Расчет аэротенка-вытеснителя с регенератором
По опыту эксплуатации аналогичных сооружений зададимся средней дозой ила а=3 и иловым индексом J=90 см3/г.
Степень рециркуляции активного ила R в аэротенках:
где J – иловый индекс, см3/г;
Эта формула справедлива при J<175 см3/г и a 5 г/л. Величина Rдля отстойников с илососами, с илоскребами, с самотечным удалением ила и с эрлифтами должна быть равна соответственно не менее 0,3, 0,4 и 0,6 (п.7.6.9.3 ТКП 45-01-202-2010).
БПК5 сточных вод, поступающих в аэротенк-вытеснитель с учетом разбавления циркуляционным активным илом:
Len – БПК5 поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;
Lex – БПК5 полночищенных сточных вод, мг/л;
При проектировании аэротенков с регенераторами необходимо рассчитывать продолжительность окисления загрязнений t0:
где ар – доза ила в регенераторе, г/л;
а– доза ила, г/л а=2÷4,5 г/л;
S – зольность ила (для городских сточных вод S=0,3);
р – удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества активного ила в 1 ч:
где rmax – максимальная скорость окисления,
, для городских сточных вод принимается равной 57
, согласно таблице 7.6 ТКП 45-01-202-2010 ;
С – концентрация растворенного кислорода, мг/л, принимается С=2 мг/л;
KL – константа, характеризующая свойства органических загрязнений, мг/л, принимается равной 22 , согласно таблице 7.6 ТКП 45-01-202-2010 ;
КО - константа, характеризующая влияние кислорода, мг/л , принимается равной 0,625 мг/л, согласно таблице 7.6 ТКП 45-01-202-2010;
j - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г принимается равной 0,070 л/г, согласно таблице 7.6 ТКП 45-01-202-2010;
Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке, ч:
Период регенерации tp, ч:
Продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк-регенератор», ч:
Для уточнения илового индекса определим среднюю дозу ила в системе «аэротенк-регенератор», г/л:
Нагрузка на 1 г беззольного вещества активного ила, мг/г·сут:
По табл. 7.7 ТКП 45-01-202-2010 для полученной нагрузке на ил для городских сточных вод принимаем иловый индекс J см3/г. Так как он будет отличаться отличается от предварительно принятой первоначально величины J=90 см3/г, то необходимо уточнить степень рециркуляции активного ила по формуле:
В случае если величина илового индекса J значительно отличается от предварительно рассчитанной величины необходимо произвести перерасчет БПК5 сточных вод, поступающих в аэротенк-вытеснитель с учетом разбавления циркуляционным активным илом , дозы ила в регенераторе ар, удельной скорости окисления r, периода окисления to, продолжительности регенерации ила tp и пребывания его в системе «аэротенк-регенератор». Если же эта величина незначительно отличается от предварительно рассчитанной величина илового индекса J и R не менее 0,3 (для обеспечения эффективной работы отстойников степень рециркуляции не должна быть менее 0,3), то и дальнейшее уточнение расчетных параметров аэротенков-вытеснителей не производится.
Объемы аэротенка Wat и регенератора Wr, м3, определяем по следующим формулам:
Oбщий объем аэротенка с регенератором, м3:
W=Wat+Wr
По соотношению общего объема аэротенка с регенератором к объему регенераотра принимаем количество коридоров:
N=W/Wr
Доза ила в аэротенке, г/л:
Прирост активного ила в аэротенках П, мг/л:
где Ccd – концентрация взвешенных веществ, поступающих в аэротенк, мг/л;
Кg – коэффициент прироста активного ила; для городских и производственных сточных вод (Кп = 0,45 п. 7.6.13.4 [6])
Часовой приток активного ила определяется по формуле:
где Q – расчетный расход сточных вод, м3/сут;
C – концентрация избыточного активного ила, при влажности 99,6%, С=4000г/м3;
По соотношению объемов аэротенка и регенератора по таблице 3.6 [3] (а также по приложению 10 данного пособия) подбираем эротенков-вытеснителей с рабочей глубиной h,м, шириной коридора b, м, длиной коридора l, м, и объемом каждой секции W1, м3.
