4. Расчет сооружений биологической очистки

Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов к использованию разнообразных органических веществ в процессе своей жизнедеятельности.

Сооружения биологической очистки подразделяются на:

1. Сооружения биологической очистки в естественно созданных условиях:

а. биологические пруды (работа основана на принципе самоочищения водоемов);

б. поля орошения (для выращивания луговых культур, кустарников, деревьев, за исключением хвойных).

2. Сооружения биологической очистки в искусственно созданных условиях:

а. биофильтры;

б. аэротэнки;

в. Сооружения с прикрепленной микрофлорой;

г. биореакторы.

4.1 Расчет емкостных сооружений с активным илом по удалению азота и фосфора

Расчет ведется в соответствии с пунктами 7.6.17-7.6.25 [2].

Технологические емкости разделяются перегородками на отдельные отсеки:

1.отсек анаэробный, в который подается циркуляционный активный ил из вторичных отстойников и сточная вода, где происходит дедукция фосфатов и перемешивание механическими мешалками;

2.аноксичная зона, в нее поступает смесь активного ила с водой из анаэробной зоны и подается иловая смесь из конца аэротэнка, обогащенная нитритами и нитратами, содержащими связанный кислород;

3.аэробная зона – зона нитрификации, в нее поступает иловая смесь из денитрификатора, воздух и по окончанию процесса сточной воде должны присутствовать только нитраты.

Рисунок 5 – Схема работы емкостного сооружения

Исходные данные к расчету:

- = 52775 м³/сут;

- = 2111 м³/ч;

- = 3108,7 м³/ч;

- =125.26 мг/л;

- =41,44 мг/л;

- = 48,67 мг/л;

- =8,85мг/л;

- = 275,35 мг/л.

В соответствии с таблицей В1 [2] эффект удаления загрязняющих веществ в сооружениях механической очистки:

- по БПК – 20-33% (принимаем 20%);

- по азоту нитритному N_N – 9%;

- по азоту общему – 11%;

- по фосфору общему – 11%.

b_en= 278 мг/л

L_en= 275.35 мг/л

N_{N en}= 41.44 мг/л

N_{общ en}= 48.67 мг/л

P _{общ en}= 8.85 мг/л

N_{N en}= 37.7 мг/л

L_en= 220.28 мг/л

b _cdp= 125.26 мг/л

N_общen= 43.39мг/л

P _{общ en}= 7.88 мг/л

b _ex= 20 мг/л

L_ex= 15 мг/л

N_{общ ex}= 15 мг/л

P _{общ ex}= 2 мг/л

Механическая

очистка

Биологическая

очистка

Рисунок 6 – Схема к расчету

Ход расчёта:

1.Концентрация нитратного азота, подлежащего удалению, , мг/л, определяется по балансовому уравнению

, (4.1)

	-содержание общего азота в исходной воде, мг/л;
	-содержание органических веществ в сточной воде после вторичных отстойников, принимается в соответствии с пунктом 7.6.17.7 [2], мг/л;
	-содержание аммонийного азота в сточной воде, отводимой после вторичных отстойников, принимается в соответствии с таблицей В2[2] мг/л;
	-содержание нитратного азота в сточной воде после очистки, мг/л, определяется по формуле (4.2);
	-содержание азот органических веществ, поступающих в биомассу активного ила, мг/л, определяется в соответствии с пунктом 7.6.17.7 [2] по формуле (4.3).

Содержание общего азота в исходной воде =43,39 мг/л. Содержание органических веществ в сточной воде после вторичных отстойников в соответствии с пунктом 7.6.17.7 [2] =2 мг/л. Содержание аммонийного азота в сточной воде, отводимой после вторичных отстойников в соответствии с таблицей В2[2] =5 мг/л.

Содержание нитратного азота в сточной воде после очистки , мг/л, определяется по формуле

= , (4.2)

мг/л.

Содержание азот органических веществ, поступающих в биомассу активного ила, , мг/л, определяется по формуле

, (4.3)

мг/л.

мг/л.

2.Определяется отношение концентрации нитратного азота, подлежащего удалению, к БПК₅, поступающей на биологическую очистку:

По этому соотношению по таблице 7.12 [2] для принятой предварительной денитрификации сточных вод определяется отношение объема денитрификатора к общему объему емкостного сооружения, в соответствии с пунктом 7.6.17.5 [2] принимаем .

3.Общий объем емкостных сооружений , м³, определяется по формуле

, ( 4.4)

	-возраст активного ила, сут, определяется по таблице 7.11 [2] в зависимости от температуры сточных вод, соотношения , нагрузки по органическим соединениям и целям обработки;
	-прирост активного ила, г/л, определяется по таблице 7.15 [2] в зависимости от соотношения по формуле (3.23);
	-доза ила в сооружении, г/л, принимается по таблице 7.5 [2] в зависимости от цели обработки воды.

Доза ила в сооружении для предварительной денитрификации по таблице 7.5 [2] принимается в пределах 2,5-3,5 г/л. Принимаем =3 г/л.

Нагрузка по органическим соединениям , кг/сут, определяется по формуле

, (4.5)

кг/сут.

Принимаем температуру сточных вод 12 . Тогда по таблице 7.11 [2] принимаем = 8.3.

Так как , то по таблице 7.15 [2] определяем, что k₁=0,8.

Тогда прирост активного ила , г/л, определяется по формуле

, (4.6)

г/л

или

Тогда получим общий объем аэротэнка

м³.

4.Объем зоны денитрификации определяется по формуле

, (4.7)

м³.

5.Определяется нагрузка на ил , кг/м³ сут, которая в соответствии с таблицей 7.14 [2] должна быть не более 0,15 кг/м³ сут

, (4.8)

кг/м³ сут.

6.Требуемая степень рециркуляции активного ила из II-ых отстойников определяется по формуле

, (4.9)

7.Требуемая степень денитрификации (смеси активного ила и очищенной воды) по удаляемому азоту определяется по формуле

, (4.10)

.

=2,04.

8.Расход циркуляционного активного ила из II-ых отстойников , м³/ч, и расход иловой смеси из аэротэнка в денитрификатор , м³/ч, определяются по формулам

, (4.11)

, (4.12)

м³/ч;

м³/ч.

9. Для удаления из сточных вод фосфора механическим методом в соответствии с пунктом 7.6.18.2 [2] время контакта активного ила с водой принимается в пределах от 0,5 до 0,75 ч. При максимальном притоке с учетом циркуляционного расхода принимаем время контакта активного ила с водой равным 0,6 ч.

Таким образом, объем анаэробной зоны , м³, определяется по формуле

, (4.13)

м³.

10.Объем зоны нитрификации определяется по формуле

, (4.14)

м³.

11.Общий объем аэротэнков составит

, (4.15)

м³.

К проектированию принимаем четырехкоридорный аэротэнк марки А-4-6-4,4 с объемом типовой секции 6336 м³.

12.Количество секций этого аэротэнка определяем по формуле

, (4.16)

шт.

Принимаем 5 секции.

13. Определяется действительная длина аэротенка, ,м:

м³

(4.17)

Длина аэротенка принимается кратная 3м. Следовательно L_at=60м.

14.Определяем объем каждой зоны в аэротэнке

, м³ (4.18)

,

Таким образом

А. Объем одной секции аэротэнка: V’=6280,05м³;

Б. Объем зоны нитрификации: V’_N =4116,8 м³.

В. Объем зоны денитрификации: V’_D =1029,2 м³;

Г. Объем анаэробной зоны: V’_анаэр. =1134,05 м³.

15.Определяем длину каждой зоны в аэротэнке:

Длина зоны нитрификации , м, определяется по формуле

, (4.19)

м.

Длина зоны денитрификации , м, определяется по формуле

, (4.20)

м.

Длина анаэробной зоны , м, определяется по формуле

, (4.21)

м.

16. Определяем общую длину коридоров аэротэнка, необходимую для удаления азота и фосфора по формуле

, (4.22)

м.

Так как длина коридоров принятого аэротэнка составляет 240 м (4x60), а при расчетах получается 237,84 м, то необходимо удлинить анаэробную зону.

Тогда длина анаэробной зоны , м составит

=42,96+(240-237,84)=45,12 м.