Расчет сооружений биологической очистки

В блок биологической очистки входят следующие сооружения:

биофильтры или аэротенки;

вторичные отстойники.

Примеры расчетов сооружений биологической очистки приведены в [11].

Расчет аэротенков

Аэротенки-вытеснители следует принимать при отсутствии залповых поступлений токсичных веществ, т. е. при отсутствии в схеме канализации промпредприятий, которые могут сбросить токсичные вещества и при сравнительно равномерном поступлении сточных вод (малые максимальные коэффициенты общей неравномерности).

В остальных случаях целесообразнее применять аэротенки-смесители, биотенки.

Для малых очистных сооружений (производительностью до 1400 м³/сут) целесообразно применение аэротенков на полное окисление, аэротенков-отстойников.

В случае наличия в сточных водах веществ имеющих значительные различия в скорости окисления, что характерно для некоторых видов производственных сточных вод, следует принимать двухступенчатые аэротенки.

Если в аэротенки поступает сточная вода, имеющая концентрацию загрязнений по взвешенным веществам 150 мг/л и более, следует принимать аэротенки с регенераторами.

При расчете аэротенков различных видов следует использовать [12].

Для очистки любого количества бытовых сточных вод рекомендуются аэротенки-вытеснители коридорного типа: при БПК_полн > 150 мг/л — с регенераторами; при БПК_полн < 150мг/л — без регенераторов.

Продолжительность аэрации в аэротенке (ч):

(38).

где a_i — доза ила в аэротенке, г/л, рекомендуется принимать исходя из технологии работы аэротенков-вытеснителей a_i = 1,5 г/л; L_en — величина БПК_полн сточных вод, поступающих в аэротенк, мг/л; L_eх — расчетная величина до которой в процессе очистки необходимо снизить БПК_полн, мг/л.

Степень рециркуляции активного ила R_i в аэротенке рассчитываем по формуле:

(39).

где J_i — иловый индекс, см³/г, 100?150 см³/г рекомендуется принимать для хорошо оседающего ила бытовых сточных вод.

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

Определяем дозу ила в регенераторе (г/л) по формуле:

(40).

Определяем удельную скорость окисления органических загрязнений в мг/(г· ч):

(41).

где _max — максимальная скорость окисления, 85 мг· БПК_полн/(г·ч); C₀ — концентрация растворенного кислорода в аэротенке, 2 мг/л; K_l — константа, характеризующая свойства, органических загрязняющих веществ, 33 мг· БПК_полн/л; К₀ — константа, характеризующая влияние кислорода, 0,625 мг· O₂/л; - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, 0,07 л/г. Данные приняты по [4:табл.40] и являются постоянными для городских сточных вод.

Определяем общее время (ч) пребывания стоков в аэротенке-регенераторе при зольности активного ила S = 0,3 по формуле:

(42).

Определяем продолжительность регенерации t_r по формуле:

. (43).

Объем аэротенка, м³, равен:

(44).

где q — расчетный расход сточных вод, м³/ч.

Вместимость аэротенков определяется по среднечасовому поступлению воды за период аэрации в часы максимального притока.

Объем регенератора равен.

. (45).

Общий объем аэротенков с регенераторами:

. (46).

Перед подбором аэротенков необходимо определить процент от общего объема сооружения, отводимого под регенератор.

Согласно [4], следует принимать не менее двух секций аэротенка, обе рабочие. Одновременно необходимо обеспечивать мобильность работы аэротенков на случай аварии или текущего ремонта. Максимальное число секций может быть 8?10 секций. При подборе числа секций необходимо учитывать технологию строительства, удобство эксплуатации ОС, протяженность распределительных и сборных лотков. Задаваясь количеством секций аэротенка, принимаем по [5:табл.27.7] его типовой проект с шириной одного коридора b (м), шириной секции B (м), глубиной Н (м). Длина аэротенка равна:

(47).

где W₁ — объём одной секции, м³.

Длина аэротенка должна быть кратна 3м — длине типовой панели при индустриальных методах строительства.

Определение расхода воздуха, подаваемого в аэротенк, производится по формуле:

(48).

где q_air — удельный расход воздуха, м³/м³ очищаемой воды.

При пневматической системе аэрации (аэраторы — фильтросные пластины) удельный расход воздуха определяется по формуле:

(49).

где q_о — удельный расход кислорода воздуха, мг/мг· БПК_полн, принимаемый при очистке до БПК_полн равной 15?20 мг/л — 1,1; при очистке до БПК_полн свыше 20 мг/л — 0,9; К₁ — коэффициент, учитывающий тип аэратора, при пневматической аэрации зависит от отношения площади зоны аэрации к площади аэротенка f_ar/f_at по [4: табл. 42]; при среднепузырчатой и низконапорной аэрации К₁=0,75; К₂ — коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов h_а по [4: табл. 43]; К₃ — коэффициент качества воды; для городских сточных вод 0,85; при наличии СПАВ принимается в зависимости f_ar/f_at пo [4: табл.44]; К_Т — коэффициент, учитывающий температуру сточных вод,.

; (50).

Т — среднемесячная температура воды за летний период, °С; С_а — растворимость кислорода в воде аэротенка, мг/л,.

; (51).

С_Т — растворимость кислорода в воде по справочным данным, мг/л,; h_а — глубина погружения аэратора, м, для пневматических аэраторов равна глубине аэротенка Н (м).

Напор воздуходувок определяем по формуле:

(52).

где h_a — глубина слоя воды, которую необходимо преодолеть воздуху при выходе из аэратора, равна глубине аэротенка, м; h_Ф — потери напора в аэраторах (фильтросах), принимаются с учетом увеличения сопротивления фильтросов во время эксплуатации 0,7 м; (h_Л + h_М) — потери напора по длине воздуховодов от воздуходувки до наиболее удаленного стояка к фильтросам, принимаются ориентировочно 0,3?0,5 м; h_З — запас напора на неучтенные потери, принимается 0,1 м.

Расчетное давление воздуходувок (МПа) определяют по формуле.

. (53).

Подбираем воздуходувки с учетом расхода воздуха на нужды станции, который по опыту эксплуатации очистных сооружений водоотведения можно принять равным 10% от расчетного расхода Q_о (м³/ч). Марку воздуходувок и их количество принимаем по [5: табл.28.1].