Технология очистки сточной воды

a_r=a_i(1/2R_i+1)               (29)

где a_i - доза ила в аэротенке – 2г/л;

R_i – коэффициент рециркуляции.

a_r=5,33 г/дм³.

Работа аэротенка подразделяется на 3 режима:

1) сорбция

2) окисления

3) выделение продуктов  метаболизма

Определяем время сорбции:

t_at=

             (30)

t_at=1,99ч.

По СНиП 2.04.03-85 таблица 40 определяем скорость окисления. Удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 час, определяется по формуле:

ρ=ρ_max

                  (31)

где ρ_max – максимальная скорость окисления - 85 мг/г·ч;

С_о – концентрация растворенного кислорода – 2 мг/л;

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПКполн/л;

К_о – константа, характеризующая влияние кислорода – 0,625 мг О₂/л;

φ – коэффициент ингибирования  продуктами распада активного ила – 0,07 л/г.

ρ=21,23 мг БПКполн/л·ч.

Формула 31 справедлива  для температуры 15^оС, при среднегодовой температуре 19 ^оС ρ=26,89 мг БПКполн/л·ч.

Определяем время окисления:

t_o=

         (32)

где R – коэффициент рециркуляции – 0,3;

Len – концентрация по БПК на входе в аэротенк – 200 мг/л;

Leх - концентрация по БПК на выходе из аэротенка – 15 мг/л;

a_r – доза ила в регенераторе – 5,33 г/л;

S – зольность ила, принимаемая по таблице 40 СНиП – 0,3;

ρ - удельная скорость окисления  – 26,89 БПКполн/л·ч.

t_o=6,14 ч.

Определяем время регенерации:

t_r= t_o – t_at          (33)

t_r=6,14-1,99=4,15ч.

Определяем время пребывания ила в системе:

t_s=t_rR_i+t_at(1+R_i)               (34)

где R_i – коэффициент рециркуляции – 0,3;

t_r - время регенерации – 4,15 ч;

t_at - время сорбции – 1,99 ч.

t_s=3,83 ч.

Аэротенк рассчитывается за среднемаксимальный расход за время  нахождения ила в системе, т.к. t_s=3,83 ч, то выбираем 4 максимальных расхода:

Q_p=(Q₁+Q₂+Q₃+Q₄)/4=(1057,25+1156,25+1306,25+1034,75)/4=1138,63 м³/ч.

Рассчитываем объем  аэротенка:

W_at=Q_pt_at(1+R_i)             (35)

где Q_p - среднемаксимальный расход за время нахождения ила

в системе – 1138,63 м³/ч;

R_i – коэффициент рециркуляции – 0,3;

t_at - время сорбции – 1,99 ч.

W_at=2943,59 м³.

Объем регенератора равен:

W_r=Q_pt_rR_i          (36)

где t_r - время регенерации – 4,15 ч;

W_r=1419,14 м³.

Общий объем:

W_общ= W_at+ W_r          (37)

W_общ=2943,59+1419,14=4362,74 м³.

Число секций принимаем  равным 2, число коридоров – 4.

Длина аэротенка:

L=

              (38)

где N_сек – число секций – 2;

В_кор – ширина коридора – 6м;

H_at – рабочая глубина аэротенка – при ширине коридора 6м Hat=4,4м;

N_кор – число коридоров – 4;

W_общ – общий объем.

L=20,66 м.

Определяем нагрузку на ил, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в сутки:

q=

               (39)

где Len – концентрация по БПК на входе в аэротенк – 200 мг/л;

Leх - концентрация по БПК на выходе из аэротенка – 15 мг/л;

S - зольность ила, принимаемая по таблице 40 СНиП – 0,3;

t_s - время пребывания ила в системе – 3,83 ч;

a_s – средняя концентрация ила, определяется по формуле 40:

a_s=

             (40)

где a_r – доза ила в регенераторе – 5,33 г/л;

С_о – концентрация растворенного кислорода – 2 мг/л;

W_r - объем регенератора – 1419,14 м³;

W_at – объем аэротенка – 2943,59 м³;

W_общ – общий объем.

a_s=3,08 г/дм³

q=536,72 мг БПКполн/г·сут.

По нагрузке в СНиП 2.04.03-85 таблица 41 иловый индекс J - 107,85 см3/г.

Пересчитываем коэффициент  рециркуляции:

R=

              (41)

где a_i - доза ила в аэротенке - 2г/л;

J - иловый индекс - 107,85 см3/г.

R=0,28. Т.к. R<0,3, то коэффициент рециркуляции остается прежним.

Определяем прирост  активного ила:

P_i=0,8C_см^в/в+0,3Len             (42)

где 0,8 – указывает  процент окисления – 20%;

0,3 – говорит о способности органического вещества влиять на прирост ила;

C^в/в_см - концентрация по взвешенным веществам 295,83 мг/дм³;

Len – концентрация по БПК на входе в аэротенк – 200 мг/ дм³.

P_i=296,67 мг/ дм³.

 

12. Расчет вторичных  отстойников

Вторичные отстойники служат для отделения активного ила от воды. Количество вторичных отстойников принимаем не менее 3.

Нагрузка на отстойник

q_ss=

         (43)

где К_ss – коэффициент использования объема зоны отстаивания, для вертикальных отстойников – 0,35;

a_t – концентрация ила в осветленной воде – 15 мг/ дм³.

Н – глубина отстойника (из СНиП 2.04.03-85 таблица 31) – 3 м;

a_i - доза ила в аэротенке - 2г/л;

J - иловый индекс - 107,85 см3/г.

q_ss=1,29 м³/м²·ч.

Определяем площадь  зеркала отстойника

F=

              (44)

где q_ss - нагрузка на отстойник - 1,29 м³/м²·ч;

Q_{макс.час} - максимальный часовой расход – 1306,25 м³/час;

N – количество отстойников – определяется методом подбора начиная с 3 так, чтобы диаметр, определяемы по формуле 45, был равен 6, 12, 18, 24 м.

D=

               (45)

При количестве отстойников N=4, площадь F равна 252,26 м², диаметр D равен 18 м.

 

13. Сооружения для обработки осадка

Осадок, образующийся в процессе очистки  сточных вод (сырой, избыточный активный ил и др.), должен подвергаться обработке, обеспечивающей возможность его утилизации или складирования. При этом необходимо учитывать народнохозяйственную эффективность утилизации осадка и газа-метана, организацию складирования неутилизируемых осадков и очистку сточных вод, образующихся при обработке осадка.

Выбор методов стабилизации, обезвоживания и обезвреживания осадка должен определяться местными условиями (климатическими, гидрогеологическими, градостроительными, агротехническими и пр.), его физико-химическими и теплофизическими характеристиками, способностью к водоотдаче.

Наибольшее распространение получили аэробные стабилизаторы и метантенки. Т.к. производительность 18000м³/сут, то целесообразно применить аэробный стабилизатор.

 

13.1. Расчет  илоуплотнителей

Сооружениям по обработке  осадка предшествует уплотнение осадка в илоуплотнителе.

Для этой цели допускается  применение илоуплотнителей гравитационного типа (радиальных, вертикальных, горизонтальных), флотаторов и сгустителей.

Число илоуплотнителей  должно быть не менее 2.

1) Расчет радиального  илоуплотнителя

Площадь зеркала илоуплотнителя:

F=Q_ч.п./q          (46)

где q – нагрузка на илоуплотнитель – 0,3 м³/м²·ч;

Qч.п. – расход часового притока ила в илоуплотнитель:

Q_ч.п.=

         (47)

где Qсв - суммарный приток сточных вод на очистную станцию – 18000 м³/сут;

К – коэффициент, равный 1,1;

a_r – доза ила в регенераторе – 5,33 г/л.

Q_ч.п.=45,89 м³/ч.

F=152,97 м².

Количество отстойников  – определяется методом подбора начиная с 2 так, чтобы диаметр, определяемы по формуле 48, был близок к  6, 12, 18, 24 м.

D=

               (48)

При n=2 D=9,87… n=6 D=5,7.

Т.к. получаемые при расчете значения диаметра далеки от стандартных, переходим к вертикальному илоуплотнителю.

2) Расчет вертикального  илоуплотнителя

Вертикальный илоуплотнитель рассчитывается по скорости воды в  подающем трубопроводе - Vтр и скорости движения воды в илоуплотнителе – Vил.

Vтр≤0,1 мм/с

Vил=0,1 мм/с.

Площадь тубы

F=Q_ч.п./3600V_тр         (49)

где Qч.п. – расход часового притока ила в илоуплотнитель (по 47) - 45,89 м³/ч.

F=0,127 м².

Определяем количество жидкости, отделяемой в процессе илоуплотнения:

Q_ж=

              (50)

Q_ж=36,71 м³/ч.

Определяем площадь зоны отстаивания:

F=Q_ж/(3,6·V_ил)             (51)

F=101,98 м².

Количество отстойников  – определяется методом подбора  начиная с 2 так, чтобы диаметр, определяемы по формуле 48, был близок к  6, 12, 18, 24 м.

При n=2 D=8,06… n=4 D=5,7.

Окончательно принимаем 4 вертикальных отстойника диаметром 6м каждый.

 

13.2. Расчет  аэробных стабилизаторов

Чтобы предотвратить  загнивание осадка его подвергают стабилизации в аэробном стабилизаторе, который  конструктивно представляет собой  аэротенк.

В данном проекте рассматривается  случай, когда осадок из первичного отстойника и избыточный ил подвергаются совместной обработке в стабилизаторе.

Определяем количество осадка по сухому веществу:

Q_i=P_i·K·Q_св/10⁶              (52)

где P_i – прирост ила в аэротенке - 296,67 мг/ дм³;

К – коэффициент, учитывающий объем осадка за счет крупности фракции взвешенных веществ - 1,1;

Q_св – суммарный приток сточных вод на очистную станцию – 18000 м³/сут.

Q_i=5,87 т/сут.

Объем ила, поступившего в аэробный стабилизатор,

V_i=

               (53)

где Q_i - количество осадка по сухому веществу - 5,87 т/сут.

V_i=293,70 м³/сут.

Суммарный объем осадка равен:

μ₀^вл=V_mud+ V_i        (54)

где V_i - объем ила - 293,70 м³/сут.

V_mud - объем осадка из первичных отстойников - 45 м³/сут.

 

μ₀^вл=338,70 м³/сут.

Объем аэробного стабилизатора:

V_st= μ₀^влt              (55)

где t - продолжительность аэрации надлежит принимать по СНиП п.6.365, сут: для смеси осадка и уплотненного активного ила 8 - 12 (при температуре 20°С).

При среднегодовой температуре 19^оС t=8·20/19=8,42 сут.

V_st=3048,3 м³.

Применяется не менее 2 стабилизаторов, оба рабочие. Объем одного стабилизатора определяется как:

V₁= V_st/2         (56)

V₁=3048,3/2=1524,15 м³.

Длина и глубина стабилизатора  принимается равной длине и глубине аэротенка, а ширина:

b=V:H:L               (57)

где V – объем стабилизатора 1524,15 м³;

H – глубина стабилизатора – 4,4 м;

L – длина стабилизатора – 20,66м.

b=16,77 м.

Количество жидкости, которая отделяется в процессе стабилизации и возвращается в аэротенк, находится по формуле:

Q_su=μ₀^вл(98-96,5)/(100-96,5)              (58)

где μ₀^вл - суммарный объем осадка - 338,70 м³/сут.

Q_su=145,16 м³/сут.

С целью наилучшего уплотнения и разделения, как правило в стабилизаторе предусматривается отстойная зона, в которой осадок находится не более 5 часов.

Параметры отстойника, встроенного  в стабилизатор:

- объем общий:

V_отс= μ₀^вл·5/24             (59)

где μ₀^вл - суммарный объем осадка - 338,70 м³/сут.

V_отс=70,56 м³.

- объем одного отстойника:

V_1отс= V_отс/2           (60)

V_1отс=70,56/2=35,28 м³.