Промышленная экология (90
..pdfRi = |
ai |
= |
3.5 |
= 0,54. |
||||
1000 |
- ai |
1000 |
- 3.5 |
|||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
100 |
||||
|
J i |
|
|
|
||||
Определяем среднюю скорость окисления ρ в системе аэротенка с регенератором по формуле (2.2) при аimix= 3,5
г/л и принятых значениях констант:
ρ = ρmax |
|
|
|
Lex |
× C0 |
|
× |
1 |
|
|
= |
|||||
|
L C |
0 |
+ K |
C |
0 |
+ K |
L |
|
1 + ϕ × a |
|
||||||
|
|
|
ex |
1 |
|
|
|
0 ex |
|
|
|
|
i |
|||
= 59 |
|
|
100×2 |
|
|
|
× |
|
|
1 |
=18,3мгБПКполн/(г·ч) |
|||||
|
|
+24× |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
100×2 |
2 +1.66×100 1+0.158×3.5 |
|
|
|||||||||||||
Общий период окисления tatm рассчитывают по формуле
(2.1)
tatm |
= |
Len - Lex |
= |
300 − 100 |
= 4,46 ч. |
|
ai (1 - s)ρ |
3.5(1 - 0.3)18.3 |
|||||
|
|
|
|
Определяем общий объём аэротенка и регенератора
Watm+ Wr = qw· tatm = 625· 4,46 = 2788 м2.
Общий объём аэротенка определяют по формуле
|
= |
|
Watm |
+ Wr |
|
|
2788 |
|
|
3 |
|||||
Watm |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
= 1952 м . |
|
|
|
|
|
|
Rr |
|
|
0.3 |
|
||||||
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
1 + |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
1 |
- Rr |
|
|
|
1 - 0.3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Объём регенератора
Wr = (Watm + Wr) − W atm = 2788 − 1952 = 836 м3.
21
С учётом рассчитанной величины периода аэрации сле- дует уточнить на ил, а затем значения илового индекса. Нагруз- ка на ил qi определяется по формуле (2.6):
qi = |
24(Len − Lex ) |
= |
|
24(300 − 100) |
= 439 мг/г·сут. |
|
|||||||||||
ai (1 − s)tat |
|
3.5(1 − 0.3)4.46 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
При полученном значении qi для сточных вод иловый ин- |
|||||||||||||||||
декс равен Ji |
= 74 см3/г, что отличается от принятого значения |
||||||||||||||||
Ji = 100 см3/г (табл.2.2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2. |
||
|
|
|
|
|
|
|
Иловый индекс Ji. см3/г., при нагрузке |
|
|||||||||
Сточные воды |
|
|
|
|
|
на ил qi, мг/(г·сут) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
100 |
|
200 |
|
300 |
|
400 |
|
500 |
|
600 |
||
Городские |
|
|
|
|
130 |
|
100 |
|
70 |
|
80 |
|
95 |
|
130 |
||
Производственные: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а) нефтеперерабатываю- |
|
- |
|
|
120 |
|
70 |
|
80 |
|
120 |
|
160 |
||||
щих заводов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) заводов синтетическо- |
|
- |
|
|
100 |
|
40 |
|
70 |
|
100 |
|
130 |
||||
го каучука |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) комбинатов |
искусст- |
|
- |
|
|
300 |
|
200 |
|
250 |
|
280 |
|
400 |
|||
венного волокна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
г) целлюлозно-бумажных |
|
- |
|
|
220 |
|
150 |
|
170 |
|
200 |
|
220 |
||||
комбинатов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д) химкомбинатов азот- |
|
- |
|
|
90 |
|
60 |
|
75 |
|
90 |
|
120 |
||||
ной промышленности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Необходимо уточнить величину коэффициента рецирку-
ляции Ri с учётом скорректированного значения илового индек- са Ji = 74 см3/г.
Ri = |
ai |
= |
3.5 |
= 0,35. |
||||
1000 |
|
1000 |
|
|||||
|
− ai |
|
− 3.5 |
|||||
|
|
|
|
74 |
|
|||
|
J i |
|
|
|
|
|||
22
Уточняется доза ила в аэротенке по следующей формуле:
ai = |
(Watm |
+ Wr |
)aimix |
= |
2788 × 3.5 |
= 2,45 |
г/л. |
|||||
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Watm + |
|
|
|
1952 + |
|
|
+1 836 |
|
|
||
|
|
|
|
× 0.35 |
|
|
||||||
|
|
2R |
+1 Wr |
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание.
