Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Обработка осадков городских сточных вод. Учебное пособие
.pdf
[10]; C0 = 1–2 мг/л – концентрация кислорода в стабилизаторе [10]; Cα –
Q3,86
10001000
⋅⋅⋅
И 21131,933,27
10001000
⋅⋅−+⋅−
⋅
Q2,56
100100
⋅−⋅−
И 2,33
100100
⋅−⋅−
растворенность кислорода в воде, мг/л [10].
Подбирается количество и марка воздуходувок, которые также
размещаются в здании воздуходувной станции. Распределение воздуха по
длине стабилизатора должно быть неравномерным; первый коридор – 50%,
второй коридор – 27%, третий коридор – 15%, четвертый коридор – 8%. Но
из условий перемешивания смеси осадка и ила интенсивность аэрации во
всех коридорах должна быть не менее 6 м3/м2·ч [10].
3.4. Примеры расчета сооружений для стабилизации осадков
3.4.1. Пример расчета метантенков в схеме с аэротенками
Пример. Выполнить расчет метантенков для станции полной био-
логической очистки производительностью 21131,93 м3/сут. Концентрация
взвешенных веществ поступающих на очистные сооружения составляет
С
= 281,61 мг/л, концентрация органических загрязнений в сточной воде
взв
С
(L’а). Эффект осветления в первичных отстойниках 54%.
= 235,37мг/л с учетом разбавления циркуляционным активным илом,
БПКп
Решение. Количество сухого вещества осадка Q
, т/сут. определим
сух
по формуле (3.1):
281,610,541,221131,93
==
сух
⋅
т/сут.
Вынос активного ила из вторичного отстойника принимаем равным
15 мг/л, тогда количество сухого вещества активного ила И
, т/сут. опре-
сух
делим по формуле (3.2):
0,8281,61(10,54)0,3235,3715
=⋅=
сух
т/сут.
Количество беззольного вещества осадка Q
формуле (3.3):
3,86(1005)(10030)
==
без
⋅
Количество беззольного вещества активного ила И
лим по формуле (3.4):
3,27(1005)(10025)
==
без
⋅
51
, т/сут. определим по
без
т/сут.
, т/сут. опреде-
без
т/сут.
При удалении осадка из отстойников плунжерными насосами влаж-
V77,20
⋅
V163,50
⋅
В 100197%
З 100127,66%
ность его можно принять равной 93%, при самотечном удалении под гидростатическим давлением 95%. Влажность уплотненного активного ила
для вертикальных уплотнителей равна 98%, для радиальных 97,3%. Плотность осадка и активного ила можно считать равной 1.
Расход сырого осадка Voc, м3/сут. определяется по формуле (3.5):
1003,86
==
oc
(10095)1
−
3
м
/сут.
Расход уплотненного активного ила Vиз , м3/сут. определим по формуле (3.6):
1003,27
==
ил
(10098)1
−⋅
Общий расход осадков на станции по сухому веществу М
3
м
/сут.
, т/сут.
сух
определим по формуле (3.7):
М
= 3,86+ 3,27 = 7,13 т/сут.
сух
Общий расход осадков на станции по беззольному веществу
М
, т/сух. определяется по формуле (3.8):
без
М
= 2,56 + 2,33 = 4,89 т/сут.
без
Общий объем осадков по объему смеси фактической влажности
М
, м3/сут. определим по формуле (3.9):
общ
М
= 77,20 + 163,50 = 240,70 м3/сут.
общ
Среднее значение влажности смеси Всм, % определяется по формуле
(3.10):
=⋅−=
см
Среднее значение зольности смеси Зсм, % определим по формуле
(3.11):
=⋅−=
см
3,86(1005)3,27(1005)
⋅−⋅−
100100
7,13
.
240,70
4,89
+
.
52
Проектом предусматриваем обезвоживание сброженной смеси в це-
3
м7⋅
Д`15,04%
1600
⋅
а 49%
⋅+⋅
У`0,46
100
−⋅
Г 0,464,891000=2249
=⋅⋅
V375
24
⋅
хе механического обезвоживания, поэтому принимается мезофильный
режим сбраживания.
Для влажности исходной смеси 97% суточная доза загружаемого в
метантенк осадка для мезофильного режима Д = 7% [1].
Требуемый объем метантенка V, м3 составляет (3.12):
240,70100
V3438,57
==
.
Принимаем три метантенка объемом 1600 м3 по ТП 902-2-228 (табл.
3.1).
Суммарный объем метантенков при этом получился больше требуемого, в связи с чем фактическая доза уменьшится.
Фактическую дозу загрузки Д`,% определим по формуле (3.14):
240,70100
==.
