Биохимическая очистка сточных вод

Расчёт аэротенка.

Расчёт аэротенков состоит в определении их размеров, расходов циркулирующего активного ила и воздуха. Аэротенк подбирается в зависимости от расхода и состава сточной жидкости, БПКполн. отстоенной сточной жидкости, требуемого эффекта очистки и степени использования кислорода воздуха.

Так как СосветБПК = 182.35>150 то к расчету принимаем аэротенк — вытеснитель с регенератором.

Определяем степень рециркуляции Ri, в первом приближении Ji=100, см3/г — иловый индекс.

;

аi-доза ила в аэротенке, ai=3 г/л;

Величина БПКполн воды поступающей в начало аэротенка-вытеснителя Lmix:

мг/л, Период пребывания СВ в a/t.

1,36 ч, где Len=Lmix.

Доза ила в регенераторе.

г/л;

Удельная скорость окисления:

= мг/(гМч).

max=85 мг/гМчас — максимальная скорость окисления;

Кl =33 мгБПКполн/л — константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ;

Ко=0,625 мгО2/лконстанта, характеризующая влияние кислорода;

ц =0,07 л/г — коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила;

Продолжительность окисления загрязнений:

Sзольность ила = 0.3;

Продолжительность регенерации ила.

tr=t0-tat=5.1−1,36 = 3.74 ч .

Продолжительность пребывания в системе аэротенк — регенератор.

t=(1+Ri) tat+Ritr=(1+0,43)М1,36 + 0,43 М 3.74 = 3,55 ч.

Вместимость аэротенка:

Qсреднечасовое поступление воды за период шах притока -1050м3/час (дано);

Вместимость регенератора:

Общий объем сооружения:

Для уточнения илового индекса определяется средняя доза ила в системе аэротенк-регенератор:

По формуле [53] СНиП [1] определяется нагрузка на ил:

при — 352,9 мг БПК /(г*сут) по таблице 41 СНиП [1] для ила городских СВ = 76 см/г, эта величина отличается от принятой ранее Ji= 100см/г, поэтому требуется уточнение степени рециркуляции.

мг/(гМч).

t0=6.43 ч. tr=t0-tat=6.43−1.42 = 5 ч .

t=(1+Ri) tat+Ritr=(1+0,3)М1,42 + 0,3 М 5 = 3,35 ч.

Определяется объем регенератора:

отсюда р = 3625*100/8087 = 45%,.

принимается объем регенератора — 50% (одна секция аэротенка состоит из двух коридоров);

Длина коридора аэротенка:

м.

b — ширина коридора = 6 м;

N — количество секций = 2 (должно быть не менее 2-х) [1];

n — количество коридоров в каждой секции = 2;

Н — рабочая глубина аэротенка = 4.4 м;

Принимается две секции двухкоридорного аэротенка, длиной L = 75 м. 6 ];

Прирост активного ила в аэротенке:

С — концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк =132 мг/л;

— коэффициент прироста для городских СВ= 0.3 [1 ];

АЭРАЦИЯ.

1. * Удельный расход воздуха на аэрацию:

• — удельный расход кислорода воздуха при полной биохимической очистке= 1.1мг/мг
• — коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка Приняв =0.2>к1=1.68 (табл.42 [1]);

— коэффициент, зависимый от глубины погружения аэратора ha, принимается по таблице 43 СНиП [1]:

ha =Hat — 0.3 = 4.4−0.3=4.1м K2=2.52;

kт — коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:

KT=1+0.002(Tw-20)=1+0.002(24−20)=1.08.

Т — среднемесячная температура воды за летний период =24° (дано);

— коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод = 0.85(1]; сточный вода отстойник песколовка С — растворимость кислорода воздуха в воде:

С — растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления. При Т = 24 °C и давлении 760 мм.рт.ст. С = 8.3 мг/л;

С — средняя концентрация кислорода в аэротенке = 2 мг/л [1 ];

* Интенсивность аэрации:

м3 О2/м2Мat ч Для аэротенков с регенераторами tat надлежит принимать равным t;

t — продолжительность пребывания в системе аэротенк-регенератор, t = 3,35 ч;

Найденная интенсивность аэрации входит в допустимые пределы, обозначенные в таблицах 42 и 43 СНиП [1] - от 4(для принятого значения k2) до 20 (для значения) м3/м3*час.