Рассчитать аэротенк-смеситель с регенератором. Исход- ные данные по прил.3.
2.3Пример расчета аэротенков-вытеснителей
срегенераторами
Эти аэротенки применяют для очистки городских и близ- ких к ним по составу промышленных сточных вод при незначи- тельных колебаниях в составе и расходе.
Исходные данные:
-расчётный часовой расход сточных вод qw = 4200 м³/ч;
-БПКполн сточной воды Len = 250 мг/л;
-БПКполн очищенной воды Lex = 15 мг/л; Принимаемые значения констант:
-ρmax = 85 мг БПКполн/(г·ч);
-К1= 33 мг БПКполн/л;
-К0= 0,625 мг/л;
-φ = 0,07 л/г;
-s = 0,3;
Ориентировочно принимаем дозы ила аi = 3 г/л. Принимаем концентрацию растворённого кислорода C0 =
2 мг/л.
Принимаем величину илового индекса Ji = 100 см3/г.
23
Расчёт. Определяем степень рециркуляции по формуле
(2.5)
Ri |
= |
ai |
= |
3 |
|
= 0,43. |
||
1000 |
|
1000 |
|
|||||
|
|
- ai |
|
- 3 |
||||
|
|
|
|
|
100 |
|||
|
|
J i |
|
|
|
|||
Величина БПКполн воды, поступающей в начало аэротенка
– вытеснителя, Lmix , определяем по формуле (2.4) с учётом раз- бавления циркуляционным илом:
Lmix = |
Len |
+ Lex |
× Ri |
= |
250 +15 × 0.43 |
|
|
|
|
|
|
= 179 |
мг/л. |
||
|
1 + Ri |
|
1 + 0.43 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
Определяем период пребывания сточных вод в аэротенке tat по формуле:
tat |
= |
2.5 |
lg |
Lmix |
= |
2.5 |
lg |
179 |
= 1,55 ч. |
|
|
|
|
||||||
|
|
ai Lex |
3 15 |
|
|||||
Доза ила в регенераторе аr определяется по формуле
(2.8):
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
ar |
= ai |
|
|
+1 |
= 3 |
|
|
|
+1 = 6,49 |
г/л. |
2R |
|
× 0.43 |
||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
Удельная скорость окисления ρ рассчитывается по формуле (2.2) с учётом принятых коэффициентов:
ρ = ρmax |
|
|
Lex |
× C0 |
|
× |
1 |
|
= |
|||
L C |
0 |
+ K |
C |
0 |
+ K L |
|
1 + ϕ × a |
|
||||
|
ex |
1 |
|
0 |
ex |
|
|
|
i |
|||
24
= 85 |
|
15×2 |
|
× |
1 |
|
=16,6мгБПКполн/(г·ч). |
|
+33×2 + |
|
|
|
|||
15×2 |
0.625×15 1+0.07×6.49 |
|
|||||
Продолжительность окисления загрязнений t0 рассчиты- ваем по формуле (2.7):
t0 = |
Len |
- Lex |
= |
250 -15 |
= 7,29 ч. |
|
R × a |
r |
(1 - s)ρ |
0.43 × 6.49(1 - 0.3)16.6 |
|||
|
i |
|
|
|
|
|
Продолжительность регенерации ила tr определяем по формуле (2.10):
tr = t0 − t at = 7,29 − 1,55 = 5,74 ч .
Продолжительность пребывания в системе аэротенк − ре- генератор t рассчитываем по формуле:
t = (1 + Ri) tatv + Ri · tr = (1 + 0,43)1,55 + 0,43· 5,74 = 4,68 ч.
Объём аэротенка Wat определяется по формуле (2.11)
Wat = tat (1 + Ri) qw = 1,55(1 + 0,43)4200 = 9309 м3.
Рассчитываем объём регенератора Wr по формуле (2.12)
Wr = tr · Ri · qw = 5,74· 0,43·4200 = 10366 м3.