Предел распада смеси асм, % определим по формуле (3.15):
532,56442,33
==
см
4,89
Для подсчета выхода газа с 1кг органического вещества осадка при-
нимаем коэффициент n = 0,17 (при влажности В
3.3).
Выход газа с 1кг органического вещества осадка У`, м3/кг составляет
по формуле (3.16):
490,1715,04
==
= 97% и t = 330С) (табл.
см
.
3
м
/кг.
Суммарный выход газа Г, м3/сут. по формуле (3.17) составит:
м3/сут.
Для выравнивания давления газа в газовой сети предусматриваем
мокрые газгольдеры, вместимость которых Vг рассчитываем на t = 4 ч выхода газа Vг , м3 по формуле (3.18):
22494
==
г
3
м
.
Принято два газгольдера по ТП 7-07-01/66 объемом 300 м3 каждый
(табл. 3.4).
Массу беззольного вещества сброженной смеси M’
53
, т/сут.
без
определим по формуле (3.19):
(
)
М 4,8910045/1002,69
′
(
)
М 7,134,892,694,93
′
В 1004,9397,95
З 10042
⋅⋅
=−=
М 240,70352,24
−
Q2,81
10001000
⋅⋅⋅
=⋅−= т/сут.
без
Разность М
сух
– М
представляет собой зольную часть, не подвер-
без
гающуюся изменениям в процессе сбраживания. Масса сухого вещества
сброженной смеси M’
, т/сут. определим по формуле (3.20):
сух
=−+=
сух
т/сут.
Влажность сброженной смеси В'см, % определим по формуле (3.21):
′
=−⋅=
см
100
% .
240,70
Гигроскопическую влажность сброженной смеси Зсм, % определим
по формуле (3.22):
2,69100100
см
Общий объем сброженной смеси М’
4,931006
−
( )
общ
, м3/сут. определим по
формуле (3.23):
10097
′
=⋅=
общ
10097,95
−
Таким образом, сбраживание приводит к увеличению влажности и
зольности бродящей массы.
3.4.2. Пример расчета метантенков в схеме с биофильтрами
Пример. Выполнить расчет метантенков для станции полной био-
логической очистки производительностью 20000 м3/сут., эквивалентное
число жителей N
= 151385 чел. Концентрация взвешенных веществ по-
эчж
ступающих на очистные сооружения составляет С
осветления в первичных отстойниках 54%.
Решение. Количество сухого вещества осадка Q
по формуле (3.1):
%.
3
м
/сут.
=26 0мг/л. Эффект
взв
, т/сут. определим
сух
2600,541,220000
==
сух
⋅
Количество биологической пленки по сухому веществу И
т/сут.
, т/сут.
сух
из вторичных отстойников в схемах с биофильтрами определим по формуле [6]:
54
N28151385
И 4,24
1010
α⋅
⋅
Q1,86
100100
⋅−⋅−
И 3,02
100100
⋅−⋅−
V56,20
⋅
V106,00
⋅
сух
i эчж
===т/сут. (3.34)
66
где αi = 28г/чел∙сут. – количество избыточной биологической пленки,
выносимой из биофильтра [1,2]; N
– эквивалентное число жителей, чел.
эчж
Количество беззольного вещества осадка Q
, т/сут. определим по
без
формуле (3.3):
2,81(1005)(10030)
Количество беззольного вещества биологической пленки И
==
без
⋅
т/сут.
, т/сут.
без
определим по формуле (3.4):
4,24(1005)(10025)
==
без
⋅
т/сут.
При удалении осадка из отстойников плунжерными насосами влажность его можно принять равной 93%, при самотечном удалении под гидростатическим давлением 95%. Влажность биологической пленки 96%.
Плотность осадка и биопленки можно считать равной 1.
Расход сырого осадка Voc, м3/сут. определим по формуле (3.5):
1002,81
==
oc
(10095)1
Расход биологической пленки Vбп, м3/сут. определим по формуле
(3.6)
1004,24
==
бп
(10096)1
Общий расход осадков на станции по сухому веществу М
определим по формуле (3.7):
М
= 2,81+ 4,24 = 7,05 т/сут.
сух
Общий расход осадков на станции по беззольному веществу
М
, т/сух. определим по формуле (3.8):
без
М
= 1,86 + 3,02 = 4,88т/сут.
без
−
−⋅
3
м
/сут.
3
м
/сут.
, т/сут.
сух
55
Общий объем осадков по объему смеси фактической влажности
В 100195,65%
З 100127,16%
3
м15⋅
Д`16,22%
1000
⋅
Т 6
===
М
, м3/сут. определим по формуле (3.9):
общ
М
= 56,20 + 106,00 = 162,20 м3/сут.
общ
Среднее значение влажности смеси Всм, % определим по формуле
(3.10):
7,05
=⋅−=
см
16,20
.
