В зависимости от температуры воды

Температура сточной воды, 0С
α	0,66	0,80	0,90	1,00	1,14	1,30	1,50

Объем иловой камеры отстойника (W_ос , м³) из расчета накопления в нем осадка за период Т = 8 ч(при механизированном удалении осадка) определяем по формуле:

W_ос = b_общ ∙ q_ср.ч∙ Э ∙Т / (100 – Р) ∙ 10⁶ ∙ N ∙ ρ,

где Р – влажность удаляемого осадка: Р = 93,5-94 % при удалении осадка плунжерными насосами, Р = 95 % при самотечном удалении осадка);

ρ – плотность осадка: ρ = 1000 кг/м³.

Для производственных сточных вод, для которых отсутствуют экспериментальные данные по закономерностям осаждения взвешенных частиц, может быть определен общий объем отстойников (W_общ, м³) для продолжительности отстаивания Т = 2 ч:

W_общ = q_макс.ч ∙ Т

Число отстойников:

N = W_общ / W_з.о,

где W_з.о – объем зоны отстаивания (Приложение, табл.11).

2.5.2. Расчет горизонтальных отстойников

Длина горизонтального отстойника (L, м) определяется по формуле:

L = v ∙ Н / K ∙ u₀,

где v – средняя расчетная скорость в проточной части отстойника, принимаемая 5-10 мм/с;

Н – глубина отстойника, м (Приложение, табл.12);

К – коэффициент использования объема проточной части отстойника (Приложение, табл.10.);

u₀ – гидравлическая крупность частиц взвеси, мм/с (п. 2.5.1).

Отношение длины отстойника к глубине L / Н для бытовых сточных вод должно составлять 8-12, для производственных – до 20.

Число отстойников:

N = q_макс.ч / 3,6 ∙ Н ∙ В ∙ v,

где В – ширина отстойника: В = 2-5Н.

Проверяется фактическая скорость жидкости:

v_ф = q_макс.ч / 3,6 ∙ N ∙ В ∙ Н

В случае значительной разницы между величинами v_ф и v уточняется длина отстойника:

L = v_ф ∙ Н / K ∙ u₀

Объем иловой части отстойников (W_ос , м³) из расчета накопления в нем осадка за период Т = 8 ч(при механизированном удалении осадка) определяем по формуле:

W_ос = b_общ ∙ q_ср.ч∙ Э ∙Т / (100 – Р) ∙ 10⁶ ∙ ρ,

где Р – влажность удаляемого осадка: Р = 93,5-94 % при удалении осадка плунжерными насосами, Р = 95 % при самотечном удалении осадка);

ρ – плотность осадка: ρ = 1000 кг/м³.

Объем илового приямка одного отстойника:

W = W_ос / N

2.5.3. Для принятого эффекта осветления (Э, %) рассчитывается вынос взвеси из первичных отстойников (b, г/м³):

b = b_общ (100 – Э) / 100

Вынос взвеси не должен превышать допустимого значения 150 г/м³ в осветленных сточных водах, подаваемых в аэротенки на полную биологическую очистку.

РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Расчет аэротенков

Расчет аэротенков состоит в определении их размеров, расходов циркулирующего активного ила и воздуха, необходимых для обеспечения требуемой степени очистки сточных вод в зависимости от расхода и состава сточной жидкости, БПК_п отстоенной сточной жидкости, требуемого эффекта очистки и степени использования кислорода воздуха.

Для полной и неполной биологической очистки сточных вод применяются аэротенки различных типов (табл.7)

Таблица 7

Тип аэротенка в зависимости от параметров

поступающей в него воды

№пп	Тип аэротенка	Параметры поступающей в аэротенк сточной воды
	Аэротенк-вытеснитель с регенератором	БПКполн > 150 мг/л, наличие вредных производственных примесей
	Аэротенк-отстойник	Расход воды < 50 000 м3/сут
	Аэротенк-вытеснитель без регенератора	БПКполн ≤150 мг/л
	Аэротенк-смеситель	БПКполн > 500 мг/л, наличие медленно окисляемых веществ, колебания состава
	Аэротенк с нелинейно- рассредоточенным спуском сточных вод	БПКполн > 500 мг/л, наличие медленно окисляемых веществ, колебания состава
	Двухступенчатый аэротенк	БПКполн > 1000 мг/л