Для уточнения илового индекса определяется средняя до- за ила в системе аэротенк-регенератор по формуле
25
aimix |
= |
(1 + Ri )tat × ai + Ri × tr × ar |
|
t |
|||
|
|
= (1 + 0.43)1.55 ×3 + 0.43 ×5.74 × 6.49 = 5,45 г/л. 4.68
По формуле (2.6) определяем нагрузку на ил qi , где доза ила принимается равной рассчитанной величине αimix, а период аэрации равен продолжительности пребывания в системе аэро- тенк – регенератор t.
qi |
= |
24(Len - Lex ) |
= |
24(250 -15) |
= 355 мгБПКполн /(г·сут). |
|
5.45(1 - 0.3)4.68 |
||||
|
|
ai (1 - s)tat |
|
||
При qi = 355 мгБПКполн/(г·сут) величина илового индекса Ji = 76 см3/г. Эта величина отличается от принятой ранее Ji = 100
см3/г (табл.2.2).
С учётом скорректированной величины илового индекса Ji = 76 см3/г уточняем степень рециркуляции
Ri |
= |
ai |
= |
3 |
|
= 0,29. |
||
1000 |
|
1000 |
|
|||||
|
|
- ai |
|
- 3 |
||||
|
|
|
|
|
76 |
|||
|
|
J i |
|
|
|
|||
Принимаем Ri = 0,29.Эта величина от рассчитанной ра- нее, поэтому с учётом принятого значения Ri необходимо уточ- нить величины Lmix и tat.
По формуле (2.4) рассчитываем:
Lmix |
= |
Len + Lex × Ri |
= |
250 +15 × 0.3 |
= 196 мг/л. |
1 + Ri |
|
||||
|
|
1 + 0.3 |
|
||
По формуле (2.9):
26
t |
|
= |
2.5 |
lg |
Lmix |
= |
2.5 |
lg |
196 |
= 1,61 ч. |
at |
|
|
|
|
||||||
|
|
ai |
|
Lex |
3 15 |
|
||||
|
|
|
|
|
||||||
Уточняем дозу ила в регенераторе аr по формуле (2.8):
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
ar = ai |
|
|
+1 |
= 3 |
|
|
|
|
|
+1 = 8 г/л. |
|
|
||||||
|
2R |
|
|
× 0.3 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По формуле (2.2) уточняем удельную скорость окисления |
|||||||||||||||||||
|
|
ρ = ρmax |
|
|
|
|
|
Lex |
× C0 |
|
|
|
|
× |
|
1 |
|
= |
||
|
|
|
L C |
0 |
+ K |
C |
0 |
+ K |
|
L |
1 + ϕ × a |
|
||||||||
|
|
|
|
ex |
|
|
1 |
|
|
|
|
0 |
ex |
|
|
|
i |
|||
= 85 |
|
|
15 × 2 |
|
|
|
|
|
× |
|
|
1 |
|
|
= 15,47 мг БПКполн/(г·ч). |
|||||
15 × 2 + 33× 2 + 0.625 ×15 |
1 + 0.07 ×8 |
|||||||||||||||||||
Уточняем продолжительность окисления органических веществ t0 по формуле (2.7):
t0 = |
Len |
- Lex |
= |
250 |
-15 |
= 9,04 |
ч. |
|
R × a |
r |
(1 - s)ρ |
0.3 ×8(1 - |
0.3)15.47 |
||||
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
Уточняем продолжительность регенерации ила tr по фор-
муле (2.10)
tr = t0 − t at = 9,04 − 1,6 = 7,44 ч .
Продолжительность пребывания в системе аэротенк − ре- генератор t пересчитываем по формуле
t = (1 + R) tatv + Ri · tr = (1 + 0,3)1,6 + 0,3· 7,44 = 4,31 ч.
27
Объём аэротенка Wat определяем по формуле (2.11)
Wat = tat (1 + Ri) qw = 1,6(1 + 0,3)4200 = 8790 м3.
Рассчитываем объём регенератора Wr по формуле (2.12)
Wr = tr · Ri · qw = 7,44· 0,3 · 4200 = 9374 м3.
