3.3 Отстойники

Расчет отстойников производится исходя из:

- содержания взвешенных веществ в сточной воде – 232 мг/л;

- содержания взвешенных веществ в осветленной воде – 120 мг/л;

- требуемого эффекта осветления: (232-120)·100/232 = 48%.

Принимаем к проектированию горизонтальные отстойники.

Принимаем среднюю скорость движения воды в отстойнике v = 0,005 м/с и глубину проточной части 3 м. При 6 отделениях отстойника ширина каждого из них определяется по формуле:

(40)

Принимаем ширину отделений B = 9 м. Тогда скорость движения воды в отстойнике будет:

(41)

Определим условную гидравлическую крупность при H_l = 3 м и

t^o = 20^оС, соответствующую требуемому эффекту осветления воды Э = 48%. Требуемая продолжительность осветления воды в цилиндре высотой h_l = 0,5 м по таблице 2.2 будет t_l = 770 c. В соответствии с номограммой рисунка 2 [1] n = 0,25.

(42)

При t = 10 ^oC, μ_Л = 0,0101 и μ_П = 0,0131:

, (43)

где и- динамическая вязкость воды, полученная в лабораторных и производственных условиях, Па*с.

Определяем вертикальную турбулентную составляющую:

(44)

Длина отстойника определяется по формуле:

, (45)

где - условная гидравлическая крупность.

Общий объем проточной (рабочей) части сооружений:

(46)

Рассмотрим вариант с глубиной H_l = 3,5 м. Тогда:

Оставляем ширину отделений B = 9 м и находим:

Общий объем проточной (рабочей) части сооружений в этом случае составит:

3175 м³ < 3780 м³

Следовательно, выбираем второй вариант с глубинной проточной части отстойника H_l = 3,5 м.

Количество сухого вещества осадка в сутки составит:

, (47)

где - содержание взвешенных веществ в исходной сточной воде, мг/л;

Э – требуемый эффект осветления.

При влажности W_ос=95% и плотности ρ = 1 т/м³ объем осадка:

(48)

Осадок сгребается в бункер скребковым механизмом цепного типа и удаляется из бункера по трубопроводу под гидростатическим напором.

Общая высота отстойника на выходе:

(49)

4 Сооружения биологической очистки сточных вод. Расчет аэротенков

В качестве сооружений биологической очистки проектируем аэротенки.

Принимаем эффективность снижения БПК сточных вод (Э) на сооружениях механической очистки ~ 20%, тогда БПК сточных вод, поступающих на сооружения биологической очистки, составит величину:

, (50)

где Э – эффективность снижения БПК сточных вод.

Расчетный расход сточных вод:

(51) БПК_ПОЛН биологически очищенной сточной воды L_EX = 15 мг/л.

Так как БПК_ПОЛН превышает 150 мг/л, то необходима регенерация активного ила. Принимаем к расчету аэротенки-вытеснители с регенераторами и определяем степень рециркуляции активного ила, ориентировочно приняв дозу активного ила в аэротенке а = 3 г/л и иловый индекс J = 100 мг/л:

, (52)

где а – доза активного ила в аэротенке, г/л;

J – иловый индекс мг/л.

Определяем БПК_ПОЛН сточных вод, поступающих в аэротенк-вытеснитель с учетом разбавления циркуляционным илом:

, (53)

где - БПК сточных вод, поступающих на сооружения биологической очистки, мг/л;

- БПК_ПОЛН биологически очищенной сточной воды, мг/л;

R – степень рециркуляции активного ила.

Продолжительность пребывания сточных вод собственно в аэротенке подсчитываем по формуле:

(54)

Производим предварительный расчет дозы ила в регенераторе:

(55)

Находим удельную скорость окисления при максимальной скорости

ρ_МАКС = 85 мг/(г·ч), константах К_L = 33 мг/л и К_о = 0,625 мг/л; коэффициент ингибирования φ = 0,07 и зольности ила s = 0,3 в соответствии с данными таблице 40 [1]; концентрацию кислорода в аэротенке принимаем С = 2 мг/л:

_, (56)

где - максимальная скорость окисления, мг/(г*ч);

К_L – константа, характеризующая свойства органических загрязнений;

K_o – константа, характеризующая влияние кислорода;

- коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила.

Определяем продолжительность окисления загрязнений:

(57)

где - доза ила в регенераторе, г/л;

s – зольность ила.

_{Период регенерации находим по формуле:}

, (58)

где - продолжительность окисления загрязнений, ч;

- продолжительность пребывания сточных вод собственно в аэротенке, ч.

Продолжительность пребывания иловой смеси в системе «аэротенк-регенератор»:

, (59)

где - период регенерации, ч.

Для уточнения илового индекса определяем среднюю дозу ила в системе «аэротенк-регенератор»:

, (60)

где t_a-p - продолжительность пребывания иловой смеси в системе «аэротенк-регенератор».

Определяем нагрузку на 1 г беззольного вещества активного ила:

(61)

По таблице 41 [1] для городских сточных вод при q_ИЛ = 354 мг/(г·сут) иловый индекс J = 75 мг/л, что отличается от предварительно принятой величины J = 100 мг/л. Поэтому необходимо уточнить степень рециркуляции активного ила по формуле (54):

Эта величина значительно отличается от предварительно рассчитанной, поэтому потребуется корректировка БПК_ПОЛН с учетом рециркуляционного расхода L^l_EN по формуле (55) и продолжительности пребывания сточных вод в аэротенке t_a по формуле (56):

Далее произведем пересчет дозы ила в регенераторе а_р по формуле (57), удельной скорости окисления ρ по формуле (58), периода окисления t_o по формуле (59), (60) и (61):

Подсчитаем объемы аэротенка и регенератора:

(62)

(63)

Находим среднюю дозу ила по формуле (62):

Вычисляем нагрузку на 1 г беззольного вещества активного ила по формуле (63):

При этой нагрузке иловый индекс (таблица 41 [1] J = 74 мг/л, а

степень рециркуляции активного ила R = 0,28 , что незначительно отличается от скорректированных величин J = 75 мг/л и R = 0,3. Поскольку степень рециркуляции активного ила должна быть не менее 0,3, то окончательно принимаем R = 0,3 и дальнейшего уточнения расчетных параметров аэротенков не производим.

Общий объем системы «аэротенк-регенератор»:

По таблице 3.7 [4] подбираем три секции четырехкоридорного аэротенка (типовой проект 902-2-178) с шириной каждого коридора 4,5 м, длиной 54 м, рабочей глубиной 4,4 м. Общий объем аэротенков 12830,4 м³. Фактическое время пребывания обрабатываемой сточной воды в системе «аэротенк-регенератор» составит:

(64)

Что практически не отличается от расчетного t_a-p = 3,8 ч.

Рассчитываем систему аэрации. Принимаем пневматическую систему аэрации с мелкопузырчатыми аэраторами в виде фильтросных пластин. Удельный расход воздуха определяем по формуле:

, (65)

где z – удельный расход кислорода воздуха;

к₁ – коэффициент учитывающий тип аэратора;

к₂ – коэффициент зависящий от глубины погружения аэраторов;

n₁ – коэффициент учитывающий температуру сточных вод;

n₂ – коэффициент учитывающий качество сточных вод;

С_р – растворимость кислорода в воде;

С – средняя концентрация кислорода в аэротенке.

Общий расход воздуха составит величину:

(66)