7.2. Сооружения биологической очистки сточных вод

Метод биологической очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности. Таким образом, искусственно культивируемые микроорганизмы освобождают воду от загрязнений. Биологическую очистку называют полной, если БПК_полн очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и неполной при БПК_полнболее 20мг/л.

7.2.1. Биофильтры

Биологический фильтр – сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой, образованной колониями микроорганизмов.

Рис. 5. Схема биологического фильтра

1 - подача сточных вод; 2 - водораспределительное устройство; 3 - фильтрующая загрузка; 4 - дренажное устройство; 5 - профильтрованная сточная вода;

6 - воздухораспределительное устройство

Рассмотрим расчет высоконагружаемого биофильтра.

Концентрация загрязнений по БПК_полнводы, прошедшей механическую очистку,L_enмг/л, определяется по формуле:

L_en=L_cpБПК(1 – Э) = 370(1-0) = 370 мг/л,

где Э – эффект очистки по БПК_полнпосле первичных отстойников в долях от единицы. При отсутствии преаэратора и биокоагулятора Э=0.

Ведется расчет биофильтра с рециркуляцией, т. к. L_en> 300 мг/л.

Определяем коэффициент рециркуляции К_rc:

K_rc=

где L_ex– БПК_полночищенной сточной воды.L_ex=15мг/л;

L_mix– БПК_полнсмеси исходной и циркулирующей воды, согласно п. 6,132 (1),

должно быть не более 300 мг/л.

Площадь биофильтра F_af, м², определяется по формуле:

F_af=м²,

где q_af– гидравлическая нагрузка на биофильтр , м³/(м²сут), принимается по табл. 38 (1).q_af=f(q_a,H_af,K_af,T_w),

где q_a– удельный расход воздуха,q_a= 8 – 12 м³/м³[1, п. 6,133];

H_af– рабочая высота,H_af= 2 – 4 м;

K_af– коэффициент, определяемый по формуле:

K_af=

T_w– температура сточной воды, определяется по формуле (56) [7]T_w=14,1°С.

Принимаем q_af= 12,58 м³/м²сут.

Принимаем площадь одного биофильтра f₁= 2130 = 630 м², тогда количество биофильтров будет равно:

N=

Принимаем N= 8 шт.

Определим объем загрузки W₃, м³, биофильтров по формуле:

Рассчитываем спринклерную систему биофильтра. При площади одного биофильтра f₁> 150 м²принимаем 1 распределительный бак на 1 секцию.

Приток сточной воды:

q_прит=

Минимальный расход q_min, л/с, из бака:

q_min= 1,5 ·q_прит= 1,5 ∙ 0,95 = 142,9 л/с = 8575 л/мин.

Принимаем диаметр спрыска d_спр= 23,5 мм.

При минимальном напоре H_minминимальный расход спрыскаq_{min спр}= 53 л/мин.

При максимальном напоре H_maxмаксимальный расход спрыскаq_{max спр}= 94 л/мин.

Определяем средний расход воды q_{ср спр}, л/мин, из спринклера:

Рассчитываем число спринклерных головок n_спр:

n_спр=

Время опорожнения бака должно быть 1 – 5 минут.

Принимаем t_оп= 3 мин, тогда емкость бакаW_б, м³:

W_б= (1,35 ∙ 162 – 0,95) ∙ 3 ∙ 60 = 22143 л = 22,14 м³

Время наполнения бака t_нап, мин, рассчитываем по формуле:

t_нап=

Продолжительность цикла t_цикл, мин, составит:

t_цикл=t_оп+t_нап= 3 + 4 = 7 мин.

7.2.2. Вторичные горизонтальные отстойники

Вторичные отстойники служат для задержания биологической пленки, поступающей из биофильтров.

Определяем гидравлическую нагрузку:

где К_set– коэффициент использования объема зоны отстаивания, для горизонтальных отстойников 0.5;

u₀ – гидравлическая крупность биопленки, принимаем 1.4 мм/с

Определяем общую площадь отстойников:

F=

Принимаем размеры отстойника В_ssb= 9 м,L_ssb= 30 м, Н_ssb= 3.1 м, тогда количество отстойников:

N=.

Принимаем 5 горизонтальных отстойника. Число вторичных отстойников рекомендуется принимать не менее трех, причем все рабочие согласно [1, п.6.58].

Время отстаивания определяется по формуле: