Расчет биохимической очистки сточных вод

n₁ – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:

,

где t_ср – среднемесячная температура сточной воды за летний период, t_ср=25^о С;

n₂ – коэффициент, учитывающий отношение скорости переноса кислорода в иловой смеси к скорости переноса его в чистой воде. Для промышленных сточных вод n₂=0,7.

С_р=С_т· (10,3+Н/2)/10,3 ,

где С_Т – растворимость О₂ воздуха в зависимости от температуры и давления

      С_Т=8,33 мг/л;

H - рабочая глубина аэротенка, м.

С_р=8,33· (10,3+4,4/2)/10,3=10,11 мг/л

С – средняя  концентрация кислорода в аэротенке, С=2 мг/л;

 м³/м³

Интенсивность аэрации, м³/(м²·ч):

J=(Д·Н)/T,

где Д – удельный расход воздуха в аэротенке, м³/м³;

H - рабочая глубина аэротенка, м;

T - расчетная продолжительность обработки сточных вод, ч.

J=(18,57·4,4)/9,42=8,67 м³/(м²·ч)

Прирост ила в аэротенках при очистке  сточных вод мг/л:

П_р=(0,8·В´+0,3·L_a)· 0,7,

где В´ - количество взвешенных веществ, поступающих в аэротенк, мг/л;

L_а – БПК поступающей воды, О₂/л

П_р=(0,8·71,3+0,3·624,46)· 0,7=244,37 мг/л

 

3.7 Расчет вторичных радиальных  отстойников

После аэротенков сточная вода поступает во вторичные  радиальные отстойники. Они предназначены  для выделения активного ила  из иловой смеси, поступающей из аэротенков.

Общий расчетный  объем отстойников, м³:

V_общ.=Q_max·T ,

где Q_max – часовой приход сточных вод (2766,62 + 1955,87 м³/ч);

T – продолжительность отстаивания, ч (T = 2часа),

V_общ.=4722,49·2=9444,98 м³ ,

Количество  отстойников должно быть не меньше трех рабочих.

Количество  отстойников:

N=V_общ /V_з.о. ,

где  V_{з.о .}– объем зоны отстаивания, принимается по каталогу равным 1400 м³.

N=9444,98 /1400=6,74

Принимаем N=7

Фактическая продолжительность отстаивания, ч:

T_ф=(N·V_з.о.)/Q_max ,

где N – число отстойников;

V_з.о.– объем зоны отстаивания, м³;

Q_max – часовой приход сточных вод из аэротенков, м³/ч.

T_ф=(7·1400_.)/4722,49=2,07 ч

Время пребывания ила в иловой зоне отстойников  должно быть не больше двух часов во избежание уменьшения активности ила:

T_и=N·V_и/(g_ц+g_и) £ 2 ч,

где V_и – объем иловой зоны отстойников, V_и=280 м³;

g_ц – расход циркулирующего активного ила, м³/ч:

g_ц=0,6·Q_max;

g_и – расход избыточного активного ила, м³/ч:

g_и=П_р· Q_max /C,

где П_р – прирост ила в аэротенках при очистке, мг/л;

C – концентрация активного ила, С=4000мг/л (табл. 36 [2]).

Q – расход стоков, поступающих в аэротенк II (2676,08 м³/ч)

g_ц=0,6·2782,62=1669,57 м³/ч;

g_и=61,74·2782,62 /4000=42,6 м³/ч

T_и=7·280/(1669,57+42,6)=1,14 ч £ 2 ч,

Снижение  БПК в отстойнике – на 20%:

L_a(отст.)= 0,8 ·187,33=149,86 мг/л

Снижение  концентрации взвешенных веществ –  на 50%:

В_(отст.)= 0,5·71,3=35,95 мг/л

Выбираем  радиальные отстойники согласно каталогу диаметром 24 м.

 

3.8 Расчет аэротенков II ступени

Расчет  проводится для аэротенков–вытеснителей  с регенераторами аналогично расчету  аэротенков I ступени (п. 3.6.).

T_a=(2,5/a^0,5_аэр. )· Lg(L_a/L_t),

α_аэр=1,5 г/л

L_a=146,67мг/л

L_t  после биологической очистки сточных вод должно быть не >10 мг/л

T_a=(2,5/1,5^0,5_аэр. )· Lg(146,67/10)=2,38 ч

Доля  циркулирующего ила расчетного расхода  сточных вод a =0,6.

Рабочий объем аэротенков, м³:

=2782,62·2,38·(1+0,6)=10596,21 м³

Продолжительность окисления загрязнений:

,

Продолжительность регенерации циркулирующего ила:

Т_р=Т₀-Т_а=4,35-2,38=1,97 ч

Объем регенаротора,  м³:

V_p=T_p·a·Q=1,97·0,6·2782,62=3305,17 м³

Общий объем  аэротенка с регенератором, м³:

V=V_p+V_a=3305,17+10596,21=13901,38 м³

Расчетная продолжительность обработки сточных  вод, ч:

T=T_a· (1+a)+T_p·a=2,38·(1+0,6)+1,97·0,6=4,99 ч

 

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

V_секции= 13901,38/3=4633,79 м³

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

Таблица 5 – 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= 4633,79 /(3·4,5·4,4)=78,01 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;

n₁ – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, n₁=1,1

n₂ – коэффициент, учитывающий отношение скорости переноса кислорода в иловой смеси к скорости переноса его в чистой воде. Для промышленных сточных вод n₂=0,7.

С_р=10,11 мг/л

С – средняя  концентрация кислорода в аэротенке, С=2 мг/л;

 м³/м³

Интенсивность аэрации, м³/(м²·ч):

J=(Д·Н)/T=5,80·4,4/5,05=5,06 м³/(м²·ч)

Прирост ила в аэротенках при очистке  сточных вод мг/л:

П_р=(0,8·В´+0,3·L_a)· 0,7=(0,8·35,65+0,3·146,67)·0,7=50,52 мг/л.

 

3.9 Расчет третичных радиальных  отстойников

Расчет  третичных радиальных отстойников  проводится при продолжительности  отстаивания 1,5 ч аналогично расчету  вторичных радиальных отстойников (п. 3.7.)

Общий расчетный  объем отстойников, м³:

V_общ.=Q_max·T ,

где Q_max – часовой приход сточных вод (2676,08 + 1892 м³/ч);

V_общ.=4722,49·1,5=7083,73 м³ ,

Количество  отстойников должно быть не меньше трех рабочих.

Количество  отстойников:

N=V_общ /V_з.о. ,

где  V_{з.о .}– объем зоны отстаивания, принимается по каталогу равным 1400 м³.

N=7083,73 /1400=5,05

Принимаем N=5

Фактическая продолжительность отстаивания, ч:

T_ф=(N·V_з.о.)/Q_max ,

где N – число отстойников;

V_з.о.– объем зоны отстаивания, м³;

Q_max – часовой приход сточных вод из аэротенков, м³/ч.

T_ф=(5·1400_.)/7083,73=0,98 ч

Время пребывания ила в иловой зоне отстойников  должно быть не больше двух часов во избежание уменьшения активности ила:

T_и=N·V_и/(g_ц+g_и) £ 2 ч,

где V_и – объем иловой зоны отстойников, V_и=280 м³;

g_ц – расход циркулирующего активного ила, м³/ч:

g_ц=0,6·Q_max;

g_и – расход избыточного активного ила, м³/ч:

g_и=П_р· Q_max /C,

где П_р – прирост ила в аэротенках при очистке, мг/л;

C – концентрация активного ила, С=4000мг/л (табл. 36 [2]).

Q – расход стоков, поступающих в аэротенк II (2676,08 м³/ч)

g_ц=0,6·2782,62=1669,57 м³/ч;

g_и=18,75·2782,62 /4000=13,04 м³/ч

T_и=5·280/(1669,57+13,04)=0,83 ч £ 2 ч,

 

3.10  Расчет иловых площадок

Суточный  объем сброженного осадка из осветителей-перегнивателей определяется из его объема за счет уплотнения и сбраживания:

,

где V_n – суточный объем осадка, загружаемого в осветитель–перегниватель, V_n =1947,83 м³/сут;

а – коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его при сбраживании, а=2;

b- коэффициент уменьшения объема осадка в результате уменьшения влажности с 95 до 90%, b=2;

Полезная  площадь иловых площадок, м²:

F_пол.=(V_c·366)/(Д·n) ,

где Д – среднегодовая загрузка на иловые площадки, Д=2 м³;

n – климатический коэффициент, n=1;

F_пол.=(486,95·366)/(2·1)=89113,22

Принимаем четыре карты площадью, м²:

S=F_пол./4=89113,22/4=22278,30 м²

Дополнительная  площадь иловых площадок, занимаемая валиками, дорогами, канавами, м²:

F_доп.= k₁·F_пол. ,

где k₁ – коэффициент, учитывающий дополнительную площадь от полезной, k₁=0,2 для больших станций, k₁ = 0,4 – для малых станций.

F_доп.= 0,2·89113,22=17822,64 м²

Общая площадь  иловых площадок, м²:

F= F_пол + F_доп = 89113,22+17822,64=106935,86 м²

Принимаются:

- рабочая  глубина карт 0,7 м;

- высота  оградительных валиков 1 м;

- ширина  валиков по верху – 0,7 м;

- уклон  дна разводящих лотков – 0,01 м.

Иловые  площадки проверяются на иловое намораживание, м:

h_нам.=(V_c·T·0,75)/(F_пол.· k₂) ,

где Т –  продолжительность периода намораживания, число дней в году со среднесуточной температурой воздуха ниже 10^о С, Т=150;

к₂ – коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации и испарения, к₂=0,8;

h_нам.=(486,95·150·0,75)/(89113,22·0,8)=0,76

 

3.11 Расчет флотаторов

Биохимически очищенные стоки  после третичных радиальных отстойников по трубопроводу подаются насосом во флотаторы.

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

Характеристика  флотационной доочистки стоков:

- расход неочищенной воздухом воды - 10% от объема иловой смеси.

Объем флотационной камеры рассчитывается по формуле:

,

где  - расход сточных вод (2782,62 м³/ч),

- продолжительность флотации (2-3 часа).

,

По каталогу выбирается флотатор.

 

3.12 Доочистка сточных вод

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.

Согласно [2] отношение длины к ширине пруда  с естественной аэрацией должно быть не менее 20. Рабочий объем следует  определять по времени пребывания в  нем среднесуточного расхода  воды.

Далее очищенные  стоки из распредкамеры сбрасываются в р.Белая.

 

 

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учеб.пособие/Д.А.Кривошеин, П.П.Кукин, В.Л.Лапин и др. – М.:Высшая школа, 2003. – 344с.
2. СНиП2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.
3. Технологический регламент биохимических очистных сооружений участка очистных сооружений сервисного производства зоны №3
4. Ягафарова Г.Г. Экологическая биотехнология в нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности: Учеб. пособие / Г.Г. Ягафарова - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001.-214 с.
5. Ягафарова Г.Г. Инженерная экология в нефтегазовом комплексе: учеб. пособие / Г.Г. Ягафарова, Л.А. Насырова, Ф.А. Шахова, С.В. Балакирева, В.Б. Барахнина, А.Х. Сафаров - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. – 334 с.