Расчет биотехнологических процессов очистки воды с применением аэрот

мально допустимой величины, то степень рециркуляции принимается равной минимально допустимой величине для соответствующего типа вторичного отстойника.

7. Определяют объем аэротенка:

где qw – расход поступающей на очистку сточной воды, м3/ч.

8.В соответствии с рассчитанным объемом реактора выбирается типовой проект аэротенка по данным [3], подбирается

число секций nat с учетом суточного расхода сточной воды. Как правило, при суточном расходе до 50 000 м3/сут число секций составляет 4–6 шт., при большем расходе принимают 6– 8 секций. В соответствии с выбранным типовым проектом опре-

деляют рабочую глубину аэротенка (Hat), ширину коридора (bcor), число коридоров в одной секции (ncor), длину секции (lat).

9.Рассчитывают прирост активного ила за счет увеличения биомассы микроорганизмов и взвешенных частиц, содержащихся в поступающей на очистку сточной воде:

где Ccdp – содержание взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку в аэротенк, мг/л; Kg – коэффициент прироста биомассы активного ила, принимаемый для городских

ибольшинства производственных сточных вод равным 0,3.

10.Определяют растворимость кислорода в воде, находящейся в аэротенке:

где ha – глубина погружения аэратора, м; CT – растворимость кислорода в воде при среднемесячной температуре сточной воды за летний период и давлении 0,1 МПа, мг/л.

Значение CT принимается по данным [3]. Глубину погружения аэратора (ha) определяют по формуле

11

где Hat – рабочая глубина аэротенка, м.

11. Определяют вспомогательный коэффициент KT, учитывающий температуру сточной воды в аэротенке, по формуле

где Tw – среднемесячная температура сточной воды за летний период, °C.

12. Рассчитывают удельный расход воздуха, подаваемого на аэрацию:

где qO – удельный расход кислорода воздуха на окисление органических загрязнений, мг/мг БПКполн; K1 – коэффициент, учитывающий тип аэратора; K2 – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора ha; K3 – коэффициент качества воды.

Параметры qO, K1, K2, K3 определяют в соответствии с [2]. Удельный расход кислорода воздуха на окисление органических загрязнений (qO) зависит от БПКполн очищенной воды: при очист-

ке до БПКполн в диапазоне 15–20 мг/л принимают qO = 1,1 мг/мг БПКполн, при очистке до БПКполн свыше 20 мг/л принимают qO = 0,9 мг/мг БПКполн. Коэффициент K1, учитывающий тип аэратора, для мелкопузырчатой аэрации принимается в зависимости

от соотношения площадей аэрируемой зоны (faz) и всего аэротенка (fat) по табл. 42 в [2]; для среднепузырчатой и крупнопузырчатой аэрации принимают K1 = 0,75. Соотношение faz / fat в первом приближении можно принять равным 0,2. Коэффициент K2, зависящий от глубины погружения аэратора ha, принимают по табл. 43 в [2]. Коэффициент качества воды K3 принимают для городских сточных вод равным 0,85, а при наличии в них синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) определяют в зависимости от принятого соотношения faz / fat по табл. 44 в [2]; для производственных сточных вод при отсутствии опытных данных можно принять K3 = 0,7.

12

Если вычисленное значение Ja больше максимально допустимой величины Ja, max для принятого соотношения faz / fat (см. табл. 42 в [2]), то увеличивают соотношение faz / fat и повторяют расчет qair и Ja. Если значение Ja меньше минимально допустимой величины Ja, min для заданной глубины погружения аэратора ha (см. табл. 43 в [2]), то принимают Ja = Ja, min, затем определяют удельный расход воздуха по формуле

2.3. Методика расчета основных технологических параметров аэротенка-смесителя с регенератором

Аэротенки-смесители с регенератором применяются для очистки сточной вод с повышенным содержанием органических загрязнений (БПКполн > 150 мг/л). Расчет основных технологических параметром работы этих реакторов проводят по следующей методике [3]:

1.Принимают среднюю дозу активного ила в аэротенке

ирегенераторе ai, mix в диапазоне от 2,5 до 4,5 г/л. Величина степени регенерации Rr (доля общего объема реактора, занятая ре-

генератором), как правило, принимается на основании результатов экспериментальных исследований, но в отсутствии этих данных можно принять Rr = 0,3.

