6.2 Расчет сооружений для биологической очистки сточных вод

6.2.1 Аэротенк

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 200 мг/л, с регенерацией - более 200 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.

Расчет аэротенка-вытеснителя с регенератором

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.7.6.9.3 ТКП 45-01-202-2010).

БПК₅ сточных вод, поступающих в аэротенк-вытеснитель с учетом разбавления циркуляционным активным илом:

L_en – БПК₅ поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;

L_ex – БПК₅ полночищенных 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;

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, , для городских сточных вод принимается равной 57 , согласно таблице 7.6 ТКП 45-01-202-2010 ;

С – концентрация растворенного кислорода, мг/л, принимается С=2 мг/л;

K_L – константа, характеризующая свойства органических загрязнений, мг/л, принимается равной 22 , согласно таблице 7.6 ТКП 45-01-202-2010 ;

К_О - константа, характеризующая влияние кислорода, мг/л , принимается равной 0,625 мг/л, согласно таблице 7.6 ТКП 45-01-202-2010;

 - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г принимается равной 0,070 л/г, согласно таблице 7.6 ТКП 45-01-202-2010;

Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке, ч:

Период регенерации t_p, ч:

Продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк-регенератор», ч:

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

Нагрузка на 1 г беззольного вещества активного ила, мг/г·сут:

По табл. 7.7 ТКП 45-01-202-2010 для полученной нагрузке на ил для городских сточных вод принимаем иловый индекс J см³/г. Так как он будет отличаться отличается от предварительно принятой первоначально величины J=90 см³/г, то необходимо уточнить степень рециркуляции активного ила по формуле:

В случае если величина илового индекса J значительно отличается от предварительно рассчитанной величины необходимо произвести перерасчет БПК₅ сточных 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». Если же эта величина незначительно отличается от предварительно рассчитанной величина илового индекса J и R не менее 0,3 (для обеспечения эффективной работы отстойников степень рециркуляции не должна быть менее 0,3), то и дальнейшее уточнение расчетных параметров аэротенков-вытеснителей не производится.

Объемы аэротенка W_at и регенератора W_r, м³, определяем по следующим формулам:

Oбщий объем аэротенка с регенератором, м³:

W=W_at+W_r

По соотношению общего объема аэротенка с регенератором к объему регенераотра принимаем количество коридоров:

N=W/W_r

Доза ила в аэротенке, г/л:

Прирост активного ила в аэротенках П, мг/л:

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

К_g – коэффициент прироста активного ила; для городских и производственных сточных вод (К_п = 0,45 п. 7.6.13.4 [6])

Часовой приток активного ила определяется по формуле:

где Q – расчетный расход сточных вод, м³/сут;

C – концентрация избыточного активного ила, при влажности 99,6%, С=4000г/м³;

По соотношению объемов аэротенка и регенератора по таблице 3.6 [3] (а также по приложению 10 данного пособия) подбираем эротенков-вытеснителей с рабочей глубиной h,м, шириной коридора b, м, длиной коридора l, м, и объемом каждой секции W₁, м³.

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 БПК₅ (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:

Если вычисленная интенсивность аэрации I, м³/(м² ч) менее I_max, м³/(м² ч) для принятого значения k₁ и более I_min, м³/(м² ч) для принятого значения k₂ (табл. 3.3 и 3.4 [3]), то, пересчета интенсивности аэрации не требуется.

Общий расход воздуха: