2.3 Расчет оборудования

2.3.1 Смеситель

Расход сточных вод, поступающих в смеситель, составляет 25 м³/сут, следовательно, в час:

25/24 = 1,04 м³/ч;

Продолжительность смешения – 12 минут. Для смешения сточных вод и биогенов используется воздух в объеме 5 м³/м³.

Требуемый объем смесителя:

V= 1,04*12/60 = 0,2 м³;

V_возд= 25*5 = 125 м³/сут;

2.3.2 Аэротенк

Период аэрации t_atm , ч, в аэротенках, следует определить по формуле

t_atm = (L_en – L_ex)/( a_i (1-s) p); (2.3)

где L_en – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;

L_ex – БПК_полн очищенной воды, мг/л;

a_i – доза ила, определяемая технико-экономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников, a=3,2 г/л;

s –зольность ила, принимаемая 0,3;

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

p = p _max*(( L_ex*C_O)/ (L_ex*C_O + K_l*C_O + К_О* L_ex))* 1/(1+φ*a_i); (2.4)

где p _max -максимальная скорость окисления, мг/(г*ч), принимаемая 85 мг/(г*ч);

C_O – концентрация растворенного кислорода, мг/л;

K_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, принимаемая 33 мг/л;

К_О – константа, характеризующая влияние кислорода, принимаемая 0,625 мгО₂/л;

j – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый 0,007 л/г.

p= 85*(( 35*2)/ (35*2 +33*2 +0,625*35))* 1/(1+0,07*3,2) = 36,8 мг/(г*ч);

t = (230-35)/(3,2*(1-0,3)*36,8) = 2,36 ч;

Степень регенерации активного ила R_t:

R_t = a_i/(1000/J – a_i); (2.5)

где J – иловый индекс, г/см³;

По таблице 41 [30] находим J = 130 см³/ч.

R_t = 3,2/ (1000/130 – 3,2) = 0,71;

Доза ила в регенераторе a_p:

a_p = 0,5*R*a_i; (2.6)

a_p = 0,5*0,71*3,2 = 1,136г/л;

Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке с учетом разбавления циркулирующим раствором t_a:

t_a = (2,5/a_i^0,5)*lg (L_en'/L_ex); (2.7)

L_en’ = (L_en+L_ex*R)/1+R; (2.8)

L_en’ =(230+35*0,71)/(1+0,71) = 149 мг/л;

t_a = (2,5/3,2^0,5)*lg (149/35) = 0,88 ч;

Расчетные параметры аэротенка БИО-25 приведены в таблице 2.

Таблица 2.2 – Расчетные характеристики аэротенка БИО-25

Число монтажных элементов	Длина, м	Ширина, м	Высота, м	Объем аэротенка, м3	Объем отстойника, м3
1	5,6	3,5	3,0	28	10,5

2.3.3 Иловая площадка

Суточный объем сброженного осадка из осветлителей – перегнивателей определяется их его объема за счет уплотнения и сбраживания:

V_c = V_n/(a*b); (2.9)

где V_n – суточный объем осадка, загружаемого в осветлитель – перегниватель, V_n = 2,1 м³/сут [30];

а – коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его при сбраживании, а=2;

b – коэффициент уменьшения объема осадка в результате уменьшения влажности с 95 до 90%, b = 2.

V_c = 2,1/(2*2) = 0,525 м³/сут;

Полезная площадь иловых площадок:

F_пол = (V_c*366)/(Д*n); (2.10)

где Д – среднегодовая загрузка на иловые площадки, Д=2 м³;

n – климатический коэффициент, n = 1;

F_пол = (0,525*366)/(2*1) = 96,075 м²;

Принимаем 2 карты площадью

96,075/2 = 48,03м²;

каждая размером 12*4 м.

Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками, дорогами, канавами:

F_доп = k₁*F_пол; (2.11)

где k – коэффициент, учитывающий дополнительную площадь от полезной.

Принимаем k₁ = 0,3.

F_доп = 0,3*96,075 = 28,82 м²;

Общая площадь иловых площадок:

F = 96,075+28,82 = 124,9 м²;

Принимаем рабочую глубину карт 0,5 м, высоту оградительных валиков 0,8 м, ширину валиков по верху 0,5 м, уклон дна разводящих лотков 0,01 м.