Проверяем величину средней дозы ила в системе аэро- тенк – регенератор по формуле
aimix |
= |
(1+ Ri )tat × ai + Ri ×tr × ar |
= |
(1+ 0,3)×1,6 ×3 + 0,3×7,44×8 |
=4,79г/л |
t |
|
||||
|
|
4,31 |
|
||
С учётом полученной величины αimix определяем по фор- муле (2.6) нагрузку на ил qi
qi |
= |
24(Len - Lex ) |
= |
24(250 -15) |
= 390 мгБПКполн /(г·сут). |
|
|
||||
|
|
ai (1 - s)tat |
4.79(1 - 0.3)4.31 |
||
Величина илового индекса при qi =390 мг/(г·сут) равна Ji
= 79 см3/г.
Это несущественно отличается от ранее определенного значения этой величины, поэтому дальнейшей корректировки расчетов не требуется.
Задание.
Рассчитать аэротенк-вытеснитель с регенератором. Ис- ходные данные взять по прил.4.
28
2.4 Пример расчета аэротенков-вытеснителей без регенераторов
Такие сооружения применяют для очистки городских и близких к ним по составу промышленных сточных вод с БПКполн не более 150 мг/л либо на второй ступени биохимической очи- стки.
Исходные данные:
-расчётный расход сточных вод qw = 4200 м³/ч ;
-БПКполн сточной воды Len =150 мг/л;
-БПКполн очищенной воды Lex = 15 мг/л;
-вынос ила из вторичных отстойников аt= 15 мг/л;
принимаемые значения констант:
-ρmax =85 мгБПКполн/(г·ч);
-К1= 33 мг БПКполн/л;
-К0= 0,625 мг/л;
-φ = 0,07 л/г;
-s = 0,3.
Ориентировочно принимаем дозы ила аi= 2 г/л. Принимаем концентрацию растворённого кислорода C0 =
2 мг/л.
Принимаем величину илового индекса Ji = 100 см3/г.
Расчёт. Определяем степень рециркуляции по формуле
(2.5):
Ri |
= |
|
ai |
= |
2 |
|
|
= 0,25. |
||
|
1000 |
|
1000 |
|
||||||
|
|
|
− ai |
|
− 2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|||
|
|
|
J i |
|
|
|
|
|||
Для обеспечения нормального удаления ила из вторич- ных отстойников и илососами следует принимать Ri = 0,3.
29
БПКполн сточной воды, поступающей в начало аэротенка- вытеснителя, Lmix, с учётом разбавления циркуляционным илом, рассчитываем по формуле (2.4)
Lmix |
= |
Len + Lex × Ri |
= |
150 +15 × 0.3 |
|
|||||
|
|
|
|
|
= 119 |
мг/л. |
||||
1 |
+ Ri |
1 |
+ 0.3 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
Период аэрации tatv определяется по формуле (2.3) с уче- том принятых констант и коэффициент; при Lex = 15 мг/л коэф- фициент Кp=1,5.
|
|
|
1 + j × a i |
|
|
|
|
|
|
Len |
|
|||||
t atv |
= |
rmax × C0 × a i (1 - s) |
× |
(C0 |
+ K 0 )(Lmix - Lex ) |
+ K1C |
0 ln |
|
K p |
= |
||||||
Lex |
||||||||||||||||
= |
|
1+ 0,07× 2 |
|
× |
(2 + 0,625)(119-15) + 33× 2 × 2,3ln |
119 |
×1,5 = 2,96 ч. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
85× 2 × 2(1-s) |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
||||||
Объём аэротенка – вытеснителя Wat с учётом рециркуля- ционного расхода определяется по формуле (2.11)
Wat = tat (1 + Ri) qw = 2,96(1 + 0,3)4200 = 16162 м3.
Для расчёта вторичного отстойника следует уточнить ве- личину илового индекса по нагрузке на ил, которая рассчитыва- ется по формуле (2.6), где для аэротенка – вытеснителя без реге- нерации исходная величина БПК равна Lmix.
qi = |
24(Len - Lex ) |
= |
24(119 -15) |
= 421 |
мг БПКполн /(г·сут). |
ai (1 - s)tat |
2(1 - 0.3)2.96 |
При qi= 421мгБПКполн/(г·сут) значение илового индекса Ji
= 83 см3/г.
30