Сооружения биологической очистки сточных вод
.pdf60
1.6.2. Механические аэраторы
Расчет систем аэрации с использованием механических аэраторов, как правило, сводиться к определению необходимого количества промышленно выпускаемых аэраторов по формуле:
Na = |
z(L0 − Lt )V |
|
|
, |
||
|
Cp −C |
|
|
|||
|
|
(134) |
||||
|
|
|
|
|||
|
1000K n |
|
|
tQ |
||
|
|
|||||
|
T 1 |
|
a |
|||
|
|
Cp |
|
|
|
где: V – объем сооружения, в котором устанавливаются аэраторы, м3; t – продолжительность пребывания сточной воды в сооружении, ч;
Qa – производительность аэратора по кислороду (окислительная мощность), кг/ч, принимаемая по паспортным данным аэратора, в частности, для поверхностных дисковых аэраторов можно использовать данные таблицы 12.
В случае необходимости создания специального не выпускаемого промышленно аэратора используются различные методики расчета соответственно предполагаемому его типу. Например, для расчета дискового аэратора (рис.8) можно применить следующую методику.
Диаметр аэратора, м,
dаэр = (0,15...0,20)b. |
(135) |
Количество лопастей
nл = (10...12) dаэр . |
(136) |
61
Таблица 12 Основные характеристики аэратора поверхностного типа
|
Частота |
|
Размеры |
|
|
||
|
вращения |
|
лопасти, см |
|
|
||
Диаметр аэратора, м |
-1 |
м/с |
Число лопастейшт,. |
высота |
длина |
Мощность (нетто), потребляемая аэраторомкВт, |
Окислительная способность, кг/сут |
мин |
|||||||
0,5 |
133 |
3,5 |
6 |
14 |
17 |
1,2 |
80 |
0,7 |
95 |
3,5 |
8 |
14 |
20 |
2,4 |
170 |
1 |
67 |
3,5 |
12 |
13 |
21 |
3,4 |
230 |
1,5 |
48 |
3,75 |
16 |
14 |
25 |
7,5 |
550 |
2 |
38 |
3,95 |
18 |
15 |
30 |
11,8 |
800 |
2,5 |
32 |
4,25 |
18 |
18 |
37 |
18,1 |
1250 |
3 |
27 |
4,5 |
24 |
17 |
35 |
26,5 |
1860 |
3,5 |
24 |
4,6 |
24 |
18 |
40 |
38,5 |
2600 |
4 |
22 |
4,76 |
24 |
20 |
47 |
52,5 |
3500 |
4,5 |
21 |
4,95 |
24 |
22 |
52 |
75 |
4900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина лопасти, м,
lл = |
πdаэр |
. |
|
||
|
π + nл |
|
|
(137) |
Высота лопасти, м,
h = |
gt |
2 |
|
2gh , |
|
л +t |
л |
(138) |
|||
л |
2 |
|
п |
||
|
|
|
|
|
62
Здесь: tл – время пробегания лопастного пути, равного расстоянию между лопастями (время поворота лопасти на угол, равный углу между лопастями), с, определяемое по формуле
t = |
1 |
, |
|
|
|
||
|
n0nл |
(139) |
|
|
|
|
при чем, n0 – частота вращения аэратора, с-1;
hп – глубина погружения диска, принимаемого 0,08…0,10 м.
Частота вращения аэратора, с-1, задается исходя из условия, что окружающая скорость вращения vокр равна 3,5…4,5 м/с, т.е.
|
|
n |
0 |
= |
|
vокр |
|
. |
|
|
|
(140) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
πdаэр |
|
|
|
|
||||||
Статический напор аэратора, м, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
К |
|
|
ω2 |
(r |
2 |
|
− r2 ) |
|
|
||
H |
ст |
= |
|
|
|
аэр |
аэр |
вн |
, |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
2Клg |
|
|
|
(141) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где: Каэр – коэффициент использования боковой поверхности аэратора;
ω - угловая скорость вращения аэратора, рад/с; r аэр – радиус диска, равный dаэр /2, м;
rвн – внутренний радиус диска, принимаемый rаэр - lл, м; Кл – коэффициент учета числа лопастей.
63
ω
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hп |
hл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rв |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
lл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rаэ |
|
|
|
А-А 1
2
dаэр
3
Рис.8 Схема механического дискового аэратора поверхностного типа
1 – прорези; 2 – лопасти; 3 – диск.
64
Коэффициент использования боковой поверхности аэратора
|
|
|
t |
|
|
|
|
gt |
|
К |
аэр |
= |
|
|
v |
0 |
− |
, |
(142) |
2h |
|
||||||||
|
|
л |
|
|
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при этом, V0 – скорость подъема воды в аэраторе, м/с;
v0 = 2g(hп −hл). |
(143) |
Угловая скорость вращения аэратора, рад/с,
ω = 2πn0 . |
(144) |
Коэффициент учета числа лопастей
Кл |
=1+ |
|
3,6 |
|
|
. |
||
|
|
|
r |
2 |
|
|||
|
|
|
(145) |
|||||
|
|
|
|
|
вн |
|
|
|
|
|
nл 1 |
− |
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аэр |
|
|
Правильность выбора частоты вращения аэратора проверяется условием
Hст ≤ hп + hл(1 − Каэр ). |
(146) |
Если это условие не выполняется, следует изменить n0 и повторить расчет приведенных выше характеристик аэратора.
