Расчет сооружений стабилизации осадков

4.2.1. Анаэробное сбраживание в метантенках.

Расход осадка из первичных отстойников (по сухому веществу) (О_сух, т/сут) определяется по формуле:

О_сух = b_общ ∙ Э ∙ К ∙ q_ср.сут. / (1000 ∙ 1000 ∙ 100),

где b_общ – концентрация взвешенных веществ в сточной воде до отстаивания, г/м³;

Э – эффект задерживания взвешенных веществ в первичных отстойниках: Э = 50 %;

К – коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвеси, не улавливаемых при отборе проб для анализа: К = 1,1-1,2;

Расход избыточного активного ила (U_сух, т/сут) определяется по формуле:

U_сух = Р_i ∙ n ∙ q_ср.сут. / (1000 ∙ 1000),

где Р_i – прирост активного ила, мг/л (3.1.7);

n – коэффициент, учитывающий неравномерность прироста ила в процессе очистки: n = 1,3.

Расход беззольного вещества сырого осадка (О_без, т/сут):

О_без = О_сух ∙ (100 – В_г) ∙ (100 – З_ос) / 100 ∙ 100,

где В_г – гигроскопическая влажность сырого осадка: принимается 5-6 %;

З_ос – зольность сухого вещества сырого осадка: в среднем З_ос = 27 %.

Расход беззольного вещества избыточного активного ила (U_без, т/сут):

U_без = U_сух ∙ (100 – В_г) ∙ (100 – З_ил) / 100 ∙ 100,

где В_г – гигроскопическая влажность ила: принимается 5-6 %;

З_ил – зольность сухого вещества активного ила: в среднем З_ил = 25 %.

Расход сырого осадка (V_ос, м³/сут) рассчитывается следующим образом:

V_ос = О_сух ∙ 100 / (100 – Р_ос) ∙ ρ_ос,

где Р_ос – влажность сырого осадка: Р_ос = 94 %;

ρ_ос – плотность сырого осадка: принимается 1 т/м³.

Расход избыточного активного ила (V_ил, м³/сут) рассчитывается следующим образом:

V_ил = U_сух∙ 100 / (100 – Р_ил) ∙ ρ_ил,

где Р_ил – влажность уплотненного активного ила: Р_ил = 97,3 %;

ρ_ил – плотность уплотненного активного ила: принимается 1 т/м³.

Общий расход смеси, загружаемой в метантенк (V_общ, м³/сут):

V_общ = V_ос + V_ил

Средняя влажность смеси:

Р_см = 100 ∙ (1 – (О_сух + U_сух) / (V_ос + V_ил))

Объем метантенка (W, м³) рассчитывается по формуле:

W = V_общ ∙ 100 / d,

где d – суточная доза загрузки осадка, % (Приложение, табл.30).

Так как в сточных водах содержатся повехностно-активные вещества (ПАВ), суточная доза загрузки проверяется по формуле:

d = 10 ∙ g / С ∙ (100 – Р),

где g – предельная допустимая загрузка ПАВ на единицу рабочего объема метантенков в сутки, г/м³: принимается 40 – для алкилбензолсульфонатов с прямой алкильной цепью; 85 – для других “мягких” и промежуточных анионных ПАВ; 65 – для анионных ПАВ в бытовых сточных водах;

Р – влажность загружаемого осадка, %;

С – содержание ПАВ в сухом осадке, мг/л (Приложение, табл. 31). Например: при исходной концентрации ПАВ в сточной воде С = 10 мг/л, С = 9 мг/л – в осадке из первичных отстойников; С = 5 мг/л – в избыточном активном иле; С = ((9 ∙ О_сух) + (5 ∙ О_сух)) / (О_сух + О_сух).

После проверки принимается меньшее значение дозы суточной загрузки.

Выбирается типовой проект и количество метантенков с общим полезным объемом W, м³ (Приложение, табл. 32).

Распад беззольного вещества загружаемого осадка (y, %) определяется по формуле:

y = а – n ∙ d,

где а – максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка, %, определяемое по формуле:

y = (0,92 ∙ С_ж + 0,62 ∙ С_у + 0,34 ∙ С_б) / 100,

где С_ж, С_у и С_б – соответственно содержание жиров, углеводов и белков, г на 1 г беззольного вещества осадка.

При отсутствии данных о химическом составе осадка величина а принимается: для осадков из первичных отстойников – 53 %; для избыточного активного ила – 44 %; для смеси осадка с активным илом:

а = (53 ∙ О_без + 44 ∙ U_без) / (О_без + U_без);

n – коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания (Приложение, табл.33);

d –доза загружаемого осадка, %.