Среднее значение зольности смеси Зсм, % определим по формуле
(3.11):
=⋅−=
см
2,81(1005)4,24(1005)
⋅−⋅−
100100
4,88
.
+
Проектом предусмотрен отвод сброженной смеси на иловые площадки, принимаем термофильный режим сбраживания, так как он обеспечивает полную дегельминтизацию осадка.
Для влажности исходной смеси 95,65% суточная доза загружаемого
в метантенк осадка для термофильного режима Д= 15% [2].
Требуемый объем метантенка V, м3 составляет (3.12):
162,20100
V1081
==
.
Принимаем два метантенка (число метантенков должно быть не менее 2-х, причем все рабочие) объемом 1000 м3 по ТП 902-2-227 (табл. 3.1).
Суммарный объем метантенков при этом получился больше требуемого, в
связи с чем фактическая доза понизится.
Фактическая доза загрузки Д`, % определяется по формуле (3.14):
162,20100
==.
Необходимое время Т, сут. пребывания осадка в метантенке определим по формуле:
100100
1
Д 16,22
сут. (3.35)
Предел распада смеси асм, % определим по формуле (3.15):
56
531,86443,02
а 47,43%
⋅+⋅
У`0,43
100
−⋅
Г 0,434,881000=2098,40
=⋅⋅
V350
24
⋅
(
)
М 4,8810043/1002,78
′
(
)
М 7,054,882,784,95
′
В 1004,9596,95
З 10040
⋅⋅
=−=
==
см
4,88
Для подсчета выхода газа с 1 кг органического вещества осадка
принимаем коэффициент n = 0,24 (при влажности Всм= 95,65% и t=330С)
(табл. 3.3).
Выход газа с 1 кг органического вещества осадка У`, м3/кг составляет
по формуле (3.16):
47,430,2416,22
==
Суммарный выход газа Г, м3/сут. по формуле (3.17) составит:
Для выравнивания давления газа в газовой сети предусматриваются
мокрые газгольдеры, вместимость которых Vг рассчитываем на t = 4 ч выхода газа Vг, м3 по формуле (3.18):
.
3
м
/кг.
м3/сут.
20984
==
г
3
м
.
Принимаем два газгольдера по ТП 7-07-01/66 объемом 300 м3 каждый (табл. 3.4).
Массу беззольного вещества сброженной смеси M’
определим по формуле (3.19):
Разность М
сух
=⋅−= т/сут.
без
– М
представляет собой зольную часть, не подвер-
без
, т/сут.
без
гающуюся изменениям в процессе сбраживания. Массу сухого вещества
сброженной смеси M’
, т/сут. определим по формуле (3.20):
сух
=−+=
сух
т/сут.
Влажность сброженной смеси Вл’см, % определим по формуле (3.21):
100
% .
162,20
′
=−⋅=
см
Гигроскопическую влажность сброженной смеси Зсм, % определим
по формуле (3.22):
Общий объем сброженной смеси М'
57
см
2,78100100
4,951006
−
( )
, м3/сут. определяется по
общ
%.
формуле (3.23):
М 162,20231,33
−
V654
⋅
′
=⋅=
общ
3.4.3. Пример расчета аэробных стабилизаторов
Пример. Для условий примера раздела 3.4.1 выполнить расчет
аэробной стабилизации:
– для неуплотненного активного ила;
– для смеси сырого осадка первичных отстойников и неуплотненно-
го избыточного активного ила;
– для смеси сырого осадка первичных отстойников и уплотненного
избыточного активного ила.
В сутки на станции образуются следующие количества осадков и
ила: – по сухому веществу, т: О
сух
– по беззольному веществу, т: О
– по объему фактической влажности: V
Объем избыточного неуплотненного активного ила Vил, м3/сут. оп-
ределим по формуле (3.6):
==
ил
10095,65
10096,95
−
= 3,86, И
1003,27
(10099,5)1
−⋅
сух
= 2,56, И
без
м
= 3,27, М
= 2,33, М
без
= 77,20 м3/сут.
ос
м
сух
3
.
= 7,13;
3
/сут.
= 4,89;
без
Общий объем осадка по объему смеси фактической влажности М
3
м
/сут. определим по формуле (3.8):
общ
М
= Vос+ V
общ
= 77,20 + 654 = 713,20 м3/сут.
ил
Поскольку подвергать аэробной стабилизации целесообразнее неуплотненный ил, общий объем ила по сравнению с примером из раздела 3.4.1
(объем уплотненного ила V
= 163.50 м3 при влажности его W
ил
= 98% ,
ил
при вертикальных уплотнителях) значительно возрастет и при влажности
неуплотненного ила W
было показано выше, V
= 99,5% (после аэротенков) составит, как это
неупл
= 654 м3.