3.1.1. Расчет периода аэрации в аэротенках-смесителях

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу смесителей, определяется по формуле:

t= (L_a-L_t) / a_i∙ (1- s)∙ ρ,

где L_a – БПК_п поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_t - БПК_п очищенной воды мг/л;

а_i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13); для производственных, в зависимости от модификации аэротенка, состава сточных вод, приведена в соот-ветствующем разделе /2/.

s – зольность ила (Приложение, табл. 14);

ρ – удельная скорость окисления, мг БПК_п на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

ρ= ρ_max ∙ L_t ∙ С_о / (L_t ∙ С_О + К_l ∙ С_о + К_о ∙ L_t) ∙ (1 + φ∙ a_i),

где ρ_max – максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14);

С_О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл. 14);

К_О – константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л (Приложение, табл. 14);

φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение, табл. 14).

Формула для расчета продолжительности аэрации справедлива при среднегодовой температуре сточных вод 15⁰С. При иной среднегодовой температуре сточных вод (t_w) продолжительность аэрации, должна быть умножена на отношение 15/t_w.

Во всех случаях продолжительность аэрации должна быть не менее 2 ч.

3.1.2. Расчет периода аэрации в аэротенках-вытеснителях

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу вытеснителей, определяется по формуле:

t= (1 + φ∙ a_i) /ρ_max ∙ С_о ∙ a_i ∙ (1- s)[(С_о + К_о) ∙ (L_m-L_t) +

К_l ∙ С_о ln (L_a / L_t)] ∙ К_р,

где φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение, табл. 14).

А_i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13); для производственных, в зависимости от модификации аэротенка, состава сточных вод, приведена в соот-ветствующем разделе /2/.

ρ_max – максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14);

С_О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

s – зольность ила (Приложение, табл.14);

К_О – константа, характеризующая влияние кислорода, мгО₂/л (Приложение, табл.14);

L_a – БПК_п поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_t - БПК_п очищенной воды мг/л;

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл.14);

К_р – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания: К_р = 1,5 при биологической очистке до L_t = 15 мг/л; К_р = 1,25 при L_t> 30 мг/л;

L_m – БПК_п, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

L_m = (L_a + L_t ∙ R_i) / (1 + R_i),

где R_i – степень рециркуляции активного ила (п.3.1.3).

3.1.3. Расчет степени рециркуляции активного ила

Степень рециркуляции активного ила (R_i) в аэротенках следует рассчитывать по формуле:

R_i = а_i / (1000 / J_i – а_i),

где J_i – иловый индекс, см³/г, принимается (Приложение, табл.15) в зависимости от нагрузки на ил (п.3.1.5).

Формула справедлива при J_i < 175 см³/г и а_i до 5 г/л.

Величина R_i должна быть не менее 0,3 для отстойников с илососами, 0,4 – с илоскребами, 0,6 – при самотечном удалении ила.

3.1.4. Расчет рабочего объема аэротенков

Рабочий объем аэротенков рассчитывается по формуле:

W = q_макс.ч ∙ t

Число секций аэротенков (n) следует принимать не менее двух.

Объем одной секции определяется по формуле:

W_с = W / n

Принимается типовой проект аэротенка (Приложение, табл.16,17).

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W_с / n_к ∙ b_к∙ h_к,

где n_к – число коридоров аэротенка;

b_к – ширина коридора, м;

h_к – рабочая глубина аэротенка, м.

3.1.5. Расчет нагрузки на ил.

Нагрузка на ил (q_i, мг БПК_п на 1 г беззольного вещества ила в сутки) рассчитывается по формуле:

q_i = 24 (L_a-L_t) / а_i ∙ (1 – s) ∙ t,

где t – период аэрации, ч.

3.1.6. Расчет продолжительности обработки сточных вод в аэротенках с регенераторами.

При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ (t_О, ч) определяется по формуле:

t_О = (L_a-L_t) / R_i ∙ а_r∙ (1 – s) ∙ ρ,

где ρ – удельная скорость окисления для аэротенков-смесителей и вытеснителей, определяемая по п.3.1.1. при дозе ила а_r;

а_r – доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле:

а_r = а_i (1 / 2 ∙ R_i + 1)

Продолжительность обработки воды в аэротенке (t_а, ч) необходимо определять по формуле:

t_а = 2,5 / √а_i ∙ lg(L_a/ L_t)

Продолжительность регенерации (t_r, ч) рассчитывается по формуле:

t_r = t_О – t_а

Объем аэротенка (W_а, м³) следует определять по формуле:

W_а = t_а ∙ (1 + R_i) ∙ q_ср.ч

Объем регенератора (W_r, м³) рассчитывается по формуле:

W_r = t_r ∙ R_i ∙ q_ср.ч

Общий объем аэротенка с регенератором:

W = W_а + W_r

Число секций аэротенков (n) следует принимать не менее двух.

Объем одной секции определяется по формуле:

W_с = W / n

Принимается типовой проект аэротенка (Приложение, табл.16,17). По отношению W : W_rпринимается решение, сколько коридоров аэротенка отводится под регенератор.

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W_с / n_к ∙ b_к∙ h_к,

где n_к – число коридоров аэротенка;

b_к – ширина коридора, м;

h_к – рабочая глубина аэротенка, м.

3.1.7. Прирост активного ила (Р_i, мг/л) в аэротенках определяется по формуле:

Р_i = 0,8 ∙ b + К_пр ∙ L_a,

где b – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л (п. 2.5.3);

К_пр – коэффициент прироста: для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод К_пр = 0,3; при очистке сточных вод в окситенках величина К_пр снижается до 0,25.

3.1.8. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) включает просветы между ними шириной до 0,3 м. Фильтросные пластины (аэраторы) размером 0,3×0,3 м укладывают в три ряда вдоль длинной стороны аэротенка. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) рассчитывается по формуле:

f = 0,3 ∙ 5 ∙ l

Площадь одного коридора аэротенка определяется по формуле:

F = b_к ∙ l

Отношение f / F используется при определении удельного расхода воздуха в аэротенке (п.3.1.9).

3.1.9. Удельный расход воздуха (q_в, м³/м³ очищаемой воды) при пневматической системе аэрации рассчитывается по формуле:

q_в = q_о ∙ (L_a-L_t) / К₁ ∙ К₂∙К_т∙К₃∙ (С_а – С_о),

где q_о – удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_п: принимается при очистке до БПК_п 15-20 мг/л равным 1,1; при очистке до БПК_п свыше 20 мг/л – 0,9;

К₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора: для мелкопузырчатых аэраторов (фильтросные пластины) принимается в зависимости от отношения площади аэрируемой зоны к площади аэротенка

f / F; для среднепузырчатой и низконапорной аэрации К₁ = 0,75 (Приложение, табл.18);

К₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора (h_а) (Приложение, табл.19);

К_т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:

К_т = 1 + 0,02 (Т_w – 20),

Здесь Т_w – среднемесячная температура воды за летний период, ⁰С;

К₃ – коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85; при наличии СПАВ принимается в зависимости от величины f / F (Приложение, табл.20), для производственных сточных вод – по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать К₃ = 0,7;

С_а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

С_а = (1 + h_а / 20,6) С_т,

здесь С_т – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным /4/;

h_а – глубина погружения аэратора, м;

С_о – средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л (принимается 2 мг/л).

3.1.10. Интенсивность аэрации (J_а, м³/(м²∙ ч)) определяется по формуле:

J_а= q_в ∙ Н / t,

где Н – рабочая глубина аэротенка, м;

t – период аэрации, ч.

Если вычисленная интенсивность аэрации свыше J_а,_max для принятого значения К₁, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если менее J_а,_min для принятого значения К₂ – следует увеличить расход воздуха, приняв J_а,_min (Приложение, табл.19).

3.1.11. Расход воздуха, подаваемого в аэротенк (H_в, м³/ч), рассчитывается по формуле:

V = q_в q_макс.ч

Необходимый напор определяется по формуле:

H_в= h + h_ф + h_дл + h_м,

где h – глубина слоя жидкости в аэротенке (h = 3,20 м);

h_ф – потери напора в фильтросных элементах (пластинах, трубах) с запасом на увеличение сопротивления во время эксплуатации h_ф = 0,70 м;

h_дл – потери напора по длине воздуховодов от воздуходувки до наиболее удаленного стояка к фильтросам, м;

h_м – потери напора на местные сопротивления в воздуховодах, м.

Суммарные потери напора на местные сопротивления и сопротивления на трение в воздуховодах не должны превышать 0,30-0,35 м, поэтому принимается h_дл + h_м = 0,35 м.

Воздуходувки подбираются в зависимости от общего напора и расчетного расхода воздуха (Приложение, табл.21).