Расчет биохимической очистки сточных вод

Биохимически  очищенные стоки после вторичных  радиальных отстойников поступают  в аэротенки II ступени. На II ступени применяются аэротенки-вытеснители с регенераторами.

Для пополнения биогенных элементов в аэротенки  II ступени подаются хозфекальные стоки АО «Башгазавтоматика» в количестве 12 м³/час.

В аэротенки  подается воздух. Удельный расход воздуха  регулируется по результатам лабораторного  анализа в зависимости от содержания кислорода. Процессы, происходящие в  аэротенках II ступени, аналогичны процессам, происходящим в аэротенках I системы. После аэротенков II ступени сточные воды по самотечным трубопроводам направляются в третичные радиальные отстойники (ТРО).

ТРО предназначены  для отстоя стоков и представляют собой железобетонные конструкции  цилиндрической формы. Время отстоя до 4,65 часов. Осевший активный ил удаляется  при помощи илососов, представляющих собой систему движущихся сосунов. Активный ил под действием гидростатического  давления поступает в горизонтальную трубу, уложенную под отстойником. Уловленный активный ил из ТРО откачивается эрлифтами в распределительный  иловый канал регенераторов аэротенков II ступени.

Избыточный  активный ил откачивается эрлифтом и  по трубопроводу поступает в приемную камеру иловой насосной, затем откачивается насосами на аэротенки I ступени или выводится на иловые площадки насосами.

Эрлифты представляют собой вертикальные металлические  трубы, в низ которых подается воздух, который распределяется и  измельчается по трубе дырчатыми  рассекателями. Плотность образующейся в эрлифте воздушно-водяной смеси  значительно меньше плотности воды, в результате чего смесь поднимается  по трубе над уровнем воды.

Биохимически  очищенные стоки после ТРО  по трубопроводу поступают в приемную емкость, откуда затем подаются насосом  во флотаторы.

В случае ухудшения очистки стоков на флотации предусмотрено применение полиэлектролита  ВПК-402 вязкостью не менее 2 сСт, рН = 5-8.

Равномерное распределение сточных вод по объему флотационной камеры производится с помощью вращающегося водораспределительного механизма, находящегося в нижней части  флотационной камеры. Вращение водораспределительного механизма происходит за счет реактивной струи, истекающей из сопел сточной жидкости. При входе сточных вод во флотационную камеру происходит резкое падение давления, в результате чего происходит выделение из сточной воды воздуха. Выделяющиеся из воды мелкие пузырьки воздуха устремляются вверх, увлекая с собой хлопья вынесенного активного ила и механические примеси, и образуют пенообразный слой на поверхности флотатора. Пена с поверхности флотаторов собирается лопастями пеносборного механизма в пеносборный лоток и отводится по трубопроводу в приемную емкость, откуда насосами на ПРО или на буферные пруды.

Очищенные стоки отводятся из отстойной  зоны флотатора по всему периметру  через отверстия и переливаются в отводящий водокольцевой лоток  и далее в емкость, из которой  они отводятся в биологический  пруд доочистки (БПД).

Промстоки, пройдя очистку на сооружениях установки  БОС и флотации, поступают по трубопроводу в пруды биологической доочистки. Пруды биологической доочистки  состоят из 5 карт. В биологическом  пруду доочистки происходит естественное насыщение воды кислородом и доокисление  органических загрязнений. Далее очищенные  стоки из распредкамеры сбрасываются в р.Белая.

Иловые  площадки предназначены для сбора, накопления и уплотнения избыточного  активного ила в естественных условиях.

 

 

 

 

2 Расчет  материального баланса

2.1 Смеситель №1

В смесителе  смешиваются химически загрязненные стоки:

- химзагрязненные  (кислые) стоки нефтехимических производств  СЖК АО «Башнефтехим» в количестве  105 м³/час по трубопроводу Ду-400мм;

- химзагрязненные  (щелочные) стоки зоны №4 АО  «Башнефтехим» в количестве 300 м³/час.

 

2.2 Усреднитель

Из смесителя  химзагрязненные стоки поступают в усреднитель.

Сюда  же поступают:

      а) промстоки производства ВЖС  зоны №3 АО «Башнефтехим» в  количестве 37 м³/час;

      б) промстоки нефтеперекачивающей  станции «Черкассы» в количестве 15 м³/час.