Выход газа на 1 м³ загружаемого осадка и его состав при термофильном и мезофильном сбраживании принимается одинаковым и определяется по формуле:

Q_г = y ∙ (100 – P_см) ∙ (100 – З) / (1000 ∙ρ),

где y - распад беззольного вещества загружаемого осадка, %;

P_см – влажность смеси, загружаемой в метантенк, %;

ρ – плотность газа: ρ = 1 кг/м³;

З – зольность сухого вещества осадка (при отсутствии опытных данных принимается: для сырого осадка 27-30, для активного ила 20-25 %). Зольность загружаемой смеси:

З = (28 ∙ О_сух + 22 ∙ U_сух) / (О_сух + U_сух)

Общий выход газа составит:

Г_общ = Q_г ∙ V_общ

Вместимость мокрых газгольдеров рассчитывается на 2-4-часовой выход газа:

W_газ = Г_общ ∙ 3 / 24

Основные данные по газгольдерам приведены в Приложении, табл.34.

Влажность осадка, выходящего из метантенков, определяется по формуле:

Р_м = 100 – ((100 – Р_см) ∙ (100 – З) ∙ (100 – y)) / 10 000

4.2.2. Аэробная стабилизация.

Стабилизации может подвергаться сырой осадок из первичных отстойников и избыточного активного ила из вторичных отстойников или илоуплотнителей. Рекомендуемая влажность уплотненного активного ила, подаваемого в стабилизатор, - 98 %.

Время стабилизации смеси при расчетной температуре t определяется по формуле:

Т = Т₂₀∙ 1,08^(20-^t⁾ = (2,09 + 9,22 ∙ lg(В + 1)) ∙ 1,08^(20-^t⁾,

где Т ,Т₂₀ – соответственно время стабилизации смеси при температуре расчетной (10⁰С) и 20⁰С, сут.;

В – отношение расходов сырого осадка и избыточного активного ила по сухому веществу (п.4.2.1):

В = О_сух / U_сух

Необходимый объем стабилизатора (W, м³) рассчитывается по формуле:

W = Т ∙ V_общ,

где V_общ- расход смеси сырого осадка и избыточного активного ила:

V_общ = V_ос + V_ил,

где V_ос – расход сырого осадка (п.4.2.1);

V_ил – расход избыточного активного ила:

V_ил = U_сух∙ 100 / (100 – Р_ил) ∙ ρ_ил,

где Р_ил – влажность неуплотненного или уплотненного активного ила;

В качестве стабилизатора используется аэротенк-вытеснитель (Приложение, табл.17).

Длина секции аэротенка рассчитывается по формуле:

l = W / n ∙ n_к ∙ b_к∙ h_к,

где n – число секций аэротенка;

n_к – число коридоров аэротенка;

b_к – ширина коридора, м;

h_к – рабочая глубина аэротенка, м.

Удельный расход воздуха, подаваемого в стабилизатор на 1 кг беззольного вещества осадка (q_в, м³/кг), определяется по формуле:

q_в = 1000 ∙q_см / К₁ ∙ К₂∙К_т∙К₃∙ (С_а – С_о),

К₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора: К₁ = 1,34 (Приложение, табл.18);

К₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора (h_а): К₂ = 2,92 (Приложение, табл.19);

К_т – коэффициент, учитывающий температуру смеси, следует определять по формуле:

К_т = 1 + 0,02 ∙ (Т_w – 20),

Здесь Т_w – среднемесячная температура воды за летний период, ⁰С: Т_w = 18⁰С;

К₃ – коэффициент, учитывающий отношение скорости переноса кислорода в иловой смеси к скорости переноса его в чистой воде: К₃ = 0,59 (Приложение, табл.20);

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 стабилизаторе, мг/л (принимается 1-2 мг/л).

где q_о – удельный расход кислорода воздуха, кг на 1 кг беззольного вещества: для активного ила q_и = 0,2-0,3; для сырого осадка q_ос = 1,0-1,2; для смеси:

q_см = (q_и + q_ос ∙ В₁) / (1 + В₁),

где В₁ = О_без / U_без (п.4.2.1).

Часовой расход воздуха (q_вч, м³/ч):

q_вч = q_в(О_без + U_без) ∙ 1000 / 24

Распад беззольного вещества в процессе стабилизации y = 20-40%.

Влажность стабилизированного осадка (Р_ст,%) рассчитывается по формуле:

Р_ст = 100 – ((100 – Р_см) ∙ (100 – З) ∙ (100 – y)) / 10 000,

где Р_см – влажность смеси сырого осадка и активного ила, поступающей в стабилизатор (п.4.2.1):

Р_см = 100 ∙ (1 – (О_сух + U_сух) / (V_ос + V_ил))

З – зольность смеси сырого осадка и активного ила, поступающей в стабилизатор (п.4.2.1):

З = (28 ∙ О_сух + 22 ∙ U_сух) / (О_сух + U_сух)

Объем уплотнителей стабилизированного осадка рассчитывается по формуле: