Расчет биохимической очистки сточных вод

Приход:                                                     Расход:

- стоки: 2782,62 м³/ч                            -  возврат активного ила:

- активный  ил: 1967,37 м³/ч   1967,37·0,972=1912,28 м³/ч

   - ил на площадки:

1967,37-1912,28=55,09 м³/ч

    - стоки: 2782,62 м³/ч

 

2.12 Иловая площадка

На иловые площадки поступает активный ил из третичных радиальных отстойников. Влажность поступающего ила 99,2%. Влажность уплотненного ила 96%.

Приход:                                                    Расход:

- ил из ТРО: 55,09 м³/ч       - уплотненный ил: 55,09-1,76=53,32 м³/ч

   - осветленная вода: 0,032·55,09=1,76 м³/ч 

 

2.13 Флотация сточных  вод

Приход:                                                    Расход:

- стоки с ТРО: 2782,62 м³/ч   - ил (расход неочищенной воздухом

           воды  10% от объема иловой смеси):

0,1·1967,37=196,73 м³/ч

- стоки в биологический пруд:

2782,62-196,73=2585,89 м³/ч

 

2.14 Биологический пруд

Приход:

- Стоки с флотации: 2585,89 м³/ч  

 

2.15 Материальный баланс БОС

Материальный  баланс БОС сводится в таблицу  3.

Таблица 3 – Результаты расчёта материального баланса

Приход, м3/ч		Расход, м3/ч
Стоки	2766,62	Шлам	0,37
Биогенные добавки	2,44	Ил из аэротенка I ступени	1597,25+327,94
Прирост активного ила в  аэротенке I ступени	1863,45+92,42	Ил из аэротенка II ступени	1839,02+55,09
Прирост активного ила II ступени	1947,83+19,54	Вода в биологический пруд	2585,89
		Потери	196,73
Итого:	6692,38	Итого:	6602,29

 

 

3. Расчет оборудования

3.1 Расчет смесителя

Перед усреднителем химзагрязненные  стоки производства СЖК (кислые) и химзагрязненные стоки зоны №4 БНХ (щелочные) перемешиваются в смесителе.

Концентрации загрязнений сточных вод определяются как средне арифметическое:

- по взвешенным  веществам

- по БПК_полн

- по фенолу

- солесодержанию

по формуле:

,

где   - приход сточных вод по i-му потоку

-  количество загрязнений  в i-ом потоке

 

3.2 Расчет усреднителя

Изменение концентрации сточных вод длится 9 часов.

Объем резервуара усреднителя определяется исходя из объема поступающих сточных вод.

Объем поступающих  сточных вод, м³:

V=g_max·t_уср,

где g_max – расчетный часовой расход стоков, м³/ч.

В усреднитель  поступают стоки из смесителя, также  промстоки производства ВЖС АО «Башнефтехим и простоки нефтеперекачивающей  станции «Черкассы».

g_max=105+300+37+15=457 м³/час

t_уср – время усреднения, 9 часов.

V´=457 ·9=4113 м³,

Число типовых секций (n) объемом 3420м³:

n=V/3420

n=4113/3420=1,2

Количество  секций усреднителя (m) принимается таким, чтобы общий объем резервуара усреднителя был больше V´.

V=3420·m.

Принимаем число секций усреднителя m=1.

Пропускная  способность секции, м³/час:

g=g_max/m.

g=457/1=457 м³/час

Скорость  предельного движения воды в секции, мм/с:

W=g/F

где F-площадь типового сечения секции (F=58,8м²)

W=457/58,8=7,72 м/час = 7,72*1000/3600=2,15 мм/с

Скорость  предельного движения воды в секции не должна превышать допустимой W_доп = 2,55 мм/с:

W≤W _доп

Условие выполняется.

Для предотвращения выпадения осадков проектируется  усреднитель с воздушным перемешиванием сточных вод. В качестве барботеров применяется перфорированные трубы  с отверстием 5 мм в нижней на расстоянии 3-6 м друг от друга, укладываемые вдоль резервуара на подставках высотой h=6-10см от дна.

q=W²/(61,3∙Н),

где W – минимальная скорость, обеспечивающая поддержание частиц во взвешенном состоянии (мм/сек), W=49,2;

H- глубина погружения барботероа, H=1,9м

q=49,2²/(61,3∙1,9*1000)=0,02 мм/сек²,

Расстояние барботеров от стены (1-1,5)Н,

Расстояние между барботерами (2-3)Н,

Диаметр барботеров D=0,75мм.

 

3.  Первичные радиальные отстойники

Радиус  отстойника:

,

где Q – количество сточных вод, поступаемых с усреднителя, м³/час

Q = 105+300+37+15 = 457 м³/час

N – число отстойников (N=1);

k – коэффициент, учитывающий тип отстойника, для радиальных отстойников k =0,45;

U_о – гидравлическая крупность частиц взвеси, мм/с:

U_o=(1000∙K·H)/a·T((k·h)/n)ⁿ – W

где К – коэф. использования объема проточной части отстойника (для радиальных отстойников К=0,45);

Н – глубина проточной части отстойника, Н=3,1 м;

α – коэффициент, учитывающий влияние температуры воды на ее вязкость, α=1,21;

Т – продолжительность отстаивания в цилиндре со слоем воды 500 мм, соответствующая заданному эффекту осветления, Т=640 с;

W – вертикальная составляющая, скорость движения воды в отстойнике, W=0,05мм/с;

n – коэффициент, зависящий от свойств взвеси, n=0,25.

Значение ((k·h)/n)ⁿ принимаем в зависимости от типа отстойника и глубины проточной части Н, ((k·h)/n)ⁿ =1,29.

U_o=(1000∙0,45·3,1)/1,21 ·640·1,29 – 0,05=1,35 мм/с

Концентрация механических примесей, поступающих со сточными водами:

Принимаем эффект осветления Э=50%.

В этом случае вынос взвеси из первичных отстойников  B´, г/м³:

B´=С_в.в·0,5

где С_в.в. - содержание взвешенных веществ

По каталогу выбирается типовой радиальный отстойник  согласно рассчитанному радиусу.

Типовые отстойники имеют минимальный радиус 9 м. Выбираем радиальный отстойник диаметром 18 м.

Фактическая скорость жидкости в проточной части  отстойника составит:

W_ф=Q/(N·3,6·p·R·H)

W_ф=372/(1·3,6·3,14·9·3,1)=1,18 мм/с

W_ф ≤ W_доп,

где W_доп=5-10 мм/с.

Условие выполняется.

Объем иловой камеры отстойника за 8 часов:

Y_oc=(B·100·Q·T)/((100-W)·1000·1000·N_cp),

где W – влажность удаляемого осадка, W=94%.

Y_oc=(60,28·100·457·8)/((100-94)·1000·1000·1)=3,67 м³

 

3.4  Расчет смесителя

Перед камерой  смешения №2 химзагрязненные стоки  перемешиваются.

Определение средней концентрации загрязнений  сточных вод:

- по нефтепродуктам

- по взвешенным  веществам

- по фенолу

- по БПК_полн

Определение средней концентрации загрязнений  сточных вод проводится аналогично п.3.1.

 

3.5 Расчет смесителя. Биогенные  добавки.

В камере смешения стоки смешиваются со стоками  из первичных радиальных отстойников  и биогенными добавками.

- по нефтепродуктам

- по взвешенным  веществам

- по БПК₂₀

Расход  воздуха 4 м³/м³ стоков.

3.6 Расчет аэротенка I ступени

Аэротенк  – сооружение для биохимического окисления загрязнений сточных  вод при помощи микроорганизмов  активного ила и кислорода  воздуха, подаваемого   в аэротенки.

Расчет  ведем для аэротенков–вытеснителей  с регенераторами.

Продолжительность аэрации:

T_a=(2,5/a^0,5_аэр. )· Lg(L_a/L_t),

где L_а – БПК поступающей воды, О₂/л (L_a=624,46 мг/л);

L_т – БПК очищенной в аэротенке воды. В аэротенке I ступени БПК снижается на 70%.

L_t=0,3·624,46=187,37 мг/л

α_аэр – доза ила для бытовых сточных вод, α_аэр=1,5 г/л.

T_a=(2,5/1,5^0,5  )· Lg(624,46/187,33)=1,06 ч,

Доля  циркулирующего ила расчетного расхода  сточных вод:

a =a_аэр/(a_рег.- а_аэр.)

где  α_аэр – доза ила для бытовых сточных вод

 a_рег.=4г/л;

a =1,5/(4-1,5_.)=0,6

Рабочий объем аэротенков, м³:

,

где Q – часовой приход стоков, поступающих в аэротенк, м³/ч;

α_аэр -  доля циркулирующего ила;

T_a - продолжительность аэрации, ч.

Продолжительность окисления загрязнений:

,

где W_ок – средняя скорость окисления загрязнений, W_ок=18,66 мг/г·ч;

a -  доля циркулирующего ила;

S_u – зольность ила в долях единицы, S_u=0,3;

L_а – БПК поступающей воды, О₂/л;

L_т – БПК очищенной в аэротенке воды, О₂/л;

a_рег.=4г/л;

 

Продолжительность регенерации циркулирующего ила:

Т_р=Т₀-Т_а,

где Т₀ - продолжительность окисления загрязнений;

Т_а.- продолжительность аэрации, ч.

Т_р=13,94-1,06=12,88 ч

 

Объем регенаротора,  м³:

V_p=T_p·a·Q,

где T_p - продолжительность регенерации циркулирующего ила, ч;

a - доля циркулирующего ила;

Q – часовой расход стоков, поступающих в аэротенк, м³/ч.

V_p=12,88·0,6·2766,62=21387,20 м³

Общий объем  аэротенка с регенератором, м³:

V=V_p+V_a,

где V_p - объем регенаротора,  м³;

V_a - рабочий объем аэротенков, м³.

V=21387,20+4749,99=26137,19 м³

Расчетная продолжительность обработки сточных  вод, ч:

T=T_a· (1+a)+T_p·a,

где T_a – продолжительность аэрации,ч;

T_p - продолжительность регенерации циркулирующего ила, ч;

a - доля циркулирующего ила.

T=1,06· (1+0,6)+12,88·0,6=9,42 ч,

 

Принимаем 3 секции аэротенка, тогда объем одной секции, м³:

V_секции= V/n,

где V - общий объем аэротенка с регенератором, м³.

V_секции= 26137,19/3=8712,39 м³,

Принимаем аэротенки – вытеснители трехкоридорные типа А3-4,5-4,4, типовой проект 902-2-192. Один коридор аэротенка отводится под регенератор.

Таблица 4 – Параметры аэротенков

Число коридоров	Ширина коридоров, м	Рабочая глубина, м	Длина коридора, м	Число рядов фильтросов от первого  кор.
3	4,5	4,4	60	2+1+1

Длина секции, м:

L= V_секции /(m·B·H),

где V_секции - объем одной секции, м³;

m - число коридоров;

B - ширина коридоров, м;

H - рабочая глубина, м.

L= 8712,39 /(3·4,5·4,4)=146,67 м

Длина секции принимается, кратной числу коридоров 3.

Удельный  расход воздуха в аэротенке, м³/м³:

где Z – удельный расход кислорода на 1 мг снятой БПК_полн. Для полной очистки Z=1,1;

k₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора, к₁=1,91.

k₂ – коэффициент, зависящий от глубины погрузки аэратора, к₂=2,17;