Основы природоохранных биотехнологий. Практикум. Учебное пособие
.pdf
Приложение 5
Порядок решения задачи
Выбираем загрузочный материал из чередующихся плоских и гофрированных полиэтиленовых листов с удельной площадью поверхности Sуд = 120 м2/м3 и пористостьюР = 93%. Поскольку требуемый эффект очистки составляет 90%, высоту биофильтра назначаем H = 4 м.
Значение критериального комплексаη находим в зависимости от
требуемой величины L2 |
по табл. 4 (с. 19): |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
20 °С можно воспользоватьсят = 0,2∙т1,047 |
данными= 0,2∙ |
приложения1,047 =10.0,145. |
|||||||||||||||||||||
Находим значение kт: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Для подсчета k |
в диапазонеТ |
температур сточных водТ от 8 до |
|||||||||||||||||||||
Определяем допустимую нагрузку по БПКна5 |
1 м2 площади по- |
||||||||||||||||||||||
Находим |
|
= |
h |
т |
= 93 ∙4 ∙ |
0.145 |
= 20,8 |
|
г |
п. |
|||||||||||||
верхности загрузочного материала: |
|
2,6 |
|
|
|
|
|
м |
∙сут |
||||||||||||||
площадь S: |
|
|
п |
= |
уд |
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
= 20,8∙ 150 |
= 16,6м /(м |
∙сут). |
|||||||||||||||||
|
|
|
допустимую гидравлическую нагрузкуq : |
||||||||||||||||||||
Определяем необходимый объем загрузки биофильтровW и их |
|||||||||||||||||||||||
|
= |
|
|
= |
7500 |
= 450м ; |
= |
|
|
= |
450 |
= 112,5м . |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Назначаем четыре секции биофильтра круглой формы в плане и |
|||||||||||||||||||||||
определяем их диаметрп 16,6 |
|
4 |
|
|
112,5 |
|
4 |
|
4 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
= |
|
4∙ |
|
= |
∙ |
= 5,8м. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
3,14 |
|
||||||||||||
Принимаем четыре биофильтра диаметром 6 м каждый и, в соответствии со CНиП II-32-74 (п. 7.96), размещаем их в отапливаемом помещении.
Приложение 6
Порядок решения задачи
Загрузкагофрированные поливинилхлоридные листы с Sуд = 100 м2/м3 и пористостью Р = 94 %. Высотуслоя загрузки назначаем
Н = 6 м.
91
По зависимостям, приведенным в примере 4, находим критери-
альный комплекс η = 1,2 и коэффициентkт |
= 0,151. |
|
||||||||||||||||
Определяем допустимую нагрузку по органическим загрязнениям |
||||||||||||||||||
|
= |
|
|
h т |
= 94∙ 6∙ |
0,151 |
= 71г/(м ∙ сут); |
|||||||||||
|
|
|
|
|
1,2 |
|
||||||||||||
F и гидравлическую нагрузкуqп: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
п |
уд |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Подсчитаем= |
|
|
|
= 71 ∙ |
260 |
= 27,6м /(м |
|
∙сут). |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
площадь S: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
необходимый объем загрузки биофильтровW и их |
||||||||||||||||
|
83000 |
|
= 3004м ; |
|
= |
3004 |
= 501 м . |
|||||||||||
Назначаем=четыре |
|
|
|
|||||||||||||||
определяем их диаметр27,6: |
|
секции биофильтров круглой формы в плане и |
||||||||||||||||
|
|
|
501 |
|
|
4 |
|
|
6 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диаметром= 12,6м. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
′ =биофильтра∙ |
по 12 м. |
||||||||||||
Принимаем четыре |
|
4 |
|
3,14 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
501 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|||
Можно принять две секции биофильтров, тогда их диаметр будет: |
||||||||||||||||||
Окончательно3 |
|
|
" = |
|
|
|
∙ |
биофильтра= 18м. |
D = 18 м (общийобъ- |
|||||||||
принимаем2два3,14 |
|
|
|
|
||||||||||||||
