельной регенерацией активного ила:

 

qi= 24(Len- Lex)/(аср(1-S)tар(ист)) (70)

 - доза активного ила собственно в аэротенке, г/л;

at - концентрация взвешенных веществ в биохимически очищенной воде, мг/л. то есть вынос активного ила из вторичных отстойников. принимаемый равным Lex, мг/л;

Необходимая площадь отстойников Fssa, м2,определяется по формуле

 

Fssa = qw / qssa (71)

 

Площадь одного отстойника, fssa, м2, определяется по формуле

fssa = π(Dset2-den2) / 4 (72)

 

Количество отстойников Nssa, шт, определяется по формуле

 

Nssa = Fssa/ fssa (73)

 

но не менее 3 шт.

Расчетные данные представлены в таблице 4.

 

 

Сооружения доочистки

Каркасно-засыпные фильтры

 

Эти фильтры являются наиболее эффективными, т. к. используют принцип фильтрации в направлении убывающей крупности загрузки.

Площадь фильтров F, м2, определяется по формуле

 

F = Qсутmax/(T ∙ Vp - 3.6 ∙ n(J1 t1 + J2t2) - n ∙ Vp ∙ t3); (74)

 

где Т=24ч - продолжительность работы;

n - число промывок;

J - интенсивность промывки

J1 = 6-8 л/с.м2; t1 = 5-7 мин = 0,1ч;

J2 = 14-15 л/с.м2; t2 = 3 мин = 0,05ч;

t3 = 0,33 часа - время простоя фильтра в связи с промывкой;

Vp - скорость фильтрации при рабочем режиме, Vp = 10 м/час;

Промывка идет в две стадии:

1. воздух + вода 5-7 мин.

2. вода 2 мин.

F = 154000/(24 ∙ 10 - 3.6 ∙ 1 ∙ (7 ∙ 0,1 + 15 ∙ 0,05) - 1 ∙ 10 ∙ 0,33)= 665,7 м2

Количество фильтров:

 

N = F/F1; (75)

N = 665,7/54 = 12,3; принимаем N = 13;

Принимаем КЗФ типовой проект №902-4-9,84 (УДК 628,8)

 

Рисунок 3 - Схема КЗФ

На схеме показаны:

- приемный резервуар

- блок производственных сооружений и вспомогательных помещений

- КЗФ

- резервуар чистой промывной воды

- резервуар грязной промывной воды, подается в песколовки;