65
Расход жидкости, перекачиваемой аэратором, м3/с.
|
π |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
dаэр |
|
gt |
|
lл |
|||
Qаэр = |
|
|
|
v0 |
− |
1 |
− |
|
. |
|
|
|
|
||||||
|
|
2nл |
|
3 |
|
dаэр |
Мощность, потребляемая аэратором, кВт,
|
ρQаэрvокр2 |
|
|
g(2h |
+h |
) |
|
Nнетто = |
|
1 |
+ |
п |
л |
, |
|
2Кл |
|||||||
|
|
|
v2 |
|
|
||
|
|
|
|
окр |
|
здесь: ρ - плотность сточной воды, ρ=1 т/м3. Окислительная способность аэратора, кг/ч,
Qa = (2,8...3,0)Nнетто.
(147)
(148)
(149)
Зона, обслуживаемая одним аэратором, принимается как квадрат со стороной lаэр, исходя из условия обеспечения придонной скорости движения воды (на высоте 0,2 м от дна), равной 0,35 м/с. При этом,
lаэр = |
2 |
Кэ2Qаэрvабс |
, |
(150) |
|
vx2πdаэр |
|||
|
|
|
|
где: Кэ – эмпирический коэффициент, Кэ=1,14;
vабс – абсолютная скорость выхода жидкости из аэратора, м/с. vх – поверхностная скорость движения воды, м/с.
Абсолютная скорость выхода воды из аэратора, м/с,
66
vабс = vr2 +vокр2 ,
здесь: vr – радиальная скорость выхода жидкости из аэратора, м/с,
vr = vн +2vокр ,
при чем, vн – скорость вращения в начале лопасти, м/с,
vн =π(dаэр −2lп)n0.
Поверхностная скорость движения воды, м/с,
vx = 0,35 Ha −0,2 0,14.
0,2
(151)
(152)
(153)
(154)
Количество аэраторов, необходимых к установке в аэротенке (или другом сооружении), в соответствии с их окислительной мощностью определяется по формуле (134), а их число по условию обеспечения перемешивания иловой смеси
Nа′ = |
F |
, |
(155) |
|
lаэрb |
||||
|
|
|
67
где, F – площадь сооружения, оснащаемого аэраторами, м2. Оптимальным условием работы аэраторов будет
Na = Na′. |
(156) |
1.6.3.Пневмомеханические аэраторы
Впневмомеханических системах аэрации возможны два основных варианта сочетания пневматических и механических аэраторов:
-пневматические аэраторы служат для подачи воздуха, а механические – для его диспергирования и перемешивания содержимого сооружения биохимической очистки;
-пневматические аэраторы предназначены для диспергирования воздуха, а механические для его подвода к пневматическим и турбулизации потока сточной воды.
Взависимости от выбранного варианта расчет пневмомеханического аэратора, производится по методикам представленным в п. 1.6.1. и п.1.6.2. При этом потребляемую мощность кВт, следует определять с учетом газосодержания жидкости
n3d5,22
N = 0,9 0 аэр , (157)
D0,4Qв.уд
где D – диаметр аппарата, м.
68
2.Циркуляционные окислительные каналы
Циркуляционные окислительные каналы (ЦОК) (рис.9) допускается применять для биохимической очистки сточных вод в районах с расчетной зимней температурой не ниже минус 25 0С при производительности очистных станций до 1400 м3/сут. Эти сооружения оборудуются механическими аэраторами и, следовательно, являются, по сути, аэротенками–смесителями. Тогда их следует рассчитывать по методике расчета указанных аэротенков, принимая:
-форму канала в плане – 0–образной;
-форму сечения канала – трапециевидной с уклоном стенок 1 : 1,5;
-рабочую глубину канала – h1 ≈ 1м;
- удельную скорость окисления органических веществ по БПКполн –
Р = 6 мг/(г. ч);
-удельное количество избыточного активного ила – 0,4 кг на 1 кг
БПКполн;
-максимальную допустимую величину БПКполн очищаемых сточных вод
– L0 max = 600 мг/л;
-удельный расход кислорода на снятие 1 мг БПКполн сточных вод – z = 1,25 мг/мг;
-место установки механических аэраторов – в начале прямого участка канала;
-количество аэраторов – не менее двух;
-длину аэраторов – не менее ширины ЦОК по дну и не более ширины по зеркалу воды;
-размеры аэраторов и параметры их работы – по паспортным данным в зависимости от производительности по кислороду и скорости воды в канале, определяемой по формуле, м/с,
69
Vc = |
|
|
J аэрlаэр |
, |
|
|
2 |
|
|||
|
(158) |
||||
|
|
nш |
|
||
|
ω |
|
Lк +0,05∑ζ |
|
|
|
3 / 4 |
|
|||
|
|
Rг |
|
|
где: Jаэр – импульс удавления аэратора принимаемый по характеристике аэратора;
lаэр – длина аэратора, м;
ω - площадь живого сечения, м2;
nш – коэффициент шероховатости для бетонных стен – nш=0,014; R – гидравлический радиус, м;
Lк – длина канала, м;
Σζ - сумма коэффициентов местных сопротивлений, Σζ=0,5.
-выпуск иловой смеси из ЦОК во вторичный отстойник – самотеком;
-продолжительность пребывания сточных вод во вторичном отстойнике по максимальному расходу – tотс=1,5 ч;
-подачи возвратного активного ила из вторичного отстойника в ЦОК - непрерывной;
-отвод избыточного активного ила из вторичного отстойника на обработку – периодическим.
3.Биологические пруды
Биологические пруды с естественной и искусственной (пневматической или механической) аэрацией. Применяют для очистки и доочистки городских, производственных и поверхностных сточных вод, содержащих органические загрязняющие вещества.