Удельный расход воздуха D, м3/м3, при очистке сточных вод в аэротенках определяется отношением расхода кислорода, требующегося для обработки 1 м3 воды, к расходу используемого кислорода с 1 м3 подаваемого воздуха:
где Z– удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК5 (при полной очистке равняется 1,1 мг/мг);
k1 – коэффициент, учитывающий тип аэратора (принимается для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка (f/F)по табл. 3.3 [3] или приложению 10 пособия, для среднепузырчатой и систем низконапорной аэрации k1=1,89);
k2 – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов ha (принимается по табл. 3.4 [3] или приложению 10);
n1 – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:
где Тср - среднемесячная температура сточных вод, за летний период, °С;
n2 – коэффициент качества сточных вод (для городских сточных вод n2=0,85);
Ср – растворимость кислорода в воде, мг/л:т
где СТ – растворимость кислорода воздуха в воде в зависимости от температуры и давления; (принимается по табл. 3.5 [3]);
С – средняя концентрация кислорода в аэротенке (приближенно принимается равной 2мг/л).
Интенсивность аэрации:
Если вычисленная интенсивность аэрации I, м3/(м2 ч) менее Imax, м3/(м2 ч) для принятого значения k1 и более Imin, м3/(м2 ч) для принятого значения k2 (табл. 3.3 и 3.4 [3]), то, пересчета интенсивности аэрации не требуется.
Общий расход воздуха:
6.2.2 Биофильтр
Биологический фильтр - сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической плёнкой, образованной колониями аэробных микроорганизмов. Биофильтр состоит из следующих основных частей: фильтрующей загрузки, помещённой в резервуар круглой или прямоугольной формы в плане; водораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное орошение сточной водой поверхности загрузки биофильтра; дренажного устройства для удаления профильтровавшейся воды; воздухораспределительного устройства, с помощью которого поступает необходимый для окислительного процесса воздух. Необходимый для биохимического процесса кислород воздуха поступает в толщу загрузки путём естественной или искусственной вентиляции фильтра.
Процессы окисления, происходящие в биофильтре, аналогичны процессам, происходящим в других сооружениях биологической очистки, и в первую очередь на полях орошения и полях фильтрации. Однако в биофильтре эти процессы протекают значительно интенсивнее.
Биофильтры могут работать на полную и неполную биологическую очистку и классифицируются по различным признакам, основным из которых является конструктивная особенность загрузочного материала (объёмная и плоскостная загрузка). Биофильтры с объёмной загрузкой подразделяют на:
-капельные, имеющие крупность фракций загрузочного материала 20-30 мм и высоту слоя загрузки 1-2 м;
- высоконагружаемые, с крупностью загрузочного материала 40-60 мм и высотой слоя загрузки 2-4 м;
- башенные (большой высоты), с крупностью загрузочного материала 60-80 мм и высотой слоя загрузки 8-16 м.
К биофильтрам с плоскостной загрузкой относятся:
- биофильтры с жесткой засыпной загрузкой, где в качестве загрузки используют керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы; в зависимости от материала загрузки плотность её составляет 100-600 кг/м , пористость 70-90 %, высота слоя загрузки 1-6 м;
- биофильтры с жесткой блочной загрузкой – блочные загрузки выполняют из различных видов пластмассы, а также из асбестоцементных листов; плотность пластмассовой загрузки 40-100 кг/м , пористость 90-97%, высота слоя загрузки 2-16 м; плотность асбестоцементной загрузки 200-250 кг/м
, пористость 80-90%, высота слоя загрузки 2-6 м;
- биофильтры с мягкой или рулонной загрузкой, выполненной из металлических сеток, пластмассовых плёнок, синтетических тканей, которые крепятся на каркасах или укладываются в виде рулонов; плотность такой загрузки 5-60 кг/м , пористость 94-99%, высота слоя загрузки 3-8 м.
Капельные биофильтры применяют при расходах сточных вод до 1000 м /сут, а высоконагружаемые и башенные – до 50 тыс.м
/сут. Плоскостные биофильтры с засыпной и мягкой загрузкой рекомендуется использовать при расходах до 10 тыс. м
/сут, с блочной загрузкой – до 50 тыс. м
/сут.
По технологической схеме работы биофильтры могут быть одноступенчатыми при БПКполн менее 500 мг/л и двухступенчатыми при большем значении БПКполн. При этом режим работы биофильтров назначается с рециркуляцией – при БПКполн более 200 мг/л, и при меньшем значении БПКполн без неё.
Схема высоконагружаемого биофильтра представлена на рисунке 6.6.
Рис.6.6 Схема круглого в плане биофильтра с реактивным оросителем