7.6.2 Расчет сооружений для биологической очистки сточных вод

7.6.2.1 Аэротенки

Аэротенки применяют для полной и неполной биологической очистки сточных вод. Сточные воды поступают в аэротенки, как правило, после сооружений механической очистки. Концентрация взвешенных веществ в них не должна превышать 150 мг/л, а допускаемая БПК_полн зависит от типа аэротенка.

Аэротенки могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми, при этом в том и другом случае их применяют как с регенерацией, так и без нее. Одноступенчатые аэротенки без регенерации применяют при БПК_полн сточной воды не более 150 мг/л, с регенерацией - более 150 мг/л и при наличии вредных производственных примесей. Двухступенчатые аэротенки применяют при очистке высококонцентрированных сточных вод.

По структуре движения потоков очищаемой сточной воды и возвратного активного ила различают:

аэротенки-вытеснители - сточная вода и возвратный активный ил подаются сосредоточенно с одной из - торцевых сторон аэротенка, а выпускаются также сосредоточенно с другой торцевой стороны;

аэротенки-смесители - подача и выпуск сточной воды и ила осуществляется равномерно вдоль длинных сторон коридора аэротенка;

аэротенки с рассредоточенной подачей сточной воды - сточная вода подводится в нескольких точках по длине аэротенка, а отводится сосредоточенно аз его торцевой части; возвратный ил подается сосредоточенно в начало аэротенка.

Аэротенки - вытеснители целесообразно применять при БПК_полн поступающей сточной воды до 300 мг/л, а аэротенки – смесители - при БПК_полн до 1000 мг/ л.

Принимаем к проектированию аэротенк-вытеснитель с регенерацией.

Необходимые для проектирования аэротенков дополнительные дополнительные данные СНиП приведены в приложении 10 пособия.

По опыту эксплуатации аналогичных сооружений зададимся средней дозой ила а=3 и иловым индексом J=90 см³/г.

Степень рециркуляции активного ила R в аэротенках:

где J – иловый индекс, см³/г;

Эта формула справедлива при J<175 см³/г и a 5 г/л. Величина R для отстойников с илососами, с илоскребами, с самотечным удалением ила и с эрлифтами должна быть равна соответственно не менее 0,3, 0,4 и 0,6 (п.6145 [6]).

БПК_полн сточных вод, поступающих в аэротенк-вытеснитель с учетом разбавления циркуляционным активным илом:

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

L_t – БПКполночищенных сточных вод, мг/л;

При проектировании аэротенков с регенераторами необходимо рассчитывать продолжительность окисления загрязнений t₀:

где а_р – доза ила в регенераторе, г/л;

а – доза ила, г/л а=2÷4,5 г/л (принимаем а=3 г/л);

S – зольность ила (для городских сточных вод S=0,3);

р – удельная скорость окисления, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества активного ила в 1 ч:

где _max – максимальная скорость окисления, ;

С – концентрация растворенного кислорода, мг/л;

K_L – константа, характеризующая свойства органических загрязнений, мг·БПК_полн/л;

К_О - константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л;

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

Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке:

Период регенерации t_p:

Продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк-регенератор»:

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

Нагрузка на 1 г беззольного вещества активного ила:

По табл. 41 [6] для городских сточных вод при q_ил=350,03 мг/(г сут) принимаем J=76 см³/г, что отличается от предварительно принятой величины J=90 см³/г. Поэтому необходимо уточнить степень рециркуляции активного ила:

Эта величина значительно отличается от предварительно рассчитанной поэтому произведем перерасчет БПК_полнсточных вод, поступающих в аэротенк-вытеснитель с учетом разбавления циркуляционным активным илом , дозы ила в регенераторе а_р, удельной скорости окисления , периода окисления t_o, продолжительности регенерации ила t_p и пребывания его в системе «аэротенк-регенератор»:

По табл. 41 [6] для городских сточных вод при q_ил=335,9 мг/(г сут) принимаем J=74см³/г. Уточним степень рециркуляции активного ила:

Эта величина незначительно отличается от предварительно рассчитанной J=76см³/г и R=0.3, но так как для обеспечения эффективной работы отстойников степень рециркуляции не должна быть менее 0.3, принимаем R=0.3 и дальнейшего уточнения расчетных параметров аэротенков-вытеснителей не производим.

Объемы аэротенка V_a и регенератора V_p, м³, определяем по следующим формулам:

Доза ила в аэротенке:

Прирост активного ила в аэротенках П, мг/л:

где В_в – концентрация взвешенных веществ, поступающих в аэротенк, мг/л;

К_п – коэффициент прироста активного ила; для городских и производственных сточных вод (К_п = 0,3…0,5).

С – концентрация избыточного активного ила при влажности 99,6%: С=4000г/м³ (табл. 58 [6]);

По соотношению объемов аэротенка и регенератора по таблице 3.6 [3] (а также по приложению 10 данного пособия) подбираем восемь секций четырехкоридорных аэротенков-вытеснителей с рабочей глубиной 4,4 м, шириной коридора 4,5 м, длиной коридора 54 м, и объемом каждой секции 4275 м3 (типовой проект 902-2-178). Два коридора выделяем под регенератор и два коридора под собственно аэротенк.

Удельный расход воздуха D, м³/м³, при очистке сточных вод в аэротенках определяется отношением расхода кислорода, требующегося для обработки 1 м³ воды, к расходу используемого кислорода с 1 м³ подаваемого воздуха:

где Z – удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн (при полной очистке равняется 1,1 мг/мг);

k₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора (принимается для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка (f/F) по табл. 3.3 [3] или приложению 10 пособия, для среднепузырчатой и систем низконапорной аэрации k₁=1,89);

k₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов h_a (принимается по табл. 3.4 [3] или приложению 10);

n₁ – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:

где Т_ср - среднемесячная температура сточных вод, за летний период, °С;

n₂ – коэффициент качества сточных вод (для городских сточных вод n₂=0,85);

С_р – растворимость кислорода в воде, мг/л:т

где С_Т – растворимость кислорода воздуха в воде в зависимости от температуры и давления; (принимается по табл. 3.5 [3]);

С – средняя концентрация кислорода в аэротенке (приближенно принимается равной 2мг/л).

Интенсивность аэрации:

Вычисленная интенсивность аэрации I=19,26м³/(м² ч) менее I_max=30 м³/(м² ч) для принятого значения k₁ и более I_min=3,3 м³/(м² ч) для принятого значения k₂ (табл. 3.3 и 3.4 [3]), следовательно, пересчета интенсивности аэрации не требуется.

Общий расход воздуха: