6. Расчет сооружений биологической очистки

Биологическая очистка позволяет избавиться от органических веществ, содержащихся в сточных водах. Очистка осуществляется окислением микроорганизмами загрязняющих веществ.

6.1 Аэротенки

- Исходные данные:

- - -

- - - - - - - -

6.1. Концентрация взвешенных веществ в сточной жидкости, поступающей в аэротенк:

(6.1)

6.2. Значение БПК_полн сточной жидкости, поступающей в аэротенк:

(6.2)

где зольность частиц, поступающих со сточной жидкостью в аэротенк;

;

6.3.Прирост активного ила в аэротенке:

(6.3)

6.4.Количество азота, пошедшее на синтез клеток микроорганизмов в аэротенке:

(6.4)

где, доля микроорганизмов в активном иле;

доля азота в клетках микроорганизмов в пересчете на сухое вещество.

6.5.Концентрация азота органического в сточной жидкости, поступающей в аэротенк:

(6.5)

6.6.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}+ = (6.6)

+ + = ; R_i =

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

A_N-NO = (6.7)

A_N-NO = =0,42т/сут.

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

(6.8)

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

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

(А_L)_вос.=К A_N-NO =4 0,42=1,68 т/сут. (6.9)

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

6.10.Количество загрязнений по БПК_пол, поступающих в денитрификатор:

(А_L)_ден = = = 6,23 т/сут. (6.10)

6.11.Количество загрязнений по БПК_пол, поступающих в аэротенк:

(А_L)_atp= (А_L)_ден -(А_L)_вос =6,23-1,68 = 4,55 т/сут. (6.11)

6.12.Значение БПК_пол в сточной жидкости, поступающей в аэротенк:

(L_en)_аэр.= = (6.12)

6.13.Продолжительность обработки сточной жидкости в денитрификаторе:

t_ден = , (6.13)

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);

=7,5–скорость восстановления нитратов, принимается в зависимости от начального значения нитратов по табл.9.

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

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

Таблица 9.

Зависимость скорости восстановления нитратов от начального значения нитратов

(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

ч

6.14.Объем денитрификатора:

W_ден=q_m t_ден(1+ R_i ) (6.14)

где q_m-средний расход сточной жидкости, поступающей на сооружения биологической очистки, при t_ден =0,7ч

q_m = q_mах=1512 м³/ч

W_ден=1512х0,7(1+1,86)=3027 м³

6.15. Продолжительность обработки сточной жидкости в аэротенке: (6.15)

где φ – коэффициент ингибирования процесса биохимического окисления органических веществ продуктами распада активного ила, принимается равным 0,07л/г;

ρ_mах-максимальная скорость окисления органических веществ в аэротенке, принимается равной 85 мг БПК_пол /(г.ч);

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

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

_Si – зольность активного ила в аэротенке примерно равна зольности ила в денитрифи- каторе;

К₀-константа, характеризующая влияние кислорода;

L_mix -БПК_пол сточной жидкости с учетом разбавления рециркуляционным расходом

L_mix = = =96,28мг/л;

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязнений по БПК_пол;

K_p – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания.

6.16.Требуемый объем аэротенка:

W_at=q_m t_at =1512×2,68 = 4052м³ (6.16)

6.17.Требуемая продолжительность нахождения сточной жидкости в нитрификаторе:

t_нит = , (6.17)

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 0,3;

ρ_нит – скорость окисления азота аммонийного, принимается согласно рекомендациям, по табл.:

Таблица 10.

Зависимость скорости окисления азота аммонийного от концентрации

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

Таблица 11.

Зависимость коэффициента от pH

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 = = 2,56ч

6.18.Требуемый объем нитрификатора:

W_нит = q_m t_нит=1512 х 2,56=3871 м³ (6.18)

6.19.Требуемый объем денитрификатора, аэротенка, нитрификатора

∑W= 3027+4052+3871=10950 м³ (6.19)

6.20.Подобран аэротенк-нитрификатор-денитрификатор.

Принимается 3 секции четырех коридорного аэротенка:

Типовой проект 902-2-178.

Ширина коридора - 4,5 м	Объем секции – 3800 м3
Длина секции – 48 м	Общий объем – 11400 м3
Глубина секции - 4,4 м	Ширина секции – 18 м

6.21. Размеры денитрификатора, аэротенка и нитрификатора

L=L_общ· P_n;

где L_общ – общая длина коридоров в секции, м.

L_общ = 48х4 = 192м.

L_ден= 192х0,28=53,76 м

L_at=192х0,37=71,04м

L_нит = 192х0,35=67,2м

Ил.см

нитрификатор

18м

аэротенк

Ввод ЦАИ

денитрификатор

ст. ж

48м

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

6.22.Требуемый удельный расход воздуха в аэротенке и нитрификаторе:

q_air= (6.20)

где К₁- коэффициент, учитывающий тип аэратора; для мелкопузырчатой аэрации К₁=1,34 при соотношении =0,05;

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(18-20)=0,96;

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 (6.21)

=(34,62+2,03-3,4) 3,43=114,05мг/л

- количество кислорода, необходимое для окисления оставшегося азота

= С 3,43=0,4 3,43=1,4мг/л; (6.22)

С_а- растворимость кислорода в сточной жидкости при заданной температуре

С_а= С_т(1+ ) (6.23)

где С_т- растворимость кислорода воздуха в дистиллированной воде при самой неблагоприятной температуре (летний период).

Р_атм.- расчетное атмосферное давление района проектирования, принимается равным минимальному значению, принят 740 мм рт. ст.;

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

С_а = 9,4(1+ ) =11 мг/л

q_air = =14,84 м³/м³ч

6.23.Общий расход воздуха, подаваемый в аэротенк и нитрификатор

Q_air= q_air q_m = 14,84 1512= 22438,08м³/ч (6.24)

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

Nв= (6.25)

где Qв – производительность воздуходувки, м³/ч;

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

Приняты воздуходувки марки ТВ-175-1,6,

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

Nв= возд.

6.25.Количество избыточного активного ила, удаляемого из биологической системы:

∆Пi = Пi - а_t = 194,24 -15=179,24мг/л (6.26)

где а_t- вынос частиц активного ила из вторичных отстойников.

6.26.Суточное количество избыточного ила по сухому веществу:

Аi = 4,52 т/сут (6.27)

6.27.Объем избыточного активного ила:

Qi = (6.28)

Рi = 100 (6.29)

а_ил.кам = а_i =2 =3,1 г/л (6.30)

Рi = 100=99,69%

Qi = м³/сут

6.28.Подбор насосов циркулирующего активного ила:

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

Nнас= (6.31)

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

Nнас=1,86 25189,5/24 0,9 800=2,71=3 насоса.

6.29.Подбор мешалки для денитрификатора:

Подобрана мешалка AMD.15.45B.710, стандартное исполнение ~ 2 шт:

• Частота вращения – 710 об/мин.;

• Максимальная глубина установки – 20 м;

• Расход – 874 м³/ч;

• Средняя скорость потока – 1,90 м/с;

• Мощность P₁/P₂ – 2,01/1,5 кВт (Р₂ [кВт] х 10).

Принято 6 мешалок, по две мешалки на каждую секцию.