* Определяем расход воздуха Qair, м3/ч:

Qair = Ja*Fat = 8.27*(75*6*2)*2 = 14 886 м3/ч,.

где Fat — площадь аэротенка.

Qair = qair*Qat = 6.29*2417 =14 985 м3/ч.

Принимаем Qair = 14 985 м3/ч.

· Площадь аэрируемой зоны:

faz = 0,2*fat = 0,2*(75*6*2)*2 = 360 м².

Принимаются аэраторы АР-300М серии «Аква-Пласт». Необходимое количество аэраторов n (шт):

n = faz/Fair = 360/0,07 = 5143(шт) где fair — площадь одного аэратора,.

fair=р.d2/4=3,14*(0,3)2/4=0,07 м²;

Расход воздуха через один аэратор составит:

Jair = Qair/n = 14 985.4/5143 = 3 м3/час, что входит в допустимый диапазон 3−7 м3/час.

В соответствии с требованием СНиП/1/ число аэраторов в регенераторе и на первой половине длины зоны аэрации (в пересчете на единицу длины сооружения) принимается вдвое больше, чем на второй половине длины зоны аэрации.

· Определение требуемого давления воздуходувки Р (мПа) производится по формуле:

P = Pатм + P + Pat.

где:

• · Pатм — величина атмосферного давления, Pатм = 0,1 мПа,
• · P — потери давления в системе:

P = Pl + Pмс+ Pair.

В формуле:

• — (Pl+Pмс) — сумма потерь давления по длине и в местных сопротивлениях; рекомендуется диаметры воздуховодов подбирать так, чтобы сумма потерь (Pl+Pмс) составляла 0,003−0,0035 мПа,
• — Pair — потери в аэраторах, принимаются по таблице №; для аэратора АР-300М серии «Аква-Пласт» Pair = 0,0015−0,003 мПа;
• · Pat — давление слоя воды в аэротенке:

Pat=*g*hа, где:

• — - плотность воды, =1000 кг/м3,
• — g — ускорение свободного падения, g=9,8 м/сек2,
• — hа — глубина погружения аэратора, hа = 4.1 м;

Pat = 1000*9,8*4.1 = 40 180 Па = 0,4 018 мПа.

Тогда требуемое давление воздуходувки Р (мПа)составит:

P=0,1+0,0035+0,003+0,4 018 =0,147 МПа.

По требуемому давлению P=0,147 МПа и по расходу воздуха Qair = 14 985,4 м3/час подбираем турбовоздуходувку ТВ-200−1,4 (один рабочий и один резервный агрегат).

Расчёт вторичных вертикальных отстойников Вторичные отстойники служат для задержания активного ила, поступающего с водой из аэротенков — вытеснителей. Используем вертикальные отстойники.

Определяем гидравлическую нагрузку:

м3/(м2Мч), [1, формула 67], где коэффициент использования объёма зоны отстаивания; ;

глубина проточной части в отстойнике, м,; 3,1 м;

величина илового индекса, см3/г; см3/г;

доза ила в аэротенке, г/л;г/л;

концентрация ила в осветлённой воде, мг/л; мг/л;

м3/(м2Мч) Общая площадь зеркала воды вторичных отстойников:

м2.

— максимальный часовой приток сточных вод = 2878м/час;

Приняв радиальные отстойники диметром 24 м, с площадью зеркала одного отстойника:

Количество отстойников:

?4 шт.

Принимается 4 отстойника диаметром 24 м,.

Блок обеззараживания

Расчёт хлораторной установки.

Для уничтожения патогенных микробов и исключения заражения водоема этими микробами, сточные воды перед спуском в водоем должны обеззараживаться.

Обеззараживание производится жидким хлором (после полной очистки сточных вод).

Средний секундный расход воды на очистную станцию.

qср= Qср. сут/(24*3600) =47 000/86400 = 0.544м3/сек Общий коэффициент неравномерности Коб. макс=1.57. [1]. Тогда максимальный часовой расход:

Qмакс.ч = Qср. сут*Коб.макс/24 = 47 000*1.57/24 = 3075м3/ч Принимаем дозу хлора для дезинфекции вод Дхл=3 г/м3. Расход хлора за 1ч при максимальном расходе.

qхл = Дхл*Qмакс.ч/1000 = 3*3075/1000 = 9.22 кг/ч.

Расход хлора в сутки.

q’хл = Дхл*Qср.сут/1000 = 3*47 000/1000 = 141 кг/сут.

В хлораторной предусматривается установка двух хлораторов ЛОНИИ-100К. Один хлоратор рабочий, а другой — резервный.

Определим, сколько баллонов-испарителей необходимо иметь для обеспечения полученной производительности в 1 ч:

nбал = qхл/Sбал = 9.22/0.7 = 14,.

где Sбал = 0.7 кг/ч — выход из одного баллона (см. табл. 5.1. [2]).

Принимаем баллоны вместимостью 40л, содержащие 50 кг жидкого хлора.

Всего за 1 сутки будет использоваться 141:50=2.8 баллона. Таким образом, в момент начала работы установки, когда на весах будет установлено 12 баллонов, запас хлора будет достаточен для работы в течение 12:2.8 = 5 суток При выработке газа из шести баллонов на одних весах запас хлора будет достаточен для работы в течении 6:2.8 = 3 суток Хлордозаторная обеспечивается подводом воды питьевого качества с давлением не менее 0.4 МПа и расходом.

Q = qхл/qв = 9.22*0.4 = 3.68 м3/ч, где qв = 0.4 м3/кг — норма водопотребления, м3 на 1 кг хлора.

Хлорная вода для дезинфекции сточной воды подается перед смесителем. Принимаем смеситель типа «лоток Паршаля» с горловиной шириной 300 мм.

Контактные резервуары

Резервуары предназначены для обеспечения контакта хлора со сточной водой. Продолжительность контакта надо принимать 30 мин [1] в час максимального притока. Контактные резервуары проектируются по типу горизонтальных отстойников.

Объем резервуаров:

Тпродолжительность контакта сточной воды с хлором = 30 мин;

При скорости движения сточных вод в контактных резервуарах V = 10 мм/с, длина резервуара составит:

Площадь поперечного сечения:

При глубине Н = 2.8 м и ширине каждой секции b = 6 м число секций.

n = w/(b*H) = 85.4/(6*2.8) = 5,1.

Фактическая продолжительность контакта воды с хлором в час максимального притока воды Т = Vк.р./Qмакс.ч = n*b*H*L/Qмакс.ч=5*6*2.8*18/3075=0.5 ч = 30 мин.

Расчёт аэробного стабилизатора.

На стабилизацию подается смесь сырого осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила из вторичных отстойников. Стабилизация осуществляется в сооружениях, типа аэротенков.

1. Определим количество сырого осадка и избыточного ила по сухому веществу:

Расход осадка (считая по сухому веществу):

— средняя концентрация загрязнений общего потока по взвешенным веществам = 290.3 мг/л;

Э — эффект задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках = 0.51;

К — коэффициент, учитывающий увеличения объема осадка за счет крупных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализа = 1.1;

— суточный приток сточных вод — 47 000 м/сут;

Расход избыточного активного ила (считая по сухому веществу):

n — коэффициент, увеличение и неравномерность прироста активного ила в процессе очистки = 1 .15;

atвынос активного ила из вторичных отстойников =15 мг/л;

2. Количество сырого осадка и изб. ила по беззольному (органич.)веществу:

Расход беззольного вещества осадка:

— гигроскопическая влажность сырого осадка, принимаемая = 5%;

— зольность сухого вещества сырого осадка, принимаемая = 35%;

Расход беззольного вещества избыточного активного ила:

Вг' - гигроскопическая влажность избыточного активного ила = 5%;

— зольность сухого вещества активного ила = 30%;

4. Количество осадка и ила по объему смеси фактической влажности Расход сырого осадка:

• — влажность сырого осадка из первичных отстойников = 95%;
• — плотность осадка = 1 г/см3;

Расход избыточного активного ила:

— влажность активного ила, выходящего из вторичных отстойников = 99.3%;

— плотность активного ила = 1 г/см3;

• 4. Общий расход сырого осадка и избыточного активного ила:
  • * по сухому веществу:
  • * по беззольному веществу:
  • * по расходу смеси фактической влажности:
• 5. Общая влажность смеси (осадка):

6. Средняя зольность абсолютно сухого вещества смеси:

Расчет сооружений стабилизации и уплотнения.

1. Объем аэробного стабилизатора.

Was=V см*tas =1253*7=8771м3.

где tas — продолжительность аэробной стабилизации смеси сырого осадка и избыточного активного ила следует принимать по СНиП [ 1, п. 6.365] tas =7суток.

В качестве аэробного стабилизатора используется сооружение типа аэротенков стабилизатора, длина коридора:

Приняты 2 секции аэробного стабилизатора. Размеры каждой секции L*B*H=(75*7*4.4)2=4385 м3. Площадь зеркала осадка L*B=75*7*2=1050 м2. Фактический объем аэробного стабилизатора Was=4620*2=8771м3, общая площадь зеркала осадка Fas=1050*2=2100м2.

2. Расход воздуха на стабилизацию:

Qas=qas*Was=1,5*8871 =13 306.5 м3/час.

qasрасход воздуха для аэробной стабилизации принимаем в зависимости от влажности осадка [1 п. 6.366]Рсмеси=98,7% => qas =1,5м3/час*м3.

3. Интенсивность аэрации:

Jas=.

что соответствует требованиям СНиП /1/.

4. Объем уплотнителя стабилизированного осадка:

Wу=V см*Тупл/24,.

где Vсм — суточное количество осадка и ила по объему смеси фактической влажности м3/сут. Тупродолжительность уплотнения осадка, по СНиП/1/, П. 6.367 Ту?5 Ч.

Wу=V1 см*Тупл/24=1253*5/24=261 м3.

Принимаем 2 уплотнителя, каждый размером L x B x H=4.2×7×4.4=130,5 м³.

5. Объем уплотненного осадка при влажности уплотненной смеси (по п. 6.367 /1/):

Ру=97,5%.

Vу.

6. Расход иловой воды.

Qил. воды=Vсм-Vу=1253−651.56 м3/ сут.

5. Расчет количества реагентов для кондиционирования Для механического обезвоживания применяются вакуум-фильтры. Для эффективного обезвоживания на вакуум-фильтрах осадки надо предварительно обработать химическими реагентами, что позволит укрупнить мелкодисперсные и коллоидные частицы и перевести часть связанной влаги в свободное состояние.

В качестве реагентов при коагулировании осадков следует применять хлорное железо и известь в виде 10% раствора. Добавка извести после введения хлорного железа. Расход хлорного железа по чистому FеС13:

=640 кг/сут.

• — масса сухого вещества = 15.35т/сут;
• — доза чистого хлорного железа = 4,2% массы сухого вещества осадка[1].

При содержании чистого хлорного железа в товарном продукте 60% расход товарного реагента составит 1067 кг/сут.

Расход активной извести:

=2140 кг/сут.

— доза активной извести = 14% массы сухого вещества осадка;

При содержании чистого хлорного железа в товарном продукте 70% расход товарного реагента составит 3057 кг/сут.

Смешение реагентов с осадком следует предусматривать в смесителях.

Вакуум-фильтры

Рабочая площадь вакуум-фильтров:

q — часовая пропускная способность вакуум-фильтра по сухому веществу осадка = 25кг/м2*час[1];

Т — время работы вакуум-фильтров в сутки = 24 часа;

Принимается один рабочих и один резервный вакуум-фильтра марки БОУ-40−3 с площадью фильтрующей поверхности каждого 40 м².

Расход кека:

— влажность кека = 80%[1].

Расход образующегося фильтрата (фугата):

Резервные иловые площадки.

При проектировании механического обезвоживания осадка надо предусматривать аварийные иловые площадки на 20% годового количества осадка. Полезная площадь иловых площадок:

Т — время подсушивания = 365 дней;

k — климатический коэффициент, для Иркутска = 1 [1];

q — нагрузка на иловые площадки на естественном основании =1.5[1].

Принимается 6 карты по 6400 м³ каждая и размерами 81*81 м.

Площадь иловых площадок следует проверять на намораживание.

Высота слоя намораживания:

Т| - продолжительность периода намораживания = 70 дней;

kкоэффициент, учитывающий, что 80% площади иловых площадок отводится под намораживание;

kкоэффициент, учитывающий, что часть влаги из осадка при намораживании фильтруется и испаряется =0,7−0,8;

Расчет илопроводов

Параметры работы самотечных илопроводов, при влажности осадка P > 98%, назначаются как для сточных вод.

Минимальная допустимая скорость в напорном илопроводе при влажности ила 98,7% принимаем как для сточной воды (табл. 17 СНиП /1/).

Ил из одного отстойника выпускается под гидростатическим давлением по трубе d=450 мм со V=1,13 м/с с i=0,004 расходом qи=178.5 л/сек Ил, накопленный в отстойнике за 2 часа, будет удален за время:

t.

При удалении через 1 час — продолжительность удаления составит 15 мин.

При условии автоматизации процесса такой режим удаления ила удобен, хотя может быть принят и другой режим: например, одновременное удаление ила из всех отстойников.

2. Самотечный участок илопровода для транспортирования ила (циркуляционного и избыточного) из вторичного отстойника в приемный резервуар насосной станции.

Для перехода от напорного режима транспортирования осадка к самотечному предусматривают колодец — гаситель избыточного напора. Параметры работы самотечного илопровода назначаются по расходу ила и условия самоочищения ().

Наполнение h/d=0,75.

d=500 мм.

V=1.12 м/сек.

q=178.50 л/сек.

i=0,003.

?h=1,2*i*l=1,2*209*0,003=0.752 м.

l= 209 м.

3. Напорный илопровод смеси сырого осадка и избыточного ила от насосной станции до аэробного стабилизатора.

Количество сырого осадка и избыточного ила по объему смеси фактической влажности Vo+Vn=153+1100=1253 м3/сут=52.2 м3/ч=14.5 л/сек Откачка производится периодически по мере накопления осадка в приемном резервуаре.

Режим откачки определяется по таблицам Лукиных.

d=150 мм.

V=0,85 м/сек (см. табл. 17 /1/).

q=15л/сек.

4. Трубопровод отвода из илоуплотнителя под гидростатическим давлением стабилизированной и уплотненной смеси осадка и ила.

Продолжительность уплотнения назначается не более Т у= 5 ч.

Общий объем уплотненной смеси, накопившейся за 5 часов.

Vу5.

в одном илоуплотнителе — 68 м³.

Отвод производится периодически не реже одного раза за 5 часов в режиме:

d=450 мм.

V=1,13 м/сек (см. табл. 17 /1/).

q=178.5 л/сек.

i=0,004.

?h=1,2*i*l=1,2*14*0,004=0,144 м.

l= 14 м Осадок, накопившейся в одном уплотнителе за 5 часов, может быть отведен за время t=6.35 мин.

5. Самотечный участок отвода стабилизированного и уплотненного сырого осадка и ила в приемный резервуар блока механического обезвоживания.

d=500 мм.

V=0,94 м/сек (см. табл. 17 /1/).

q=178.5л/сек.

i=0,003.

?h=1,2*i*l=1,2*175*0,003=0,63 м.

l=150 м.

h/d=0,75.