6 Матеріальний баланс процесу очищення стічних вод

Для розрахунку матеріального балансу технологічного процесу приймаються наступні вихідні дані:

Продуктивність установки – Q_СВ = 5000 м³/доб = 208,3 м³/год. Вміст шкідливих речовин у стічній води перед очищенням: С_{зав.час.}= 250 г/м³; БСК = 250 г/м³; С_{азот.ам.}= 58 г/м³.

Спочатку визначимо масу стічних вод, що надходить на біохімічну установку:

_, (6.1)

кг/год.

Розрахуємо кількість речовин, що містяться у стічній воді. Маса завислих речовин знайдемо за наступною формулою:

(6.2)

Щоб знайти масу органічних речовин, припустимо, що

Тоді маса органічних речовин буде дорівнювати:

_(6.3)

m_{орг.реч.}=208,3∙250=52075,0 г/год=52,01 кг/год.

Знайдемо масу азоту амонійного у очищуваній воді:

_(6.4)

m_{азот ам.}= 208,3∙58 = 12081,4 г/год = 12,1 кг/год.

Стічна вода, що потрапляє на каналізаційні очисні споруди, після очищення від крупних забруднень, потрапляє на піскоуловлювачі для відділення піску та інших мінеральних домішок. Ефективність очищення в пісковловлювачі складає 20 % (Е = 20 %), а вологість осаду – 60 % (φ = 60 %). Маса завислих часток, що осіли, розраховують за формулою:

_(6.5)

Маса часток, що залишились у воді становить:

(6.6)

Тоді маса вологого осаду становить:

(6.7)

Маса проясненої води після видалення вологого осаду:

(6.8)

Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 - Матеріальний баланс пісковловлювача

Прихід	Кг/год	Витрата	Кг/год
Вихідна стічна вода у т.ч.: завислі частки органічні речовини азот амонійний.	208300,0 52,10 52,10 12,10	Прояснена стічна вода у т.ч.: завислі частки органічні речовини азот амонійний.	208273,95 41,68 52,10 12,10
		Вологий осад у т.ч.: завис.часточки вода	26,05 10,42 15,63
Усього	208300,0	Усього	208300,0

Далі очищувана вода потрапляє у первинний відстійник. Ефективність очищення у відстійнику складає 50 % (Е = 50 %), а вологість осаду – 95 % (φ = 95 %). Маса завислих часток, що осіли розраховують за формулою (6.5):

Маса завислих часток, що залишились у воді розраховують за формулою (6.6):

Маса вологого осаду розраховуємо за формулою (6.7):

Масу води, що вийшла з первинного відстійника, розраховують за формулою (6.8):

Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.2.

Таблиця 6.2 - Матеріальний баланс первинного відстійника

Прихід	Кг/год	Витрата	Кг/год
1. Стічна вода після пісковловлювача у т.ч.: завислі частки органічні речовини азот амонійний.	208273,95 41,68 52,10 12,10	1. Прояснена стічна вода у т.ч.: завислі частки органічні речовини азот амонійний	207857,15 20,84 52,10 12,10
		2. Вологий осад	416,80
Усього	208273,95	Усього	208273,95

Перевіримо, чи задовольняє очищення у первинному відстійнику умовам подачі води у аеротенк (С_{зав.час.} не більше 100 г/м³).

(6.9)

де m_{зав.час.} – маса завислих часток, що залишились у воді, кг/год, m_{зав.час.} =20,84 кг/год;

V_СВ – об’єм стічних вод, м³/год, V_СВ= 207,86 м³/год.

Із отриманого значення видно, що умови очищення у первинному відстійнику дотримуються.

Далі очищувана вода потрапляє на біологічне очищення в аеротенк.

Кількість зворотного активного мулу, необхідного для біологічного очищення знаходять за формулою:

(6.10)

де Д_АМ – доза активного мулу, кг/м³; Д_АМ = 1,5 кг/м³.

Маса вологого активного мулу (φ = 98 %) становить:

(6.11)

Під час біохімічного очищення деяка кількість активного мулу приростає. Приріст активного мулу обчислюють за наступною формулою:

, (6.12)

де P_i - приріст активного мулу, г/м³;

C_cdp — концентрація завислих речовин в стічній воді, що надходить в аеротенк, г/м³, C_cdp= 100,2 г/м³;

K_g — коефіціент приросту (для міських і близьких до них по складу виробничих стічних вод K_g = 0,3);

L_en — БСК стічної води, що надходить в аеротенк, г/м³, L_en= 250 г/м³.

Маса активного мулу, що приростає, наступна:

(6.13)

Ефективність очищення в аеротенку складає 96 % (Е = 0,96). Тоді масу видаленого амонійного азоту розраховують за формулою:

(6.14)

Маса видалених органічних речовин становить:

(6.15)

Масу завислих часток у воді після аеротенку, розраховують за наступною формулою:

(6.16)

Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.3.

Таблиця 6.3 – Матеріальний баланс в аеротенку

Прихід	Кг/год	Витрата	Кг/год
1. Вода після первинного відстійника у т.ч.: завислі частки органічні речовини азот амонійний.	207857,15 20,84 52,10 12,10	Вода після біохімічного очищення у т.ч.: завислі частки органічні речовини азот амонійний	223417,23 364,85 2,08 0,48
2. Зворотний активний мул у т.ч.: активний мул вода	15589,50 311,79 15277,71	2. Видалені речовини у т.ч.: органічні речовини азот амонійний	50,02 11,62
3. Приріст активного мулу	32,22
Усього	223478,87	Усього	223478,87

Щоб з’ясувати чи задовольняє очищення в аеротенку вимогам (С_{орг.реч.} не > 15 г/м³; С_{азот ам.} не > 2 г/м³) розрахуємо концентрацію цих речовин у воді після біохімічного очищення. Концентрація органічних речовин в очищеній воді розраховуємо за формулою:

(6.17)

Концентрація амонійного азоту така:

(6.18)

Відділення очищеної води від активного мулу відбувається у вторинному відстійнику. Ефективність відділення при цьому складає 87 % (Е = 0,87), а вологість осаду 98 % (φ = 98 %).

Маса мулу та завислих часток, що осіли, розраховують за такою формулою:

(6.19)

Тоді маса вологого осаду буде дорівнювати:

_(6.20)

Масу води, що виходить з вторинного відстійника, розрахувують за формулою:

(6.21)

Маса активного мулу, що залишився у воді, буде такою:

(6.22)

Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.4.

Таблиця 6.4 – Матеріальний баланс вторинного відстійника

Прихід	Кг/год	Витрата	Кг/год
1. Вода після аеротенку у т.ч.: завислі частки органічні речовини азот амонійний.	223417,23 364,85 2,08 0,48	1. Очищена вода у т.ч.: дисперсні частки органічні речовини азот амонійний	207546,23 47,43 2,08 0,48
		2. Вологий осад у т.ч.: активний мул волога	15871,00 317,42 15553,58
Усього	223417,23	Усього	223417,23

Для остаточного знешкодження вод перед скиданням у водойми, їх направляють в контактні резервуари. В контактних резервуарах воду обробляють розчином гіпохлориту натрія (1 %-им).

Маса активного хлору, необхідного для знезараження знаходять за формулою:

(6.23)

де Д_{акт.хлор} – доза активного хлору, г/м³.

Маса розчину гіпохлориту натрія, необхідного для знезараження, така:

(6.24)

.

Маса активного хлору, що залишиться в очищеній воді становить:

_(6.25)

де С_{зал.хлор} – концентрація залишкового хлору.

Маса води, що скидається у водойму розраховують за формулою:

(6.26)

Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.5.

Таблиця 6.5 – Матеріальний баланс контактних резервуарів

Прихід	Кг/год	Витрата	Кг/год
1. Вода після вторинного відстійника у т.ч.: дисперсні частки органічні речовини азот амонійний.	207546,23 47,43 2,08 0,48	1. Очищена вода у т.ч.: дисперсні частки органічні речовини азот амонійний залишковий хлор	207607,92 47,43 2,08 0,48 0,31
2. Розчин гіпохлориту натрія у т.ч.: активний хлор	62,00
		2. Втрати хлору на окислення	0,31
Усього	207608,23	Усього	207608,23