5.8. Расчет системы аэрации

Выбор системы аэрации производится с учетом пропускной способности очистных сооружений, эффективности системы аэрации и возможности размещения оборудования в сооружениях (размеры и форма аэрационной площади, глубина погружения).

Тип аэраторов в аэробных зонах следует выбирать с учетом технико-экономических характеристик (в том числе с учетом затрат электроэнергии на аэрацию) и надежности. Основные типы аэраторов:

• пневматические,

• механические,

• пневмомеханические,

• эжекторные (эрлифтные).

Наиболее распространенной и часто применяемой в аэротенках является пневматическая система аэрации, которая осуществляет подачу кислородсодержащего газа (воздуха, технического кислорода) под давлением по магистральным и распределительным воздухопроводам к аэраторам, установленным на дне аэрационных сооружений. По размерам получаемых пузырьков воздуха, различают микро-, мелко- и среднепузырчатые аэраторы.

Для мелкопузырчатой аэрации применяют керамические, тканевые, пластмассовые и мембранные аэраторы трубчатого или дискового типа. Трубчатые аэраторы изготавливают методом напыления (экструзии) расплавленных пластмасс на трубчатую основу. Мембранные дисковые аэраторы из перфорированной резины и других рулонных мягких материалов.

Расчет пневматической системы аэрации в аэротенке (или в аэробной зоне) выполняется в следующем порядке:

• в произвольном масштабе вычерчивают план аэротенка (аэробной зоны),

• выбирают по техническим характеристикам марку аэратора,

• по рекомендациям производителя аэраторов производят раскладку аэраторов по коридорам аэрационной зоны,

• определяют общий расход воздуха на аэрацию аэротенков (всех аэробных зон),

• определяют требуемую длину или количество аэраторов,

• сравнивают требуемую длину или количество аэраторов с фактической по предварительной раскладки с учетом всех секций

• проверку расчета можно проводить по интенсивности аэрации.

Основные параметры пневматических мелкопузырчатых аэраторов приведены в табл.38.

Таблица 38

Характеристики аэраторов

Марки аэраторов и фирмы —производители	Расход воздуха, м3/ч на 1 диск или на 1пог.м	Эффективность аэрации, кВт/ч на 1 кг О2
Трубчатые пневматические аэраторы
АКВА-ЛАЙН-М фирмы Экополимер. L=0,5; 1,0м, D=0,12м	12—18
Raubioxon фирмы REHAU (Германия) L=0,5; 0,75; 1,0м; D=0,11м	1—19,0	0,1—-11,0
“ПОЛИАТР” Длина 0,5 - 50м Диаметр 65мм	0,5- 10
Дисковые пневматические аэраторы
Raubioxon фирмы REHAU (Германия) D—0,192; 0,225; 0,3м	0,5—11,0
SANITAIRE (США) Dнар=0,26м	0,85—9,0	2,50—6,0

Удельный расход воздуха q_air, м³/м³ очищаемой воды, для пневматической системе аэрации в аэротенке полной биологической очистки надлежит определять по формуле

(101)

Для аэротенков-нитрификаторов удельный расход воздуха для аэробной зоны с учетом денитрификации

м³/м³ вод, (102)

где q_O — удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн, принимаемый при очистке до БПК_полн 15мг/л — 1,1, при очистке до БПК_полн свыше 20 мг/л — 0.9;

L_en и L_ex —концентрации органических веществ по БПК на входе и выходе из аэробной зоны,

L^N_en и L^N_ex —концентрация азота аммонийного на входе и выходе из аэробной зоны,

ΔN — количество, удаленных при денитрификации, нитратов.

K₁ — коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка f_az /f_at по табл. 39; для среднепузырчатой и низконапорной K₁ = 0,75;

При определении коэффициента К₁ следует в первом приближении произвести раскладку аэраторов по коридорам аэротенка (аэрационной зоны) на плане биореактора. Трубчатые аэраторы располагают в две-три плети с просветами не менее 0,3м или по рекомендациям производителя аэраторов. Дисковые аэраторы раскладывают по рекомендациям производителя. Число аэраторов в начале аэрационной зоны надлежит принимать вдвое больше, чем на остальной длине. Расстояние между соседними аэрационными элементами назначается из условия их взаимодействия, которое заключается в смыкании факелов водовоздушной смеси на высоте от днища (0,5–0,7) h_a.

Водовоздушный факел расширяется к верху под углом примерно 10° и расстояние между трубчатыми элементами будет равно

ΔL= d_a + 2(0,5-0,7)h_a × tg5 = d_a +(0,09-0,12)h_a. (103)

Площадь аэрации опреляется по площади воздушного факела от каждого аэратора

F_az=l_аэр*b_az , (104)

где b_az — ширина полосы аэрации, включающая просветы между аэраторами до 0,3м, приближенно можно считать по каждой плети b_az =2d трубчатого аэратора;

l_аэр —длина полосы аэрации на 0,5-1м меньше длины зоны аэрации.

Если руководствоваться принципом слияния факелов на поверхности, то дисковые аэраторы следует устанавливать на расстоянии 1 м друг от друга [21].

Площадь аэрации для дисковых или пластинчатых аэраторов

f_az = F_аэр*n_диск, м², (105)

где n_диск— количество дисковых аэраторов, шт.;

F_аэр – площадь воздушного факела дискового аэратора, приближенно принимается равной, удвоенному диаметру диска аэратора d_аэр=2d

F_аэр = . (106)

Площадь зоны аэротенка —нитрификатора в одной секции

f_at= l_at*b_кор , (107)

где l_at – длина зоны аэрации;

b_кор – ширина коридора.

Далее находим отношение суммарной площади аэрации к площади секции аэротенка f_az /f_at и коэффициент К₁.(табл.39)

Таблица 39

faz /fat	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,75	1
K1	1,34	1,47	1,68	1,89	1,94	2	2,13	2,3
Ja max, м3/(м2×ч)	5	10	20	30	40	50	75	100

K₂ — коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов h_a и принимаемый по табл. 40, при расположении аэратора над дном аэротенка не менее 0,2м. Глубина погружения аэратора , м.

Таблица 40

ha, м	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	3	4	5	6
K2	0,4	0,46	0,6	0,8	0,9	1	2,08	2,52	2,92	3,3
Ja,min, м3/(м2×ч)	48	42	38	32	28	24	4	3,5	3	2,5

K_T — коэффициент, учитывающий температуру сточных вод. который следует определять по формуле

(108)

где T_w — среднемесячная температура воды за летний период, °С;

K₃ — коэффициент качества воды (альфа-фактор), принимаемый для городских сточных вод 0,85; при наличии СПАВ принимается в зависимости от величины f_az /f_at , для производственных сточных вод — по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать K₃ = 0,7;

C_a — растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле

(109)

где C_T — растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным по табл.41.

Таблица 41

Растворимость кислорода воздуха в дистиллированной воде

при давлении 760мм рт.ст.

	Растворимость кислорода при температуре, °С
	14	16	18	20	22	24	26
Сст,мг/л	10,26	9,82	9,40	9,02	8,67	8,33	8,03

h_a — глубина погружения аэратора, м;

C_O — средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л; в первом приближении С_О допускается принимать 2 мг/л. для биолого-реагентного метода дефосфатации — до 5мг/л

Общий расход воздуха на аэрацию аэротенков, м³/ч,

, (110)

где W_аэр —общий объем зоны аэрации;

τ_at —период аэрации.

Требуемая длина аэрационных элементов или количество дисков

, или (111)

где q_air —оптимальный расход воздуха через погонный метр аэратора или через один диск, м³/ч.

Фактическая длина (или количество дисковых аэраторов) аэрационных трубопроводов, рассчитанная по их предварительной раскладки с учетом всех секций, сравнивается требуемой. Разница не должна превышать 10%.

Проверка правильности расчета по интенсивности аэрации

, м³/м²ч. (112)

Проверяется соотношение .

Если , то необходимо принять , увеличив при этом площадь зоны аэрации. Если , то необходимо принять и уточнить q_air.

В случае не соответствия требованиям нормативных документов [10], необходимо уточнить раскладку аэраторов и повторить расчет с формулы (101) или (102).

Подача воздуха к зонам аэрации осуществляется по воздухопроводам. Скорость движения воздуха в магистральном и распределительном воздухопроводе следует принимать 10 — 15м/с, в стояках и подводках — до 5м/с.

Диаметр общего воздуховода, м

, (113)

где v_в – скорость движения воздуха в воздуховоде, v_в = 15 м/с.

Диаметр воздуховода, подающего воздух к секции , м

. (114)

В качестве воздухоподающего оборудования допускается применять воздуходувки, газодувки и нагнетатели [29]. Число рабочих агрегатов при производительности воздуходувной станции свыше 5000 м³/ч следует принимать не менее двух, при меньшей производительности допускается принимать один рабочий агрегат. Число резервных агрегатов: один — при числе рабочих агрегатов до трех, два — при большем числе рабочих агрегатов.

Расчетную величину потерь напора в аэробной зоне следует принимать по паспортным данным аэраторов с коэффициентом запаса на конец расчетного срока их службы, с учетом гидравлической глубины над ними.

Необходимый напор воздуходувок, м, определится:

H_возд = h_a + h_ф +h_л + h_м + h_з = h_а + 0,7 + 0,5 + 0,1. (115)

Характеристики воздуходувных станций по типовым проектам приведены в табл.42.

Таблица 42

Производи- тельность по воздуху, тыс. м3/ч	Марка воздухонагнетателей	Число агрегатов всего / резервных	Установлен- ная мощность, кВт	Размеры здания в плане, м
5—10	ТВ-50-1,6	3/1	300	30×12
15	ТВ-80-1,6	3/1	300	30×12
25	ТВ-80-1,6	4/1	400	30×18
40	ТВ-175-1,6	6/2	1920	42×12
60	ТВ-175-1,6	8/2	2560	42×18
70	ТВ-300-1,6	6/2	2400	45×12
90	ТВ-300-1,6	8/2	3200	42×18

При устройстве механической или струйной аэрации количество аэраторов N_ma для аэрационных зон определяется по формуле

(116)

Удельный расход воздуха для аэробной зоны с учетом денитрификации

м³/м³ вод, (117)

где W_at — объем сооружения, м³;

Q_ma — производительность аэратора по кислороду, кг/ч, принимаемая по паспортным данным;

t_at — продолжительность пребывания жидкости в сооружении, ч.

Значения остальных параметров следует принимать по формуле (102).

Характеристики струйных аэраторов приведены в табл.43.

Таблица 43

Основные технические характеристики турбоаэраторов

Тип аэратора	Потребляемая мощность, кВт	Диаметр трубы, мм	Циркуляция, м3/ч	Производительность по воздуху при 5 м в.ст., м3/ч
FW-JET 2.5	1.1 / 0.55	125	15	40
FW-JET 5	1.5 / 0.75	150	30	75
FW-JET 7.5	2.2 / 1.1	200	45	115
FW-JET 10	3.0 / 1.5	250	60	150
FW-JET 15	4.0 / 2.2	300	90	225
FW-JET 20	5.5 / 3.0	400	120	300
FW-JET 30	7.5 / 4.0	500	180	450
FW-JET 50	11.0 / 5.5	600	300	750

При определенном числе механических аэраторов необходимо проверять их перемешивающую способность по поддержанию активного ила во взвешенном состоянии. Аэробная зона, обслуживаемая одним механическим аэратором, принимается по ширине, равной (4─5) диаметра D аэратора, и по длине, равной (5─10) D аэратора [29].

Проверка количества аэраторов из условия обеспечения перемешивания иловой смеси

, (118)

где f_at — площадь зоны аэрации, м²;

l_аэр — длина зоны, обслуживаемой одним аэратором, принимается по каталогам производителя или приближенно равной B_at ;

B_at — ширина коридора зоны аэрации.

Для обеспечения хорошей циркуляции иловой смеси и предотвращения осаждения активного ила в зоне аэрации при обычных глубинах 4─5м целесообразно установить стабилизатор потока в виде вертикальной трубы под аэратором соосно с зазором не более 0,5м.

5.9. Подбор перемешивающих устройств

Перемешивание рекомендуется осуществлять электромеханическими мешалками. Допускается при обосновании осуществлять перемешивание воздухом, обеспечив минимальное растворение в иловой смеси кислорода воздуха, либо рециркулирующего газа, а также с помощью пневмомеханических, гидравлических и других подобных устройств. Допускается осуществлять перемешивание циркуляционными насосами путем создания в двух и более коридорах аэротенка продольного циркуляционного потока со скоростью, достаточной для поддержания ила во взвешенном состоянии [2].

Мешалки на вертикальном вале без опорного нижнего подшипника применяются в резервуарах квадратной формы и больших размеров (12х12, 18х18 м).

Погружные мешалки для биологической очистки сточных вод подразделяются на:

• безредукторные, что обеспечивается прямым приводом на вал и высокой скоростью вращения ~ 360 ─ 1400 об/мин в зависимости от диаметра рабочего колеса (~ 0,8 ─ 0,2 м) и мощности двигателя (~ 0,5 ─ 30 кВт);

• редукторные с широким спектром технических характеристик, но все же постараемся обозначить их, используя характерные предназначения, связанные с обслуживанием размаха (или диаметра) лопастей крупного размера 1,4 ─ 2,75 м, при скорости вращения ~ 17 ─ 60 об/мин, и мощности двигателя ~ 0,5 ─ 7,5 кВт.

Обычно назначают тип и мощность мешалки по поддержанию минимальной придонной скорости движения воды 0,1–0,15 м/с на наиболее ответственных участках сооружения (углы, малоподвижные зоны и т. п.) [30].

Карусельный тип сооружения обеспечивает мощную межкоридорную рециркуляцию иловой смеси, организованную мешалкой/ами

Q_рец ~ (40 ÷ 100) * Q_исх. (119)

Для подбора продольного рециркулятора — мешалки определим сопротивления горизонтальному потоку[9] — _{силе тяги} :

_, (120)

(121)

где k₀ — коэффициент сопротивлений стационарным препятствиям: поворотам, трения - сопротивления по длине коридора, различного рода препятствий потоку (например, стеновых колонн при устройстве блочного железобетона), собственно плети аэраторов по днищу аэротенка

(122)

V — расчетная скорость продольной рециркуляции иловой смеси, выбирается в зависимости от качества сточных вод и концентрации активного ила от 0,25 до 0,35м/сек;

— плотность иловой смеси, кг/м³;

— поперечное сечение циркуляционного коридора аэротенка, м².

Приближенно подбор мешалок можно осуществить по удельной мощности по табл.44 [21].

W_уд = α a_i , (123)

где a_i — концентрация ила в смеси, мг/л;

α— обобщенный коэффициент, учитывающий вязкость воды, равный 0,95–1,05.

Таблица 44

Компактные мешалки фирмы Flygt

Марка	Мощность (кВт)	Диаметр пропеллера (мм)	Тяга N
4410	2,3	2500	2200
4430	4,4	2500	3300
4530	4.3	1200	2200
4610	0,75	210	200
4620	1,5	210	340
4630	1,5	368	480
4640	2,5	368	790
4650	5,5	580	1900
4660	10,0	580	2900
4670	13,0	766	3800
4680	25,0	766	6400

5.10. Расчет вторичных отстойников

Вторичные отстойники всех типов после аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке q_ssa, м³/(м²×ч) с учетом концентрации ила в осветленной воде a_t, мг/л, по формуле

(124)

где K_ss — коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый по табл.25;

a_t — следует принимать не менее 10 мг/л;

a_i — не более 15 г/л;

I_i — иловый индекс, принимаем по табл.32 [12] в зависимости от нагрузки на ил.

Определяем площадь поверхности всех отстойников:

, м². (125)

Количество вторичных отстойников:

, шт., (126)

где S — площадь зеркала воды одного отстойника, м².

Рекомендуется размеры вторичных отстойников принимать аналогично первичным [27]. Площадь конструкций вторичных вертикальных и радиальных отстойников ориентировочно рассчитываем по диаметру (табл.45, 46).

Таблица 45

Основные параметры вторичных вертикальных отстойников

Железобетон	Диаметр, м	Высота, м			Номер типового проекта
		проточной части	осадочной части	общая
Монолитный	4	2,1	1,8	3,9	902-2-23
	6	3	2,8	5,8	902-2-24
Сборный	6	3	3,3	6,3	902-2-167
	9	3	5,1	8,1	902-2-168

Таблица 46

Основные параметры вторичных радиальных отстойников

Диаметр отстойника, м	Глубина, м	Объем, м3			Номер типового проекта
		проточной части	осадочной части	общий
18	3,7	788	160	948	902-2-87/76
24	3,7	1400	280	1680	902-2-88/75
30	3,7	2190	440	2630	902-2-89/75
40	4,35	4580	915	5495	902-2-90/75
50	4,7	9220	980	10200	902-2-91/76
54	5,7	10500	1200	11700	902-2-92/76

Удаление активного ила в иловую камеру осуществляется с помощью илососа. Камера оборудуется щитовым затвором с подвижным водосливом, обеспечивающим возможность регулирования выпуска ила из отстойника путем изменения гидростатического напора от 0 до 1,2 м. Оптимальный гидростатический напор для выпуска активного ила – 0,9 м.

Размеры горизонтальных отстойников принимаются по табл.20 или в блоке с аэротенками по табл.47.

Таблица 47

Характеристика блока аэротенков с горизонтальными вторичными отстойниками, м

Зона аэрации				Зона отстаивания			Номер типового проекта
Число секций	Ширина секции	Длина	Рабочий объем,м3	Число секций	Ширина секции	Длина
2	18	48–84	7920–13860	4	9	30–39	902-2-245
3	18	48–84	11880–20790	6	9	30–39	902-2-246
4	18	48–84	15840–27720	8	9	30–39	902-2-247

Для вторичных горизонтальных отстойников необходимо проверить требуемую длину водосливного лотка осветленных вод. Нагрузку на 1 м сборного водослива должна быть не более 8─10 л/с. Если нагрузка не соблюдается, то дополнительно устраиваются выносные лотки.

6.Блок доочистки сточных вод

Для доочистки биологически очищенных сточных вод могут быть применены сооружения для удаления взвешенных веществ и реагентного удаления фосфора (фильтры и осветлители различных конструкций, ультрафильтрационные мембраны), глубокого окисления органических и биогенных загрязнений (биофильтры и биореакторы различных конструкций, биологические пруды, установки обработки окислителями - озоном и др.) [2].

По типу процесса все сооружения доочистки можно подразделить на следующие основные категории:

• фильтрационные,

• биолого-фильтрационные (наряду с фильтрацией в толще загрузки происходят биологические процессы),

• биологические

• физико-химические.

6.1 Фильтры доочистки биологически очищенных сточных вод

Для фильтрации очищенной воды применяются песчаные фильтры, в том числе самопромывающие (динамические фильтры), сетчатые барабанные и дисковые фильтры, ультрафильтрационные мембранные установки. Фильтры для доочистки биологически очищенных сточных вод можно разделить на следующие виды:

• фильтры с зернистой загрузкой,

• механические,

• специальные.

Для всех типов фильтров доочищаемая вода проходит через неподвижный, либо медленно движущийся загрузочный слой. Для периодических технологий по окончании фазы фильтрации производится разрыхление слоя загрузки и отмывка загрязнений промывной водой (часто с подачей воздуха). Промывная вода периодически, либо непрерывно отводится в качестве возвратного потока, как правило, в начало технологического процесса.

6.1.1. Расчет фильтров с зернистой загрузкой

Доочистка заключается в удалении путем фильтрования частиц биопленки или активного ила, состоящих из органических веществ, поэтому фильтровальные сооружения удаляют взвешенные вещества до остаточных концентраций 2-4 мг/л, а также соответствующие взвешенным веществам (но не более) количества органических загрязнений БПК₅, азота и фосфора.

Фильтры с зернистой загрузкой, применяемые для доочистки сточных вод, конструктивно аналогичны соответствующим водопроводным фильтрам [3]. Фильтр состоит из корпуса, фильтрующего слоя, дренажной системы, системы подачи на фильтр очищаемой воды и отвода промывной воды [13]. Дренажная система служит также для распределения промывной воды по площади фильтра.

При проектировании фильтров с зернистой загрузкой следует предусматривать:

• при подаче сточных вод после биологической очистки — установку перед фильтрами (кроме КЗФ) барабанных сеток;

• водовоздушную промывку для однослойных, водяную — для двухслойных, водовоздушную или водяную — для каркасно-засыпных фильтров; при этом промывку следует осуществлять нехлорированной фильтрованной водой;

• вместимость резервуаров промывной воды и грязных вод от промывки фильтров — не менее чем на две промывки;

• при необходимости — насыщение фильтрованной воды кислородом;

• трубчатые распределительные дренажные системы большого сопротивления;

• для фильтров с подачей воды сверху вниз — устройство гидравлического или механического взрыхления верхнего слоя загрузки.

Скорые однослойные мелкозернистые фильтры загружены песком фракцией 1,5 — 1,7 мм. При продолжительности фильтроцикла 12 часов, эффективность доочистки достигает по взвешенным веществам 70 —75%, по БПК_п — 50 — 60%.

Двухслойные фильтры по конструкции аналогичны обычному скорому фильтру [33]. Крупность зерен нижнего песчаного слон принимается 0,7—1,6 мм при высоте слоя 600—700 мм; крупность антрацита 1,2—2 мм при высоте слоя 400—500 мм; скорость фильтровании 8—10 м/ч. Для антрацито-песчаных фильтров применяется только водяная промывка (без воздуха), при этом требуется предварительное взрыхление верхнего слоя загрузки с помощью специальной промывной системы. Эффективность очистки вод в двухслойных фильтрах составляет по БПК_п 70 — 80%, по взвеси 60 — 70%.

Каркасно-засыпные фильтры (КЗФ) представляют собой конструктивно тот же скорый фильтр. Загрузка КЗФ выполняется в виде так называемого каркаса из крупного гравия или щебня и засыпки из мелкозернистого ма­териала, который заполняет часть пространства каркаса [32]. Диаметр зерен каркаса и засыпки, а также их объемы подбирают таким образом, чтобы зерна засыпки свободно проникали в межзерновые каналы каркаса и под действием силы тя­жести опускались в нижние слои каркаса, оставляя в его верхней части пространство, свободное от засыпки. Для обеспечения трения загрузки при промывке, устраивается каркас на высоту 1 —- 1,2м из щебня или гравия размером 40 — 60мм, пространство между которым засыпано рабочей загрузкой. Эффективность очистки вод составляет по БПК_п до 70%, по взвеси — 70 — 80%, по нитратам до 30%.

Характеристики скорых безнапорных фильтров приведены в табл.48 [14].

Таблица 48

Фильтр	Фильтрую-щий материал	Скорость фильтрования, м/ч, при режиме		Интенсивность промывки, л/(с×м2)	Продолжи-тельность промывки, мин
		Норм.	Форс.
Однослойный мелко­зернистый	Кварцевый песок	6 — 7	7 — 8	Воздух (18—20) Воздух (18—20) и вода (3—5) Вода (7)	2 10 — 12 6 — 8
Двухслойный	Антрацит или керамзит Кварцевый песок	7 — 8	9 —10	Вода (14—16)	10 — 12
Каркасно-засыпной (КЗФ)	Кварцевый песок Каркас — гравий	10	15	Воздух (14—16) и вода (6—8) Вода (14—16)	5 — 7 3

Барабанные сетки подбираются по паспортным данным заводов-изготовителей по часовой производительности (табл.49) [15].

Таблица 49

Характеристика барабанных сеток БСБ

Показатель	Типоразмер, м
	1,5´1,9	1,5´2,8	1,5´3,7	3´2,8	3´3,7	3´4,6
Производительность, м3/с	420	620	840	1500	2000	2500
Масса, т	2,2	2,57	2,86	3,1	3,4	3,8

При количестве барабанных сеток до 6 штук, предусматривается одна резервная сетка, а при большем – две. Сетки устанавливаются в камерах, причём расстояние от стенки камеры до барабана принимается 0,5–0,7 м, от барабана до стенок и днища камеры – 0,4–0,5 м.

Приемный резервуар перед фильтрами доочистки рассчитывается на приток воды в течение 15 мин. Объем резервуара определяется по формуле,

, м³ (127)

где – суточная производительность станции, м³/сут;

1,1 – коэффициент, учитывающий расход очищенных сточных вод на собственные нужды станции.

Общая площадь фильтров составляет

(128)

где — расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;

— число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, n=2; для каркасно-засыпных фильтров n=1;

t_пр — время промывки, принимается по табл.51.

При применении гравийно-песчаных фильтров с восходящим потоком воды в схеме биолого-химической очистки в расчете фильтров следует принимать скорость фильтрования в рабочем режиме 9 — 10 м/ч, при форсированном 11 — 12 м/ч.

В режиме промывки одного фильтра остальные фильтры должны работать при форсированных скоростях.

Расчетное количество скорых безнапорных фильтров находим по формуле

, (129)

Площадь одного фильтра

, (130)

где N — общее количество фильтров, шт.

Песчаные фильтры с зернистой загрузкой проектируют в виде открытых ячеек размером 3×3; 3×4,5; 4,4×4,5; 6×4,5 и 6×6 м. Количество фильтров должно быть не менее 4 (2 рабочих, 1 резервный, 1 на ремонте).

Количество промывной воды на одну промывку фильтра

(131)

где t_пр — время промывки фильтров, мин;

i — интенсивность промывки, л/(с м²).

При необходимости далее рассчитываются распределительная и дренажная системы фильтров, в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»[31].

Фильтры размещаются в фильтровальном цехе, который может блокироваться с другими техническими зданиями (воздуходувная станция, станция механического обезвоживания осадков и др.). Помимо фильтровального зала в цехе следует предусматривать насосную, электрощитовую, операторскую, вентиляционные камеры, бытовые помещения.

В зависимости от конструкции и климатических условий фильтры следует располагать на открытом воздухе или в помещении. При расположении фильтров на открытом воздухе трубопроводы, запорная арматура, насосы и прочие коммуникации должны располагаться в проходных галереях.

Установки доочистки на 10000; 17000 и 25000 м³/сут сточных вод применяются в системах водоотведения и представляют собой блоки фильтров и производственно-вспомогательных помещений размерами в плане соответственно подземной части 24×24; 36×22,5 и 24×36 м и надземной соответственно 12×9, 12×18 и 12×18 м [15].

Для предотвращения биологического обрастания фильтров с зернистой загрузкой необходимо предусматривать предварительное хлорирование поступающих сточных вод дозой до 2 мг/л и периодическую обработку фильтра (два-три раза в год) хлорной водой с содержанием хлора до 150 мг/л при периоде контакта 24 ч [2].

6.1.2.Подбор механических фильтров

Параметры механических фильтров приведены в технических характеристиках фирм — изготовителей оборудования [10]. Размеры фильтровального цеха определяют по количеству и габаритным размерам выбранного оборудования. При количестве механических фильтров до 6 штук, предусматривается одна резервная сетка, а при большем — две.

Механические фильтры подразделяются на:

• сетчатые барабанные фильтры

• дисковые фильтры,

• ультрафильтрационные мембранные установки.

Барабанный фильтр представляет собой жесткий цилиндр, обтянутый специальной войлочной тканью из полиэстера. Размер пор фильтра от 25 до 40мкм. Эффективность доочистки достигает по взвешенным веществам 75 —80%, по БПК_п — 70 — 80%.

Барабан оборудован системой обратной промывки с разбрызгивающими соплами и насосом, трубопроводом с задвижками, пневматическими клапанами, компрессором, сблокированным с клапанами, электрическим щитком управления. Фильтрующий барабан обычно помещают в металлическую емкость, полностью закрытую. При нормальной работе барабан неподвижен и фильтрация воды происходит с внешней стороны внутрь барабана. Фильтровальная ткань задерживает взвешенные вещества, размер частиц которых превышает размер пор ткани.

По мере забивания ткани уровень воды в емкости повышается и как только он достигает установленного уровня, автоматически включается система обратной промывки. При этом процесс фильтрования не прерывается. Струйные форсунки расположены внутри барабана и не погружены в воду. Промывка осуществляется водой, подаваемой под давлением на внутреннюю поверхность барабана. Частицы загрязнений, вымываемые из ткани в процессе обратной промывки, отводятся по трубе. В процессе обратной промывки барабан медленно вращается, чтобы промыть всю фильтрующую поверхность. Характеристики гравитационного барабанного фильтра производства фирмы SERECO (Италия) приведены в табл.50.

Таблица 50

Гравитационный барабанный фильтр FTG

Модель	19_30		19_40	19_47	25-50		25_70		25_90	25_110	25_130
Диаметр барабана, мм	1890		1890	1890	2500		2500		2500	2500	2500
Длина барабана, мм	3000		4000	4700	5000		7000		9000	11000	13000
Размер пор фильтра, мкм	25 —40
Номинальный расход, м3/ч	80	107		125	384	538		692		846	1000
Установленная мощность, кВт	7,5	9,5		11	12	12		18		22	25

Дисковые фильтры используются для доочистки биологически очищенных сточных вод по взвешенным веществам, БПК и ХПК в безреагентном режиме, в реагентном режиме наряду с удалением взвешенных веществ, более глубокой доочисткой по БПК и ХПК достигается удаление фосфора до концентраций менее 0,2 мг/л. Размер пор составляет от 20 до 40мкм. Эффективность доочистки достигает по взвешенным веществам 80 —85%, по БПК_п — 70 — 80%.

По сравнению с традиционными песчаными фильтрами дисковые фильтры требуют на порядок меньшего перепада высот, что позволяет обходиться без дополнительных станций подкачки перед доочисткой, экономя значительное количество энергии. Так же дисковые фильтры занимают значительно меньше места в здании.

Диски покрыты специальной тканью, имеющей развитую фильтрующую поверхность, которая позволяет задерживать примеси, диаметр которых превышает размеры пор в ткани. Фильтруемый поток проходит через поверхность дисков снаружи во внутрь и отводится по центральному валу.

Процесс фильтрации на дисковых фильтрах происходит непрерывно, без остановки на промывку. Работа дисковых фильтров полностью автоматизирована. Насосы промывки устанавливаются непосредственно на выходе каждого фильтра, конструктивно расположены в его раме и входят в его комплектацию. Характеристики гравитационного дискового фильтра производства фирмы SERECO (Италия) приведены в табл.51.

Таблица 54