ил
Температуру сточных вод в аэротенке и активного ила в стабилизаторе принимаем: Ta=180C и Tc= Ta – 3 = 18 – 3=150C [10].
Для условий данного примера посчитано, что время обработки воды
в аэротенках ta = 2,50 ч при дозе ила аа = 3 г/л. Содержание взвешенных
веществ в сточной жидкости, поступающей из первичных отстойников в
аэротенки, В
= 150 мг/л.
вз
Решение. Возраст ила τ, сут. рассчитаем по формуле (3.25):
,
58
2,5031000
2,08
15024
⋅⋅
==
⋅
()(
)
6,99
+⋅−⋅+
q0,81
+⋅
S=3,56
⋅
0,813,561000
Д 86,09
⋅⋅
τ
Время стабилизации неуплотненного активного ила в стабилизаторе
рассчитывается по формуле (3.24):
сут.
100,0220182,085
=
t
ил
1,08
2015
−
Продолжительность аэрации для неуплотненного активного ила равна 2–5 сут. при температуре 200, при меньшей температуре (Tc = 150C по
заданию) продолжительность аэробной стабилизации увеличивается.
Удельный расход кислорода для аэрации qил, кг∙О2/кг ОВ определим
по формуле (3.26):
=
сут.
0,960,0162,08
==
ил
10,1082,08
+⋅
( )
кг ∙ О2/кг ОВ.
Требуемый объем аэробного стабилизатора для неуплотненного ак-
тивного ила V, м3 по формуле (3.30) составит:
V
стб
= V
ил
· t
= 654 ∙ 6,99 = 4571м
ил
3
.
В качестве стабилизаторов применяем типовые сооружения типа коридорных аэротенков ( табл. 3.5).
Для определения количества воздуха Д, м3/м3 принимаем: k1 = 1.47,
k2 = 2.68, Cp – C = 9,1, коэффициенты n1 и n2 по [10].
Кроме того, необходимо знать концентрацию беззольного вещества
Sо в поступающем на стабилизацию неуплотненном активном иле.
При содержании беззольного вещества И
личестве ила V
= 981 м3 значение Sо неуплотненного активного ила соста-
ил
= 2,33 т/сут. и общем ко-
без
вит [10]:
Зная все необходимые величины, по формуле (3.31) находим:
Расчет продолжительности аэробной стабилизации смеси сырого
осадка и неуплотненного активного ила.
Необходимо определить отношение беззольного вещества осадка к
беззольному веществу смеси, рассчитаем по формуле (3.28):
59
И 2,331000
без
о
=
V654
ил
==
1,472,681,10,859,1
⋅⋅⋅⋅
=
кг/м3. (3.36)
3
3
м
/м
.
2,56
В 0,5
(
)
q0.8110,40,52,081,04
общ
см
q
q2621612432
Н 0,090,070,73,24,06
==
.
4,89
Продолжительность аэробной стабилизации смеси ила и осадка
tсм, сут. рассчитаем по формуле (3.27):
t
= 6,99+ 2·0,5 = 8 сут.
см
Удельный расход кислорода, qсм, кг∙О2/кг∙БЗ (беззольного вещества)
для стабилизации смеси осадка и ила, рассчитаем по формуле (3.29):
=⋅+⋅⋅=
см
кг∙О2/кг∙БЗ.
Требуемый объем аэробного стабилизатора V, м3 смеси сырого осад-
ка и неуплотненного активного ила по формуле (3.30) составит:
Vс = 713,20 · 8 = 5705 м3 .
В качестве стабилизаторов принимаем две секции четырехкоридорного аэротенка-вытеснителя по типовому проекту 902-2-178 [10]. Общий
объем V = 6216 м3.
В стабилизаторе принята мелкопузырчатая система аэрации; площадь аэраторов составляет 10% от поверхности стабилизатора [10].
Расход воздуха, подаваемого в стабилизатор
, м3/ч рассчитыва-
ем по формуле (3.31):
общ
=⋅=
см
3
м
/ч .
Требуемый напор воздуходувок, подающих воздух в стабилизатор,
ст
Н , м, рассчитываем по формуле [7]:
общ
ст
тр
где 09,0h
рах; 07,0h
ст
ст
= м – потери давления по длине воздуховодов в стабилизато-
тр
ст
= м – потери давления на местные сопротивления в стабилиза-
м
общ
торах; hф = 0,7 м – потери напора в фильтросных пластинах [11]; Н
ст
hф
м
НhhhН +++=
, (3.37)
ста
– глу-
ст
бина погружения аэратора, м.
ст
=+++=
общ
м.
Полное давление воздуха в стабилизаторах Рст, МПа определим по
формуле [7]:
ст
общст
14,006,401,01,0Н01,01,0Р
=⋅+=⋅+=
МПа. (3.38)
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]