ем загрузки 3050 м ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Приложение 7
Порядок решения задачи
Загрузка - гофрированные асбестоцементные листы с удельной
площадью поверхности Sуд = 56 м2/м3 и пористостьюР = 80 %; высоту |
|||||||||||
биофильтра назначаем равной 4 м. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
h т |
|
0,151 |
|
|
г |
|
|
||
Находим |
= |
= 80 ∙4 ∙ |
|
|
= 27,6 |
п. |
|
||||
При Т = 14 °С находим kт = |
|
и η =1,75. Величина F: |
|||||||||
|
п = |
уд = 27,6∙ |
1,75 |
= 8,6 |
|
м ∙сут |
|
||||
|
56 |
|
м . |
|
: |
||||||
|
допустимую гидравлическую нагрузкуq |
||||||||||
|
|
|
|
|
180 |
|
|
м |
∙сут |
|
|
92
|
|
|
260 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31,4 |
|
||||
Определяем необходимый объем загрузочного материала био- |
|||||||||||||||||||
Приняв число=секций=n31,4с |
м ; |
|
= |
|
|
|
= 7,9м . |
||||||||||||
фильтров W и их площадьS: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
принимаем 4м2. |
|
|
|
8,6 |
|
= |
|
|
= 7,9 |
|
|
|
4 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 3,95 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2, определим площадь каждой секцииS': |
||||||||||
Принимаем биофильтры |
квадратные с длиной стороны 2 м. |
||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 8 |
ОпределяемЭ = |
|
Порядок решения задачи |
|||||||||||||||||
|
|
|
100 = |
|
|
|
|
100 = 96,7% |
|||||||||||
Подсчитываем требуемый эффект очистки: |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
450 |
|
|
. |
|||
|
|
общ |
= |
|
|
|
= 600 ∙ |
= 3600мд . |
|||||||||||
Конструктивно |
|
|
пб |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
общую площадь дисков: |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
принимаем диаметр дискаD = 2,5 м, в этом слу- |
|||||||||||||||
Находим |
|
д = |
|
2 |
д |
= 2∙ 3,14∙ |
2,5 |
= 9,8 м . |
|||||||||||
чае площадь его рабочей поверхностиS75д с обеих сторон будет: |
|||||||||||||||||||
|
необходимое число дисков: |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
nд =4Sобщ/Sд |
= |
3600/9,8 = 368. |
||||||||||||||
Принимаем |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
дискового биофильтра, со- |
||||||||||
установку |
|
погружного |
|
||||||||||||||||
стоящую из двух секций по четыре ступени в каждой секции и определяем ее конструктивные размеры:
- число дисков в одной ступени:
n' = n /8 = 368/8 = 46;
= 0,1- ширина+ +секции( погружного− 1) =д0,1+биофильтра0,01∙46+:0,03(46− 1) = 1,19м,
где δ1-толщина диска, зависящаяот материала; принимаем поливинилхлоридные листы приδ1 = 0,01 м; δ2 - расстояние между дисками, при-
нимается равным 0,015-0,03 м; - длинап.б секции= =погружного0,2+ биофильтрад = 4(0,2+: 2,5) = 10,8м,
где nс - число ступеней в секции;lс - длина одной ступени.
93
9494 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 9 |
|
||
|
Параметры для расчета высоконагружаемых биофильтров |
|
|
|
|
|
||||||
Удельный объем |
Высота био- |
|
Значение k при средне зимней температуре сточной жидкостиT, оС |
|
|
|||||||
подаваемого воздуха |
фильтра Н, м |
|
8 |
|
10 |
|
12 |
|
14 |
|
|
|
Вуд, м3/м3 |
|
|
|
Гидравлическая нагрузка q, м3/(м2∙сут) |
|
|
|
|
||||
|
|
10 |
20 |
30 |
10 |
20 |
|
30 |
10 |
20 |
30 |
10 |
|
2 |
3,02 |
2,32 |
2,04 |
3,38 |
2,50 |
2,18 |
3,76 |
2,74 |
2,36 |
4,30 |
3,02 |
8 |
3 |
5,25 |
3,53 |
2,89 |
6,20 |
3,96 |
3,22 |
7,32 |
4,64 |
3,62 |
8,95 |
5,25 |
|
4 |
9,05 |
5,37 |
4,14 |
6,25 |
4,73 |
11,2 |
7,54 |
5,56 |
12,1 |
9,05 |
6,54 |
|
|
|
|
10,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3,69 |
2,89 |
2,58 |
4,08 |
3,11 |
2,76 |
4,5 |
3,36 |
2,93 |
5,09 |
3,67 |
10 |
3 |
6,10 |
4,24 |
3,56 |
7,08 |
4,74 |
3,94 |
8,23 |
5,31 |
4,36 |
9,90 |
6,04 |
|
4 |
10,10 |
6,23 |
4,90 |
12,3 |
7,18 |
5,68 |
15,1 |
8,45 |
6,88 |
16,4 |
10,0 |
|
2 |
4,32 |
3,38 |
3,01 |
4,76 |
3,72 |
3,28 |
5,31 |
3,98 |
3,44 |
5,97 |
4,31 |
12 |
3 |
7,25 |
5,01 |
4,18 |
8,35 |
5,55 |
4,78 |
9,90 |
6,35 |
5,14 |
11,7 |
7,20 |
|
4 |
12,0 |
7,35 |
6,83 |
8,50 |
6,92 |
18,4 |
10,4 |
7,69 |
23,1 |
12,0 |
8,83 |
|
|
|
|
14,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зависимость kт от температуры |
|
|
|
Приложение 10 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Т |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
19 |
20 |
|
|
0,183 |
kт |
0,115 |
0,12 |
|
0,126 |
0,132 |
|
0,138 |
0,145 |
0,151 |
|
0,158 |
|
0,166 |
0,20,174 |
|
|
|
94
Приложение 11
Суточное количество экскрементов |
||
крупного рогатого скота и свиней |
||
Вид животных |
Суточное количество экскрементов от од- |
|
ного животного/птицу, кг |
||
|
||
Быки племенные |
40 |
|
Корова дойная |
35-55 |
|
Телята до 6 мес. |
7,5-15 |
|
Телята на откорме (6-12 мес.) |
14-26 |
|
Нетели (1218 мес.) |
35 |
|
Хряки |
9,2-11 |
|
Свиноматки холостые |
8,6-9 |
|
Свиноматки супоросные |
10-10,8 |
|
Свиноматки подсосные |
12,5-15,3 |
|
Свиньи на откорме до 30 кг |
1,8-2,4 |
|
Свиньи на откорме до 40 кг |
3,2-3,5 |
|
Свиньи на откорме до 80 кг |
4,5-5,1 |
|
Свиньи на откорме больше 80 кг |
6,2-6,6 |
|
Куры яичного направления |
0,17-0,2 |
|
Куры мясного направления |
0,27-0,3 |
|
Индейки |
0,45 |
|
Утки |
0,42 |
|
Гуси |
0,58 |
|
|
|
|
|
|
Приложение 12 |
|
Средняя влажность |
|
Вид отхода |
|
Средняя влажность, % |
Навоз КРС |
|
85-90 |
Навоз свиней |
|
88-92 |
Помет птицы |
|
73-76 |
95
Приложение 13
Состав побочных продуктов (биомассы растительного происхождения) в процентах к сухому веществу
Компонент |
|
|
|
Солома, ботва |
|
|
|
|
|
Ячмень |
Пшени |
- |
Рожь |
Куку- |
Свекла |
Карто- |
|
|
|
ца |
|
|
руза |
|
|
фель |
Органическая |
93,8 |
94,4 |
|
95,4 |
91,7 |
|
98,5 |
78,9 |
масса |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Азот |
0,6 |
0,50,1 |
|
0,5 |
1,2 |
|
2,0 |
2,3 |
Фосфор |
0,1 |
0,8 |
|
0,1 |
0,2 |
|
0,3 |
0,2 |
Калий |
1,4 |
0,1 |
|
0,9 |
2,3 |
|
3,6 |
1,7 |
Кальций |
0,3 |
42,5 |
|
0,2 |
0,8 |
|
1,4 |
2,6 |
Клетчатка |
43,5 |
15-20 |
|
47,5 |
33,3 |
|
11,5 |
23,8 |
Лигнин |
15-20 |
15-20 |
|
15-20 |
5,5 |
|
— |
— |
Отношение |
|
|
|
|
|
|
|
|
углерода к |
|
|
|
|
|
|
|
|
азоту (С/N) |
84 |
90-165 |
|
80-150 |
30- |
65 |
18 |
17 |
|
|
|
|
Приложение 14 |
|
Состав экскрементов животных в процентах к сухому веществу |
|||||
Компонент |
|
Вид животных/птицы |
|
|
|
|
КРС |
Дойные ко- |
Свиньи |
|
Птица |
|
|
ровы |
|
|
|
Органическая |
77-85 |
77-85 |
77-85 |
|
76-77 |
масса |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Азот |
2,3-4,0 |
1,9-6,5 |
4,0-10,3 |
|
2,3-5,7 |
Фосфор |
0,4-1,1 |
0,2-0,7 |
1,9-2,5 |
|
1,0-2,7 |
Калий |
1,0-2,0 |
2,3-2,4 |
1,4-3,1 |
|
1,0-2,9 |
Кальций |
0,6-1,4 |
2,3-4,9 |
— |
|
5,6-11,9 |
Клетчатка |
27,6-50,6 |
27,6-50,6 |
19,5-21,4 |
|
13,0-17,8 |
(сырая) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Лигнин |
13-30 |
16-30 |
— |
|
9,6-14,3 |
C/N |
9-15 |
9-15 |
9-15 |
|
9-15 |
96
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 15 |
|
||
Теоретическое обоснование применяемых методик |
|
|
||||||||
|
|
расчета иловых площадок |
|
|
|
|
|
|||
Иловые площадки подразделяют на естественного обезвоживания |
