3. Пример расчета нитрификатора-денитрификатора по схеме «а».

Исходные данные.

Qсут =50 тыс. м3	С N-NН =34мг/л	рН=8
Kgen max =1,51	С N-Nорг=4мг/л	Эосв=50%
q max =3150м3/ч	Т =130С	С =0,4мг/л
Сen =250мг/л	ТлW=210С	С =9мг/л
Len =270мг/л	Водоем рыбохозяйственного назначения Категория водоема - Ι

3.1.Концентрация взвешенных веществ в сточной жидкости, поступающей в денитрификатор из первичных отстойников, работающих с Э_осв=50%.

С_сdp= =

3.2.Значение БПК_полн сточной жидкости, поступающей в денитрификатор из первичных отстойников, работающих с Э_осв=50%.

L_cdp=L_en –0,01 C_en Э_осв (1-s)

где s – зольность частиц, поступающих со сточной жидкостью в денитрификатор, принимается равной 0,25-0,3.

L_cdp =270-0,01×250×50(1-0,3)=183мг/л

3.3.Прирост активного ила в денитрификаторе и аэротенке.

Пi = 0,8·С_сdp+0,3·L_cdp

Пi = 0,8 ·125+0,3 ·183=155мг/л

3.4.Количество азота, пошедшее на синтез клеток микроорганизмов в денитрификаторе и аэротенке

(∆N) = Пi М m(1- s)

где М^{ден,аэр} – доля микроорганизмов в активном иле, принимается равной 0,2-0,3;

m – доля азота в клетках микроорганизмов в пересчете на сухое вещество, принимается равной 0,05-0,15

(∆N)_{ден, аэр}=155 0,3 0,1(1-0,3)=3,3мг/л

3.5.Концентрация азота органического, поступающего в денитрификатор из первичного отстойника.

(С _N-Nорг) _cdp = = = 2мг/л

3.6.Требуемая степень рециркуляции активного ила в системе «вторичный отстойник – аэротенк - вторичный отстойник», обеспечивающая снижение N-NO₃ в очищенной сточной жидкости до значений, соответствующих ПДК (9мг/л), определяется из уравнения материального баланса по азоту.

С +∆N_{ден, аэр}+ =

9 + 3,3 + 0,4 = ; R_i=1,84

3.7.Количество азота нитратов, поступивших в денитрификатор из вторичного отстойника с рециркуляционным потоком.

A_N-NO =

A_N-NO = =0,83т/сут.

3.8.Значение азота нитратного в сточной жидкости, поступающей в денитрификатор с учетом рециркуляционного потока.

где (С_N-NO3)_en и (С_N-NO3)_ц – концентрация азота нитратного соответственно в исходной сточной жидкости и в циркулирующем иле, составляет: (С_N-NO3)_en=0 мг/л, (С_N-NO3)_ц = 9 мг/л;

Q_сут, Q_ц – расход сточной жидкости и циркулирующего ила.

Q_ц = Q_сут х R_i

3.9.Количество загрязнений по БПК_пол., затраченных в денитрификаторе на восстановление азота нитратного.

(А_L)_вос.=К A_N-NO =4 0,83=3,32т/сут.

где К - коэффициент, принимаемый равным 4 для обеспечения полного восстановления нитратов до элементарного азота (БПК_пол: С_N-NO = 4:1)

3.10.Количество загрязнений по БПК_пол, поступающих в денитрификатор.

(А_L)_ден = = = 9,15 т/сут.

3.11.Количество загрязнений по БПК_пол, поступающих в аэротенк.

(А_L)_atp= (А_L)_ден -(А_L)_вос =9,15-3,32=5,83т/сут.

3.12.Значение БПК_пол в сточной жидкости, поступающей в аэротенк.

(L_en)_аэр.= =

3.13.Продолжительность обработки сточной жидкости в денитрификаторе.

t_ден = ,

где (С )_en и (С )_ex – концентрация нитратов соответственно на входе и выходе из него;

a_i –доза ила в денитрификаторе принимается равной 1-5г/л, рекомендуется принимать 2г/л (оптимальная концентрация);

–скорость восстановления нитратов, принимается в зависимости от начального значения нитратов [2] табл. на стр. 303

(С N-NO ) en , мг/л	10	20	30	40	50	60	70	80
, мг/(г·ч)	7,5	11,5	13,5	15	17	17,5	18,5	19

_{S -}зольность активного ила, принимается 0,25-0,3;

Т _-температура сточной жидкости для самого неблагоприятного холодного времени года, ⁰С.

ч ≈ 0,9 ч

3.14.Объем денитрификатора

W_ден=q_m t_ден(1+ R_i )

где q_m-средний расход сточной жидкости, поступающей на сооружения биологической очистки, при t_ден =0,9ч

q_m = q_mах=3150 м³/ч

W_ден=3150х0,9(1+1,84)=80541 м³

3.15. Продолжительность обработки сточной жидкости в аэротенке

где φ – коэффициент ингибирования процесса биохимического окисления органических веществ продуктами распада активного ила, принимается равным 0,07л/г (табл.40[1]);

ρ_mах-максимальная скорость окисления органических веществ в аэротенке, принимается по табл.40[1] равной 85 мг БПК_пол /(г.ч);

С₀-концетрация растворенного кислорода в аэротенке, принимается по СНиП [1] равной 2мг/л;

a_i –доза ила в аэротенке, принимается такой же, как и в денитрификаторе 1-5г/л;

_{S -}зольность активного ила в аэротенке примерно равна зольности ила в денитрификаторе;

К₀-константа, характеризующая влияние кислорода, принимается по табл.40[1;

L_mix -БПК_пол сточной жидкости с учетом разбавления рециркуляционным расходом

L_mix = = =51мг/л;

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязнений по БПК_пол, принимается по табл.40 [1];

K_p – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, принимается согласно рекомендациям [1] п.6.144.

3.16.Требуемый объем аэротенка

W_at=q_m t_at =3150×1,35 = 4253м³

м³/ч

3.17.Требуемая продолжительность нахождения сточной жидкости в нитрификаторе.

t_нит = ,

где a_i –доза ила в нитрификаторе равна дозе ила в аэротенке и денитрификаторе, г/л;

s _-зольность ила в нитрификаторе принимается выше, чем в аэротенке и денитрификаторе, поскольку процесс денитрификации сопровождается минерализацией органических веществ, однако, s для академического проекта можно принять равной 0,3;

ρ_нит – скорость окисления азота аммонийного, принимается согласно рекомендациям [2], табл. на стр. 302;

СN-NН , мг/л	90	70	50	30	20	5
ρнит, мг/(г·ч)	22,5	19,5	15,6	11	4	2,5

– коэффициент, учитывающий влияние рН

рН	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	9,5
	0,14	0,28	0,48	0,73	0,95	1,0	0,87	0,68

t_нит = = 3ч

3.18.Требуемый объем нитрификатора

W_нит = q_m t_нит=3150 х 3=9450 м³

3.19.Требуемый объем денитрификатора, аэротенка, нитрификатора

∑W= 8051+4253+9450=21754 м³

3.21.Подбираем аэротенк-нитрификатор-денитрификатор.

Принимается 3 секции четырех коридорного аэротенка

(А-4-6-4,4) [2], табл.66.18

Ширина коридора -6 м	Длина секции – 72 м
Ширина секции - 24 м	Объем секции – 7600 м3
Глубина секции -4,4 м	Общий объем – 22800 м3

3.22. Размеры денитрификатора, аэротенка и нитрификатора

L=L_общ· P_n;

где L_общ – общая длина коридоров в секции, м.

L_общ = 72х4 = 288м.

L_ден= 288х0,37=107 м

L_at=288х0,2=57м

L_нит = 288х0,43=124м

Распределение объемов сооружений приведено на рис.2

Ил.см

нитрификатор

аэротенк

Ввод ЦАИ

денитрификатор

ст. ж

72м

Рис.2. Распределение объемов сооружения между денитрификатором, аэротенком и нитрификатором.

3.23.Требуемый удельный расход воздуха в аэротенке и нитрификаторе

q_air=

где К₁- коэффициент, учитывающий тип аэратора; для мелкопузырчатой аэрации К₁=1,34 при соотношении =0,05, табл.42 [1];

К₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, при Н_аir=4,4-0,2=4,2м К₂=2,6, где 4,4м-глубина аэротенка; 0,2м-высота расположения аэратора над дном аэротенка;

К₃ – коэффициент, учитывающий температуру сточной жидкости К₃=1+0,02(Т-20)=1+0,02(21-20)=1,02;

К₄ – коэффициент качества воды, принимается равным 0,85 для хозяйственно-фекальных стоков;

- количество кислорода, необходимое для полного окисления азота

= (С_N-NН +С _N-Nорг – ΔN_{ден,аэр}) · 3,43

=(34+2-3,3) 3,43=112мг/л

- количество кислорода, необходимое для окисления оставшегося азота

= С 3,43=0,4 3,43=1,4мг/л;

С_а- растворимость кислорода в сточной жидкости при заданной температуре

С_а= С_т(1+ )

где С_т- растворимость кислорода воздуха в дистиллированной воде при самой неблагоприятной температуре (летний период), принимается по табл 2. [4]( приложение1).

Р_атм.- расчетное атмосферное давление района проектирования, принимается равным минимальному значению, например, для г.Новосибирска можно принять 720 мм рт. ст.;

Р_норм.- нормальное атмосферное давление равно 760 мм рт.ст.

С_а = 8,84(1+ ) =10,1мг/л

q_air = =9,7м³/м³ч

3.24.Общий расход воздуха, подаваемый в аэротенк и нитрификатор

Q_air= q_air q_m = 9,7 3150 = 30555 м³/ч

3.25.Подбор воздуходувок. Количество воздуходувок с учетом их параллельной работы

Nв=

где Qв – производительность воздуходувки, м³/ч;

k- коэффициент, вводимый при работе двух и более воздуходувок, принимается равным 0,8

Принимаем воздуходувки марки ТВ-175-1,6 (табл.V.28[3])

со следующими характеристиками: производительность – 10000 м³/ч, давление - 1,6 атм, мощность на валу электродвигателя – 250 кВт, число оборотов - 3290 об/мин

Nв= возд.

3.26.Количество избыточного активного ила, удаляемого из биологической системы

∆Пi = Пi - а_t = 155 -10=145мг/л

где а_t- вынос частиц активного ила из вторичных отстойников.

3.27.Суточное количество избыточного ила по сухому веществу

Аi = 7,25 т/сут

3.28.Объем избыточного активного ила

Qi =

Рi = 100

а_ил.кам = а_i =2 =3,1г/л

Рi = 100=99,69%

Qi = м³/сут

3.29.Подбор насосов циркулирующего активного ила[5],

Принимаем насос марки СД-800/32, мощностью 105 кВт, с числом оборотов 960 об/мин.

Nнас=

- коэффициент, учитывающий совместную работу нескольких насосов на один трубопровод, =0,8…0,9.

Nнас=1,84 50000/24 0,8 800=6 нас.

3.30.Подбираем мешалки для денитрификатора.

После построения балансовой схемы (рис.3, приложение 2) производится уточнение расчетных параметров.