2. Рассчитывают удельную скорость окисления ρ по уравнению (1) при дозе активного ила ai, mix.

13

3.Определяют период аэрации (tatm) по уравнению (2) при дозе активного ила ai, mix.

4.Находят нагрузку на активный ил (qi) по уравнению (3) при дозе активного ила ai, mix.

5.По табл. 41 в [2] находят иловый индекс Ji, соответствующий рассчитанной нагрузке на активный ил (qi).

6.Определяют степень рециркуляции активного ила Ri по уравнению (4) при дозе активного ила ai, mix. Полученную величину Ri проверяют на соответствие вышеуказанным условиям

(см. п. 6 подразд. 2.2).

7.Рассчитывают общий объем реактора, включающего аэротенк и регенератор:

9. По рассчитанному общему объему реактора (Wt) подбирают типовой проект аэротенка-смесителя по данным [3]. Под регенератор отводят одну из секций аэротенка либо часть коридоров в каждой секции. Число секций nat выбирают исходя из вышеприведенных условий (см. п. 8 подразд. 2.2). В соответствии с выбранным типовым проектом определяют рабочую глубину аэротенка (Hat), ширину коридора (bcor), число коридо-

ров в одной секции (ncor), длину секции (lat).

10. Определяют дозу активного ила в аэротенке:

14

11.Находят прирост активного ила Pi по уравнению (6).

12.Рассчитывают общий расход воздуха на аэрацию Qair по приведенной выше методике (см. п. 10–14 подразд. 2.2).

2.4.Методика расчета основных технологических параметров аэротенка-вытеснителя без регенератора

Аэротенки-вытеснители без регенератора применяют при очистке воды с относительно невысоким содержанием органических загрязнений (БПКполн < 150 мг/л), расчет их основных технологических параметров включает в себя следующие ста-

дии [3]:

1.Принимают дозу активного ила в аэротенке ai в диапазо-

не от 3 до 5 г/л и значение илового индекса Ji (в первом приближении можно принять Ji = 90–100 см3/г).

2.Находят степень рециркуляции активного ила Ri по уравнению (4). Величину Ri проверяют на соответствие вышеуказанным условиям (см. п. 6 подразд. 2.2).

3.Рассчитывают БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

4. Определяют период аэрации:

где Kp – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания в аэротенке.

Величина коэффициента Kp зависит от остаточного содержания органических загрязнений на выходе из аэротенка (Lex). При очистке до Lex = 15–30 мг/л коэффициент Kp принимают равным 1,5, при очистке до Lex > 30 мг/л принимают Kp = 1,25.

15

5.Определяют нагрузку на активный ил qi по уравнению (3), подставляя величину Lmix вместо Len и tatv вместо tatm.

6.По табл. 41 в [2] проверяют соответствие принятого

впервом приближении илового индекса Ji полученной при расчетах нагрузке на активный ил qi. Если принятый иловый индекс отличается от табличного значения более чем на 10 %, то расчет повторяют, начиная с п. 2, принимая табличное значение илового индекса, соответствующее нагрузке qi.

7.Находят объем аэротенка с учетом рециркуляционного расхода:

8. По данным [3] выбирают типовой проект аэротенкавытеснителя, подбирают по приведенным выше рекомендациям число секций nat (см. п. 8 подразд. 2.2). В соответствии с выбранным типовым проектом определяют рабочую глубину аэротенка (Hat), ширину коридора (bcor), число коридоров в одной секции (ncor), длину секции (lat).

9.Рассчитывают поуравнению(6) прирост активногоила Pi.

10.Находят общий расход воздуха на аэрацию Qair по приведенной выше методике (см. п. 10–14 подразд. 2.2).

2.5. Методика расчета основных технологических параметров аэротенка-вытеснителя с регенератором

Аэротенки-вытеснители с регенератором применят при

очистке воды с БПКполн > 150 мг/л. Расчет этих реакторов включает в себя следующие стадии [3]:

1.Принимают дозу активного ила в аэротенке ai в интерва-

ле от 2,0 до 4,5 г/л и значение илового индекса Ji (в первом приближении можно принять Ji = 90–100 см3/г).

2.Находят степень рециркуляции активного ила Ri по уравнению (4). Полученное значение Ri проверяют на соответствие вышеуказанным условиям (см. п. 6 подразд. 2.2).

3.Рассчитывают БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды с учетом разбавления Lmix по уравнению (18).

16

4. Определяют продолжительность пребывания воды в аэротенке:

5. Находят дозу активного ила в регенераторе:

6.Определяют удельную скорость окисления ρ по уравнению (1) при дозе активного ила ar.

7.Рассчитывают общую продолжительность окисления органических загрязнений:

8. Находят продолжительность регенерации активного ила:

9.Рассчитывают общее время пребывания активного ила

иобрабатываемой воды в системе «аэротенк – регенератор»:

10. Определяют среднюю дозу активного ила в системе «аэротенк – регенератор»:

a (1 Ri )tatv ai Ritr ar . (26)

11. Находят нагрузку на активный ил:

12.По табл. 41 в [2] проверяют соответствие принятого

впервом приближении илового индекса Ji полученной при расчетах нагрузке на активный ил qi. Если принятый иловый индекс

17

отличается от табличного значения более чем на 10 %, расчет повторяют с п. 2, принимая табличное значение илового индекса, соответствующее нагрузке.

13.Рассчитывают объем аэротенка Wat по уравнению (20)

иобъем регенератора:

14.По суммарному объему аэротенка и регенератора

(Wat + Wr) выбирают типовой проект аэротенка-вытеснителя по данным [3]. Подбирают по приведенным выше рекомендациям

число секций nat (см. п. 8 подразд. 2.2). В соответствии с выбранным типовым проектом определяют рабочую глубину аэро-

тенка (Hat), ширину коридора (bcor), число коридоров в одной секции (ncor), длину секции (lat). Под регенератор отводят один или несколько коридоров каждой секции аэротенка.

15.Определяют по уравнению (6) прирост активного ила Pi.

16.Находят расход воздуха на аэрацию Qair по приведенной выше методике (см. п. 10–14 подразд. 2.2).

3. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

3.1. Расчет основных технологических параметров аэротенка-смесителя

Задание. Проведите расчет основных технологических параметров (рабочий объем, расход воздуха на аэрацию, объем регенератора активного ила (при необходимости) и прирост активного ила) и выберите типовой проект аэротенка-смесителя для очистки городских сточных вод по следующим исходным данным (табл. 1): расход поступающей на очистку сточной воды

(qw); БПКполн поступающей на очистку сточной воды (Len); БПКполн очищенной сточной воды (Lex); концентрация взвешен-

ных веществ в поступающей сточной воде (Ccdp); среднемесячная температура сточной воды за летний период (Tw).

18

Таблица 1 Исходные данные для расчета аэротенка-смесителя

3.2. Расчет основных технологических параметров аэротенка-вытеснителя

Задание. Проведите расчет основных технологических параметров (рабочий объем, расход воздуха на аэрацию, объем регенератора активного ила (при необходимости) и прирост активного ила) и выберите типовой проект аэротенка-вытеснителя

19

для очистки городских сточных вод по следующим исходным данным (табл. 2): расход поступающей на очистку сточной воды

(qw); БПКполн поступающей на очистку сточной воды (Len); БПКполн очищенной сточной воды (Lex); концентрация взвешен-

ных веществ в поступающей сточной воде (Ccdp); среднемесячная температура сточной воды за летний период (Tw).

Таблица 2 Исходные данные для расчета аэротенка-вытеснителя

20