|
|||||||||
и сушки и интенсивного обезвоживания и сушки. |
|
|
|
|
|
|||||
На площадках естественного природного цикла осадок обезвожи- |
|
|||||||||
вается в процессе уплотнения и последующего отвода иловой воды, а |
|
|||||||||
также сушки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Иловые площадки состоят из карт, окруженных со всех сторон |
|
|||||||||
валиками. Размеры карт и число выпусков определяют, исходя из влаж- |
|
|||||||||
ности осадка, дальности его разлива и способа уборки |
обезвоженного |
|
||||||||
осадка после подсыхания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Иловые площадки на естественном основании проектируются на |
|
|||||||||
хорошо фильтрующихся грунтах при залегании грунтовых вод на глу- |
|
|||||||||
бине не менее 1,5 м от поверхности карт и только тогда, когда допуска- |
|
|||||||||
ется фильтрация иловой воды в грунт. Если глубина залегания грунто- |
|
|||||||||
вых вод меньше 1,5 м, то необходимо понижение их уровня. |
|
|
||||||||
Дальность разлива осадка с влажностью около 97 % может со- |
|
|||||||||
ставлять 75-100 м. При этом целесообразно строить площадки размером |
|
|||||||||
100 х 100 м. Дальность разлива осадка с влажностью 93-95 % может |
|
|||||||||
составлять 20-25 м, в этом случае ширина карт будет ограничена 40-50 |
|
|||||||||
м при двустороннем напуске. Узкие площадки предпочтительнее при |
|
|||||||||
планировке на территории, имеющей хорошо выраженный уклон. |
|
|
||||||||
Подсушенный осадок сгребается бульдозерами или скреперами и |
|
|||||||||
отвозится автомашинами. Влажность подсушенного осадка 75 %. |
|
|
||||||||
На |
иловых |
площадках |
устраиваются |
|
дороги |
с пандусами |
|
|||
для съезда на карты автотранспорта и средств механизации. |
|
|
||||||||
При плотных и водонепроницаемых грунтах устраиваются ило- |
|
|||||||||
вые площадки на естественном основании с трубчатым дренажом, укла- |
|
|||||||||
дываемым в дренажные канавы. Искусственное дренирующее основа- |
|
|||||||||
ние иловых площадок должно составлять не менее 10 % их площади. |
|
|||||||||
Следует принимать: рабочую глубину карт - 0,7-1,0 м; высоту ог- |
|
|||||||||
радительных |
валиков |
- |
на |
0,3 |
м |
|
выше |
рабочего |
|
|
осадка на карте; уклон разводящих труб или лотков |
- не |
менее |
|
|||||||
0,01; число карт - не менее четырех. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Наибольшее |
распространение |
получили |
иловые |
площадки |
|
|||||
на естественном основании каскадного типа с отстаиванием и поверх- |
|
|||||||||
ностным |
удалением |
иловой |
воды. |
|
После |
заполнения |
ка |
|||
иловой площадки осадком |
и слива отделившейся иловой воды |
||
дальнейшее обезвоживание осадка осуществляется путем испарения с |
|||
поверхности оставшейся влаги. |
|
|
|
Усовершенствованным |
вариантом |
площадок |
каскадного |
типа являются площадки-уплотнители. Иловые площадки-уплотнители представляют собой прямоугольные железобетонные резервуары (карты) с отверстиями, расположенными в продольной стенке на разных глубинах и перекрытыми шиберами. Для выпуска иловой воды, выделяющейся при отставании осадка, по высоте продольных стен картрезервуаров устраивают отверстия, перекрываемые шиберами. Иловую воду направляют для очистки в голову сооружений по аналогии с иловыми площадками с отстаиванием и поверхностным удалением воды. Расстояние между выпусками иловой воды устанавливается не более 18 м. Для механизированной уборки высушенного осадка устраивают пандусы с уклоном до 12 %.