      В усреднителях происходит взаимная  нейтрализация и окисление легкоокисляемых  органических загрязнений кислородом  воздуха, подаваемым от воздуходувной  станции по трубопроводу.

 

2.3 Первичные радиальные отстойники (ПРО)

Для отделения сточных вод от шлама стоки направляются в первичный  радиальный отстойник (ПРО).

Концентрация механических примесей, поступающих со сточными водами в  ПРО определяется по уравнению:

,

где Q_i – приход сточных вод по i-му потоку

q_i – количество загрязнения в i-ом потоке

Вынос взвеси из первичных отстойников  при коэффициенте осветления 50% составляет:

Количество выносимого шлама влажностью 94% составляет:

 

Приход:                                                   Расход:

- Стоки с усреднителя:                           - шлам 94% влажности: 0,365 м³/ч

           457 м³/ч               - осветленная жидкость:

457-0,373=456,62 м³/ч

 

2.4 Шламонакопитель

Далее стоки  направляются в смеситель, а шлам – в шламонакопитель

Приход:                                                   Расход:

шлам 94% влажности                           - шлам 85% влажности:

0,373 м³/ч     0,373-0,03=0,343 м³/ч

           - осветленная жидкость:

0,373*0,09=0,03 м³/ч

 

2.5 Камера гашения

Приход:                                                  

стоки – 456,62 м³/ч

осветленные стоки со шламонакопителя – 0,03 м³/ч

 

2.6 Смеситель №2

В смеситель  №2 поступают осветленные стоки из ПРО, прошедшие через камеру гашения.  Сюда также поступают:

а) промстоки  зоны №3 АО «Башнефтехим» и стоки  ТЭЦ-4 (1260 м³/ч);

б) условно-чистые стоки зоны №4 АО «Башнефтехим» (600 м³/ч);

в) стоки  ЭЛОУ (360 м³/ч);

г) хоз.фекальные стоки АО «Башнефтехим» и стоки ТЭЦ-4 (90 м³/ч).

Таким образом, общее количество стоков, поступающих  в смеситель №2, составляет:

456,62+1260+600+360+90 = 2766,62 м³/час или 66398,88 м³/сут.

Стоки смешиваются с биогенными добавками.

Суточная  потребность в фосфоре n_P - 3 мг/л по чистому веществу.

На 66398,88 м³/сут стоков потребуется (3*66398,88)=199,19 кг/сут фосфора. Фосфор поступает в сточные воды в виде раствора суперфосфата Са(Н₂РО₄)_2. Суточная потребность в суперфосфате :

, кг/сут.

где 252 г/моль – молекулярный вес суперфосфата;

31 г/моль  – молекулярный вес фосфора.

Суточная  потребность в азоте  n_N - 15 мг/л по чистому веществу.

На 66398,88 м³/сут стоков потребуется (15*66398,88)=995,98 кг/сут азота. Азот поступает в сточные воды в виде аммиачной селитры NH₄NO₃ Суточная потребность в аммиачной селитре :

, кг/сут.

где 80 г/моль – молекулярный вес аммиачной селитры;

14 г/моль  – молекулярный вес азота.

Коэффициент активной части биогенных добавок 0,6. Соответственно суперфосфата и аммиачной селитры потребуется :

    и   

 

Суперфосфата и аммиачная селитры поступают в смеситель в виде 10%-ных растворов:

Q_{р-ра Ca(H2PO4)2}=12972,5 кг/сут = 12,97 м³/сут = 0,54 м³/час;

Q_{р-ра NH4NO3}= 45593,8 кг/сут = 45,59 м³/сут = 1,90 м³/час.

 

Таким образом  материальный баланс смесителя №2:

Приход:      Расход:

стоки - 2766,62 м³/час    стоки с биогенными добавками

биогенные добавки – 2,44 м³/час    2845,66 м³/час

 

2.7 Аэротенк 1 ступени

 

В аэротенке 1 ступени происходит окисление органических соединений микроорганизмами активного ила или при интенсивной аэрации.

Расход  воздуха 30 м³на 1м³ стоков. На регенерацию ила расходуется 60% от общего количества воздуха, поступающего в аэротенк.

Количество  активного ила, поступающего в аэротенк, составляет 70% от поступающих стоков:

Q=0,7*2681,62=1877,13 м³/час  или 45051,21 м³/сут

Концентрация  взвешенных веществ на входе в  аэротенк составляет среднее значение по потокам, поступающим в аэротенк 1 ступени:

БПК₂₀ принимается равным БПК_полн. L_а – БПК поступающей воды.

Прирост активного ила:

П_р=0,7×(0,8×В+0,3×L_a) , мг/л

П_р = 0,7*(0,8*71,30+0,3*624,46)=245,07 мг/л

Количество  избыточного активного ила по сухому веществу:

И_сух.=(П_р×1,2×Q)*10^-6 , т/сут

И_сух.=(245,07 ×1,2×2766,60×24)*10^-6= 19,52 т/сут

Количество  избыточного активного ила влажностью W=99,2% и удельным весом 1,1 т/м³:

, м³/сут

Таким образом, материальный баланс аэротенка 1-ой ступени:

Приход:       Расход:

стоки со смесителя №2 - 2766,62 м³/час          стоки во вторичные отстойники

активный  ил м³/сут - 1863,45 м³/час     4722,49 м³/час                         

прирост активного  ила  - 92,42 м³/час                         

 

2.8 Вторичные отстойники

Предназначены для отделения очищенной воды от активного ила.

Приход:          Расход:

- активный ил:        - стоки в аэротенк II ступени:

1863,45+92,42=1955,87 м³/час     2766,62 м³/час

- стоки: 2766,62 м³/час     - возврат активного  ила:

(доля  циркулирующего ила

  α=0,6 расхода сточных вод)

2766,62*0,6=1659,97 м³/час 

             - активный ил на площадки:

1955,81-1659,97=295,89 м³/ч

 

2.9 Иловая площадка с аэротенка  I ступени

Активный ил из радиальных отстойников м³/сут

Влажность поступающего ила 99,2%. Влажность уплотненного ила 96%.

Приход:                                                    Расход:

- ил из ПРО – 295,89 м³/ч   - уплотненный осадок: 295,89-9,46=286,43 м³/ч

- иловая  вода: 295,89·0,032=9,46 м³/ч

2.10 Аэротенк II ступени

В аэротенк II ступени поступают стоки из ВРО в количестве 2662,08 м³/час, а также сюда поступают хоз.-фекальные стоки АО «Башгазавтоматика» в количестве 14 м³/час.

Расход  воздуха 20 м³/м³ стоков.

На регенерацию  активного ила расходуется 60% воздуха.

Количество  активного ила, поступающего в аэротенк, составляет 70% от поступающих стоков.

Q=0,7*(2766,62+16)=1947,83 м³/ч

Концентрация  взвешенных веществ в стоках после  ВРО снижается на 50%:

В’=0,5·71,30=35,65 мг/л

В аэротенке  II ступени содержание мех. примесей составляет:

БПК в  аэротенке I ступени снижается на 70%:

БПК в  ВРО снижается еще на 20%:

 

В аэротенке  II ступени среднее значение БПК сточных вод с учетом хоз.-фекальных стоков АО «Башгазавтоматика» составляет:

Прирост активного ила и количество избыточного активного ила по сухому веществу рассчитывается аналогично п. 2.7.

Прирост активного ила:

П_Р=0,7∙(0,8∙В+0,3∙L_a)=0,7∙(0,8∙35,79+0,3∙149,87)=51,51 мг/л

Количество  избыточного активного ила по сухому веществу:

И_сух.=(П_Р∙1,2∙Q)∙10^-6=(51,51∙1,2∙2782,62∙24)·10^-6=4,12 кг/сут

Количество  избыточного активного ила влажностью W=99,2% и удельным весом 1,1 т/м³:

Материальный баланс аэротенка II ступени:

Приход:                                                      Расход:

- стоки в аэротенк: 2782,62 м³/ч                          -  стоки из аэротенка:

- активный ил: 1947,83 м³/ч      4749,99 м³/ч

- прирост активного ила: 19,54 м³/ч

 

2.11 Третичный радиальный отстойник

Возврат активного ила в аэротенк II ступени составляет 97,2%.