Расчет аэротенков-смесителей

1. Продолжительность аэрации смеси сточной воды и циркулирующего ила в собственно аэротенке, ч,

,

где а_А – доза ила в аэротенке (для аэротенков-смесителей рекомендуется принимать равной 1,5 г/л); L_a – БПК исходной воды, мг/л; L_t – БПК очищенной воды, мг/л.

2. Количество циркулирующего ила в долях от расчетного притока сточных вод

,

где а_р – доза ила в регенераторе (для аэротенков-смесителей рекомендуется принимать равной 4 г/л).

3. Продолжительность окисления снятых загрязнений, ч,

,

где S – зольность ила (для аэротенков принимается равной 0,3); r – средняя скорость окисления загрязнений, мг БПК на 1 г беззольного вещества за 1 ч (для производственных сточных вод определяется экспериментально, в первом приближении можно принять по табл. 5).

4. Продолжительность регенерации циркулирующего ила, ч,

.

5. Расчетная продолжительность обработки воды, ч,

.

6. Объем собственно аэротенка, м³,

,

где Q – расчетный расход сточных вод, м³/ч.

7. Объем регенератора, м³,

.

8. Общий объем аэротенка с регенератором, м³,

.

9. Средняя доза активного ила в системе

.

10. Расчетное время обработки воды при средней дозе активного ила, ч,

.

11. Подбираем номер типового проекта ТП (табл. П10): Н_р, В, n_сек.

12. Длина аэротенка:

.

13. Прирост ила, мг/л,

.

14. Возраст ила, сут,

.

15. Нагрузка на ил, мг/г(без)·сут,

.

Таблица 5. Средняя скорость окисления загрязнений в сточных водах

БПК сточной воды, поступающей в аэротенк	Средняя скорость окисления в мг БПК на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч в зависимости от БПК очищенных сточных вод Zt, мг/л
					>50
Аэротенки без регенератора при а £ 1,8 г/л
Аэротенки без регенераторов при а > 1,8 г/л и с регенераторами
>500

Расход воздуха

1. Удельный расход воздуха, м³(воз)/м³(ст.вод),

,

где z – удельный расход кислорода на 1 мг снятой БПК (для полной очистки принимается равным 1,1 мг/мг, для неполной – 0,9 мг/мг); К₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора: для мелкопузырчатых аэраторов (фильтросных пластин и пористых керамических труб) принимается в зависимости от отношения площади аэрируемой зоны к площади аэротенка – f/F (табл. 6); К₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, принимается по табл. 7; n₁ – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод: n₁ = 1 + 0,02(t_ср – 20); t_ср – среднемесячная температура воды за летний период, °С; n₂ – коэффициент, учитывающий отношение скорости переноса кислорода в иловой смеси к скорости переноса его в чистой воде, принимается в зависимости от f/F (табл. 6).

;

– растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л,

– растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, в зависимости от температуры; h – глубина погружения аэратора, м; С – средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л, принимается равной 2.

Таблица 6. Значения коэффициентов К₁ и n₂ и максимальной
интенсивности аэрации

f/F	К1	Imax, м3/м2·ч	n2
0,05	1,34		0,59
0,1	1,47		0,59
0,2	1,68		0,64
0,3	1,89		0,66
0,4	1,94		0,72
0,5	2,00		0,77
0,75	2,13		0,88
1,0	2,30		0,99

2. Интенсивность аэрации, м³/(м²·ч),

>I_min.

Если вычисленная интенсивность аэрации будет меньше минимальной, то принимаем I = I_min и пересчитываем удельный расход воздуха:

.

Таблица 7. Значения коэффициента К₂ и минимальной интенсивности аэрации

h, м	К2	Imin, м3/(м2·ч)
0,5	0,4
0,6	0,46
0,7	0,6
0,8	0,8
0,9	0,9
	2,08
	2,52	3,4
	2,92	3,0
	3,3	2,5

3. Часовой расход воздуха, м³/ч, считая на максимальный часовой приток сточных вод,

Q_в = Д·Q_max.ч.

4. Подбирается типовой проект воздуховодных станций (табл. П10).

Расчет биофильтров

1. Определяется коэффициент К:

· без рециркуляции ;

· с рециркуляцией ,

где L_a – БПК_полн исходной сточной воды, мг/л; – БПК_полн исходной сточной воды, предельная для данной конструкции биофильтра, мг/л; L_t – БПК_полн очищенной сточной воды.

2. В зависимости от типа фильтра по справочным данным (табл. 8) определяются рекомендуемые значения высоты биофильтра (Н), гидравлической нагрузки (q), удельного расхода воздуха (В), нагрузка по БПК.

3. Для биофильтров с рециркуляцией определяются БПК_полн смеси исходной и рециркуляционной сточных вод, мг/л, и коэффициент рециркуляции - n:

L_см=K×L_t;

.

4. Необходимая площадь биофильтров:

· без рециркуляции ;

· с рециркуляцией ,

где Q – расчетный расход сточных вод, м³/сут; q – гидравлическая нагрузка, м³/(м²×сут).

5. Максимальный часовой расход воздуха, м³/ч,

Д_в.ч.= Q_мах.ч.×В,

где Q_мах.ч – максимально-часовой расход сточных вод, м³/ч;
В – удельный расход воздуха, м³/м³.

На эти расходы должны быть подобраны типовые проекты воздуходувных станций (табл. П11).

Капельные фильтры наиболее просты по конструкции и загружаются материалами мелких фракций, имеющими развитую макропористую поверхность. Объем загрузки таких фильтров отличается повышенной концентрацией микроорганизмов.

1. БПК_полн сточных вод, поступающих на капельные биофильтры, должна быть не более 220 мг/л, а при большей величине БПК следует предусматривать рециркуляцию.

2. Окислительная мощность капельного биофильтра составляет 0,15÷0,3 кг/м³сут.

3. Крупность фракции загрузочного материала составляет 25÷40 мм.

4. Высоту фильтра (Н) и гидравлическую нагрузку (q) определяют с учетом среднезимней температуры сточной воды (t °C) и вычислительного значения K (табл. 8).

Таблица 8. Параметры капельного биофильтра

Гидрав-лическая нагрузка, м3/(м2×сут)	Значения K в зависимости от температуры сточной воды, высоты биофильтра и гидравлической нагрузки
t=8 °С	t=10 °С	t=12 °С	t=14 °С
Н=1,5 м	Н=2 м	Н=1,5 м	Н=2 м	Н=1,5 м	Н=2 м	Н=1,5 м	Н=2 м
	8,0	11,6	9,8	12,6	10,7	13,8	11,4	15,1
1,5	5,9	10,2	7,0	10,9	8,2	11,7	10,0	12,8
	4,9	8,2	5,7	10,0	6,6	10,7	8,0	11,5
2,5	4,3	6,9	4,9	8,3	5,6	10,1	6,7	10,7
	3,8	6,0	4,4	7,1	6,0	8,6	5,9	10,0

Высоконагружаемые биофильтры отличаются от капельных большей окислительной мощностью, равной 0,75÷2,25 кг/м³сут, обусловленной лучшим обменом воздуха и незаиляемостью загрузки. Достигается это применением загрузочного материала повышенной крупности – 40÷70 мм, увеличением рабочей высоты до 2¸4 м и гидравлической нагрузки до 10–30 м³/(м²×сут).

Высоконагружаемые биофильтры могут быть с естественной и искусственной аэрацией. Особенностью аэрофильтров является специальная конструкция днища и дренажа, обеспечивающая возможность искусственной продувки материала загрузки воздухом.

Подбор количества и диаметра аэрофильтров можно производить по табл. 9 и 10.

Таблица 9.Площадь загрузки аэрофильтров

Количество аэрофильтров в группе	Диаметр аэрофильтров, м
Площадь загрузки группы аэрофильтров, м2
	–
	–	–
	–	–
	–	–

Таблица 10. Параметры аэрофильтра

В, м3/м2	Н, м	Значения коэффициента К при среднезимней температуре сточной воды Т, °С
8 °С	10 °С	12 °С	14 °С
Гидравлическая нагрузка q, м3/(м2 сут)
		3,02	2,32	2,04	3,38	2,5	2,18	3,76	2,74	2,36	4,3	3,02	2,56
	5,25	3,53	2,89	6,2	3,93	3,22	7,32	4,64	3,62	8,95	5,25	4,09
	9,05	5,17	4,14	10,4	6,25	4,73	11,2	7,54	5,56	12,1	9,05	6,51
10		3,69	2,89	2,58	4,07	3,11	2,76	4,5	3,36	2,93	5,09	3,67	3,16
	6,1	4,24	3,56	7,08	4,74	3,94	8,23	5,33	4,36	9,9	6,04	4,84
	10,1	6,23	4,9	12,3	7,18	5,68	15,1	8,45	6,88	16,4	10,0	7,42
		4,32	3,38	3,01	4,76	3,72	3,28	5,31	3,98	3,44	5,97	4,31	3,7
	7,25	5,01	4,18	8,35	5,55	4,78	9,9	6,35	5,14	11,7	7,2	5,72
	12,0	7,35	5,83	14,8	8,5	6,92	18,4	10,4	7,69	23,1	12,0	8,83

Биофильтры с пластмассовой загрузкой. Пластмассовая загрузка имеет большую пористость (73¸99 %) по сравнению с загрузкой из фракционных материалов, благодаря чему обеспечивается условие обтекания биологической пленки воздухом и соответственно повышается производительность сооружений.

Наибольший технико-экономический эффект может быть получен при использовании биофильтров с пластмассовой загрузкой для неполной биологической очистки, а также при очистке сточных вод от небольших городов и промышленных предприятий. Пластмассовая загрузка может также успешно применяться при реконструкции и расширении станций очистки сточных вод с биофильтрами согласно СНИП. БПК_полн сточных вод, подаваемых на биофильтры с пластмассовой загрузкой, следует принимать не более 250 мг/л, рабочую высоту загрузки 3¸4 м и предусматривать естественную аэрацию.

При расчете биофильтров с пластмассовой загрузкой гидравлическую нагрузку и допускаемую нагрузку по БПК₅ можно определять по табл. 11 и 12 в зависимости от заданной степени очистки, температуры сточной воды и высоты слоя загрузки.

Таблица 11. Допустимая нагрузка на биофильтры с пластмассовой загрузкой

Степень очистки, %	Гидравлическая нагрузка, м3/м2сут, при высоте слоя загрузки, м
При среднезимней температуре сточной воды, °С
	6,3		7,5	8,2	8,3	9,1		10,9
	8,4	9,2			11,2	12,3	13,5	14,7
	10,2	11,2	12,3	13,3	13,7		16,4	17,9

Таблица 12.Допустимая нагрузка по БПК₅ на биофильтры
с пластмассовой загрузкой

БПК5 очищенной воды, мг/л	Нагрузка по БПК5, кг/м3сут, при высоте слоя загрузки, м
При среднезимней температуре сточной воды 0 °С
10¸12	13¸15	16¸20	10¸12	13¸15	16¸20
	1,15	1,3	1,55	1,5	1,75	2,1
	1,35	1,55	1,86	1,8	2,1	2,5
	1,65	1,85	2,2	2,1	2,4	2,9
	1,85	2,1	2,5	2,45	2,85	3,4
	2,15	2,5	3,0	2,9	3,2	4,0