Одним из возможных методов, ускоряющих естественную сушку осадка на иловых площадках, является процесс ворошения. При этом удаляется растительный покров и разрушается поверхностная корка, что способствует ускоренному подсушиванию осадка в теплое сухое время и более глубокому промораживанию в зимнее.
Характерной особенностью площадок естественного природного цикла является их полная зависимость от климатических факторов. При проектировании и эксплуатации таких площадок особенно необходимо учитывать эти факторы для получения желаемого результата - обезвоженного осадка определенной влажности.
Иловые площадки интенсивного обезвоживания и сушки можно подразделить на традиционные и усовершенствованные. К первой категории относятся иловые площадки с вертикальным и горизонтальным дренажом, ко второй - площадки с созданием вакуума в дренажной системе, искусственным водонепроницаемым покрытием с продувкой воздухом, нагревом.
Иловые площадки каскадного типа с естественным основанием и поверхностным отводом воды через колодцы-монахи, установленные в торцах карт, являются иловыми площадками переходного вида. Стенки колодцев-монахов со стороны карт представляют собой дренажные стенки из двойной арматурной сетки с гравийной загрузкой крупностью
15-250 мм.
98
Иловые площадки с искусственным дренажом проектируются с целью получения чистого фильтрата и повышения скорости обезвоживания осадка сточных вод.
Фильтрование через горизонтальную дренажную систему может осуществляться фильтрующими панелями со специальными отверстиями или дренажными трубами. Данные отечественного и зарубежного опыта показывают, что осадки вод повышенной мутности, характеризующиеся низким содержанием гидроокиси и относительно хорошей водоотдачей, достаточно эффективно обезвоживаются на площадках с естественным или искусственным дренирующим основанием при условии современной уборки подсыхающих слоев осадка.
Обезвоживание осадков с низкой водоотдающей способностью испарением может быть достаточно эффективным лишь в районах с резко выраженным дефицитом влажности воздуха при годовых нагрузках, не превышающих 10-15 кг на 1 м площади поверхности иловых площадок в пересчете на сухое вещество осадка.
В тех случаях, когда осадок имеет высокое удельное сопротивление (см/г) и практически не фильтруется, а климатические условия исключают интенсивное испарение влаги, следует изыскивать возможность предварительной подготовки осадка к обезвоживанию на площадках, переходить, где это возможно, к зимней обработке осадка, используя теплое время года для накопление осадка.
Замораживание позволяет улучшить фильтрационные свойства осадка. После зимнего замораживания и весеннего таяния обезвоживание осадка на иловых площадках идет более интенсивно.
Тонкослойное намораживание позволяет увеличить общую глубину промерзания осадка, однако это в значительной степени усложняет технологию его обработки. При послойном замораживании осадков в зимний период толщину слоев следует устанавливать исходя из климатических условий района и влажности осадка. Не следует принимать толщину замораживаемых слоев менее 0,15 м, поскольку распределять тонкие слои по поверхности площадок затруднительно.
99
Учебное издание
ПЛОТНИКОВА Раиса Николаевна МЕЩЕРЯКОВА Ольга Леонидовна
ОСНОВЫ ПРИРОДООХРАННЫХ БИОТЕХНОЛОГИЙ
В авторской редакции
Подписано в печать 28.01.2021. Формат 60´ 84 1/ 16.
Усл. печ. л. 5,8. Тираж 50 экз. Заказ |
. С –05. |
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВО «ВГУИТ»)
Отдел полиграфии ФГБОУ ВО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии:
394036, Воронеж, пр. Революции, 19
100