Иловые площадки проверяются на намораживание:

h_нам= (V_c*T*k₃)/(F_пол*k₂); (2.12)

где Т – продолжительность периода намораживания, число дней в году со среднесуточной температурой воздуха не ниже 10ºC, Т=150 дней;

k₂, k₃ – коэффициенты, учитывающие уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации k₂ = 0,8 и испарения k₃ = 0,75.

h_нам= (0,525*150*0,75)/(96,075*0,8) = 0,77 м;

Объем подсушенного осадка (влажностью 80%) за год:

V = (0,525*366*(100-96))/(100-80) = 38,43 м³;

Уборка подсушенного осадка осуществляется экскаватором Э-352 с заменой ковша стругом и дальнейшей нагрузкой осадка на самосвалы типа ГОВ-93. Производительность экскаватора – 35 т/ч. В течение года экскаватор будет работать:

38,43/35 = 1,1 ч.

2.3.4 Вторичные радиальные отстойники

После аэротенков сточная вода поступает во вторичные радиальные отстойники. Они предназначены для выделения активного ила из иловой смеси, поступающей из аэротенка.

Общий расчетный объем отстойников при продолжительности отстаивания 2 часа:

V_общ2=Q_max’*T; (2.13)

где Q_max’ – максимальный расход потока, равный 4,85 м³/ч;

V_общ2= 4,85*2 = 9,7 м³;

Конструктивные характеристики вторичного радиального отстойника примем согласно пп 6,61 – 6,63 [30]

H_set – рабочая глубина части, принимаемая 1,5 м (по таблице 3 [30]);

a_t – концентрация ила в осветленной воде следует принимать 10 мг/л;

K_ss – коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников – 0,4;

ширина B_set – 3 м;

зона отстаивания Z – 3 м³;

скорость рабочего потока v_w = 5 мм/с;

количество отстойников – 3 шт;

D_ss – диаметр отстойника, D_ss = 2,5 м;

d_en – диаметр впускного устройства, d_en = 1,5м;

u ₀ – гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с, u₀ = 1,4 мм/с;

ν_t – турбулентная составляющая, принимаемая в зависимости от u₀, ν_t = 0 мм/с;

Вторичные отстойники всех типов после аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке q_ssa , м³/(м² ×ч), с учетом концентрации активного ила в аэротенке a_i , г/л, его индекса J, см³/г, и концентрации ила в осветленной воде a_t , мг/л, по формуле:

q_ssa = (4,5K_ss*H_set^0,8)/(0,1J*a_i)^0,05-0,001at; (2.14)

q_ssa = (4,5*0,4*1,5^0.8)/(0,1*130*3,2)^0,04 = 1,61 м³/(м³*ч);

Производительность отстойника q_set , м³/ч:

q_set = 2,8*K_ss(D_ss-d_доп)*(u₀-ν_t); (2.15)

q_set = 2,8*0,4(2,5-1,5)*(1,4-0) = 1,57 м³/ч;

Количество отстойников (N) должно быть не менее трех рабочих.

Фактическая продолжительность отстаивания T_f:

T_f = N*Z/Q_max’; (2.16)

T_f = 3*3/4,85 = 1,86 ч;

В отстойнике происходит снижение БПК на 20%:

L_a = 230*0,8 = 184 мг/л;

Снижение концентрации взвешенных веществ – на 50%:

В = 78*0,5 = 39 мг/л;

Выбираем радиальные отстойники, параметры которых приведены в таблице 3.

Таблица 2.3 – Параметры выбранного радиального отстойника

Диаметр, м	Количество отстойников, шт	Общий объем, м3	Фактическая продолжительность отстаивания, ч
2,5	3	9,7	1,86

2.3.5 Биофильтр

Характеристика доочистки сточных вод:

- расход неочищенной воздухом воды, % от объема иловой смеси 6

- расход неочищенной воздухом воды, м³\ч 94

- необходимый рабочий объем биофильтра, м³ 18

- принятая рабочая глубина, м 1,2

- количество секций, шт. 2

- ширина всех секций, м 4,2

- необходимая расчетная длина флотатора, м 1,8

- принятая длина флотатора, м 2

- базовая длина, м 2,1

- количество вставок (по 3 м), шт. 2

- количество рабочих насосов, шт. 2

- необходимая рабочая емкость напорных баков при принятом времени насыщения 4 мин., м³ 16

- напорные баки емкостью 10 м³, шт. 2

- фактическое время насыщения, мин. 5