5.2.3. Расчет параметров сооружений для ионообменной очистки сточной воды (по сНиП 2.04.03-850)

Ионообменные установки (рис. 3.2.4.4) следует применять для глубокой очистки сточных вод от органических ионизированных соединений.

Сточные воды, подаваемые на установку, не должны содержать: солей - свыше 3000 мг/л; взвешенных веществ - свыше 8 мг/л; ХПК не должна превышать 8 мг/л. При большем содержании в сточной воде взвешенных веществ необходимо предусматривать ее предварительную очистку.

Рисунок.3.2.4.4. Ионообменный аппарат непрерывного действия

1-устройство для транспортирования ионита; 2-устройство для отбора ионита; 3-регулятор скорости движения потока воды в регенераторе; 4-внутренний корпус для регенерации ионита; 5-воронка для приема отработанного ионита;

1. Объем ионита фильтре:

, где

q_w - расход обрабатываемой воды, м³/ч;

-суммарная концентрация катионов в обрабатываемой воде, г  экв/м³;

-допустимая суммарная концентрация катионов в очищенной воде, г ·экв/м³;

n_reg -число регенераций каждого фильтра в сутки (выбирается в зависимости от конкретных условий, но не более двух);

- рабочая обменная емкость катионита по наименее сорбируемому катиону, г · экв/м³

2. Рабочая обменная емкость ионита :

, где

- коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации и принимаемый равным 0,8-0,9;

- полная обменная емкость ионита, г · экв/м³, определяемая по заводским паспортным данным, по каталогу на иониты или по экспериментальным данным;

q_k - удельный расход воды на отмывку ионита после регенерации, м³ на 1 м³ ионита;

K_ion - коэффициент, учитывающий тип ионита;

- суммарная концентрация ионов в отмывочной воде (при отмывке ионита ионированной водой). Так как суммарные концентрации катионов и анионов отличаются меньше, чем на 1%, при расчете следует учитывать их среднее значение.

3. Площадь фильтра:

где

H_k - высота слоя ионита в фильтре, принимаемая по каталогу ионообменных фильтров от 2 до 3 м;

q_w - расход воды, м³/ч;

4. Скорость фильтрования воды через катионитовые фильтры:

4. Расчетная скорость фильтрования через анионитовые фильтры :

, где

Н_а – высота загрузки анионитового фильтра, принимаем равной 2 м;

[А] – содержание анионов сильных кислот в воде;

Т– продолжительность работы каждого фильтра между регенерациями.

4. Продолжительность работы каждого фильтра между регенерациями :

, где

t₁ – продолжительность взрыхления ионита;

t₂ – продолжительность пропускания через ионит регенерационного раствора;

t₃ – продолжительность отмывки ионита после регенерации.

4. Регенерацию катионитовых фильтров надлежит производить 5 % раствором серной кислоты, а анионитовых – 5 % раствором щелочи. Рассчитаем необходимое количество кислоты и щелочи для регенерации катионита и анионита.

5.2.4. Расчет аэротенка

1. Период аэрации , ч, в аэротенках-вытеснителях:

,

где -БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л,

-БПК_полн очищенной воды, мг/л, (20 мг/л);

-доза ила, г/л;

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

- концентрация растворенного кислорода, мг/л,;

- константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_полн/л;

- константа, характеризующая влияние кислорода, мг /л;

- коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г;

- коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания;

- БПК_полн определяемое с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

,

где - степень рециркуляции активного ила:

, где - иловый индекс, см³/г

Величину илового индекса необходимо определять экспериментально при разбавлении иловой смеси до 1г/л в зависимости от нагрузки на ил. Для городских и основных видов производственных сточных вод допускается определять величину J_i по табл. 41.

Таблица 41

Сточные воды	Иловый индекс Ji, см3/г, при нагрузке на ил qi, мг/(г · сут.)
	100	200	300	400	500	600
Городские	130	100	70	80	95	130
Производственные:
а) нефтеперерабатывающих заводов	-	120	70	80	120	160
б) заводов синтетического каучука	-	100	40	70	100	130
в) комбинатов искусственного волокна	-	300	200	250	280	400
г) целлюлозно-бумажных комбинатов	-	220	150	170	200	220
д) химкомбинатов азотной промышленности	-	90	60	75	90	120
Примечание. Для окситенков величина Ji должна быть снижена в 1,3-1,5 раза.

1. Нагрузка на ил:

мг БПК_пол/г

2. Вместимость аэротенка:

м³

3. Прирост активного ила:

,

где -коэффициент прироста,

-концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л.

5. Удельный расход воздуха , м³/м³ очищаемой воды:

где -удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн, принимаемый при очистке до _{БПКполн} 15-20 мг/л

- коэффициент, учитывающий тип аэратора;

- коэффициент глубины погружения аэраторов (табл.43);

Таблица 43

ha,min, м	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	3	4	5	6
K2	0,4	0,46	0,6	0,8	0,9	1	2,08	2,52	2,92	3,3
Ja,min, м3/(м2· ч)	48	42	38	32	28	24	4	3,5	3	2,5

- коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определяем по формуле

,

где - среднемесячная температура воды за летний период, °С;

- коэффициент качества воды;

- растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяема по формуле:

мг/л

где - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления;

- глубина погружения аэратора, м;

- средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л;

6. Интенсивность аэрации , м³/м²∙ч определяем по формуле:

м³/м²∙ч

где - рабочая глубина аэротенка, м;

- период аэрации, ч.