4.3 Отстойники

Расчет отстойников проводится исходя из:

- содержания взвешенных веществ в исходной сточной воде – 217 мг/л;

- содержание взвешенных веществ в осветленной воде – 120 мг/л;

- требуемого эффекта осветления: (217-120)*109 / 217 = 50 %.

Принимаем к проектированию горизонтальные отстойники.

Принимаем среднюю скорость движения воды в отстойнике = 6 мм/с и глубину проточной части H₁ = 4 м.

Ширина каждого отделения определяется по формуле

B= q_max /n* H₁ ,

где n – число отделений;

B= 1,35/8*4*0,006 = 7 м.

Принимаем ширину отделения B= 3м. Тогда скорость движения воды в отстойнике будет

q_max /n* B* H₁

= 1,35/ 6*3*4 = 0,007 м/с.

Определим условную гидравлическую крупность при H₁ = 4 м и t = 20С, соответствующую требуемому эффекту осветления воды Э = 49,4 %.

Требуемая продолжительность осветления воды в цилиндре высотой

h₁= 500 мм по табл.2.2[3] будет t₁ = 800 с. В соответствие с номограммой рис.2 [1] n = 0,3. По формуле

u = H₁ / t₁*(H₁/h₁)ⁿ

u = 4/ [800*(4/0,5)^0,3] = 0,0027 м/с.

При t = 10С, = 0,0101 и = 0,0131 по формуле

= *u / ,

где и - динамическая вязкость воды, полученная в лабораторных и производственных условиях, Па*с.

= 0,0101*0,0027 / 0,0131 = 0,0021 м/с.

Вертикальную турбулентную составляющую определяем по формуле

= 0,05

= 0,05 * 0,007 =0,00035 м/с.

Длина отстойника определяем по формуле

L = * H₁ / k* (-,

где k – коэффициент использования объема отстойника;

L = 0,007*4 / 0,5*(0,0021-0,00035) = 32 м.

Общий объем проточной (рабочей) части сооружений

V_ост = n*B*H₁*L

V_ост = 8*6*4*32 = 6 144 м³.

Рассмотрим вариант с глубиной H₁ = 3,5 м. Тогда

B= 1,35/8*3,5*0,006 = 8 м.

Принимаем ширину отделения B= 6 м и находим

= 1,35 / 8*6*3,5 = 0,008 м/с

u = 3,5 / [800*(3,5/0,5)^0,3] = 0,0024 м/с

= 0,0101*0,0024 / 0,0131 = 0,0019 м/с

= 0,05 * 0,0089 =0,0004 м/с

L = 0,008*3,5 / 0,5*(0,0019-0,0004) = 37,3 м

Общий объем проточной (рабочей) части сооружений в этом случае составит

V_ост = 8*6*3,5*37,3 = 6 266 м³.

6 144 м³ < 6 266 м³.

Следовательно, выбираем I вариант с глубиной проточной части отстойника H₁ = 4 м.

Количество сухого вещества осадка в сутки составит

G_сух = C₀*Э*К*Q / (1 000 * 1 000) ,

G_сух = 217*0,5*1,1*78 050 / (1 000*1 000) = 9,3 т/сут.

При влажности W_ос = 95 % и плотности = 1 т/м³ объем осадка

V = 100* G_сух / [(100 - W_ос)*

V = 100*9,3 / [(100-95)*1] = 186 м³/сут

Осадок сгребается в бункер скребковым механизмом цепного типа и удаляется из бункера по трубопроводу под гидростатическим напором.

Общая высота отстойника на выходе

H = 4 + 0,3 + 0,5 = 4,8 м.

5 Сооружения биологической очистки сточных вод

В качестве сооружений биологической очистки проектируем аэротенки.

Принимаем эффективность снижения БПК сточных вод на сооружениях механической очистки 20%, тогда БПК сточных вод, поступающих на сооружения биологической очистки, составит величину

L_en = 250-0,2*250 = 200 мг/л

Расчетный расход сточных вод

Q_расч = 1.35 м³/с = 4 860 м³/ч

БПК_полн биологически очищенной сточной воды L_ex = 15 мг/л.

Так как БПК_полн превышает 150 мг/л, то в соответствии с данными [1] необходима регенерация активного ила. Принимаем к расчету аэротенки -вытеснители с регенераторами и по формуле

R = a / (1 000/J-a),

где J – иловый индекс см³/г.

a – доза ила, г/л.

R = 3/ (1 000/100 -3) = 0,43.

Определяем БПК_полн сточных вод, поступающих в аэротенк – вытеснитель с учетом разбавления циркуляционным активным илом по формуле

L_en^’ = (L_en+ L_ex*R) / (1+R)

L_en^’ = (200+15*0,43) / (1+0,43) =144,4 мг/л

Продолжительность пребывания сточных вод в собственно аэротенке подсчитывается по формуле

t_a =(2,5/a_a^0,5)*lg L_en^’/ L_ex

t_a = (2,5/3^0,5)*(144,4/15) = 1,4 ч

Производим предварительный подсчет дозы ила в регенераторе по формуле

a_p = [1/(2*R)+1]*a

a_p = [1/(2*0,43)+1]*3=6,49 г/л.

По формуле

= _max*[ L_en*C / L_en*C + K_L*C + K₀* L_en*( 1/1+a)],

где _max – максимальная скорость окисления, мг/(г*ч);

С – концентрация растворенного кислорода, мг/л;

K_L – константа, характеризующая свойства органических загрязнений, мг БПК_полн / л;

K₀ – константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л;

коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г;

находим удельную скорость окисления при максимальной скорости окисления _max = 85 мг/(г*ч), константах K_L= 33 мг/л и K₀ = 0,625 мг/л; коэффициент ингибирования 0,07 и зольностью ила s = 0,3 в соответствии с данными табл.40 [1]; концентрацию кислорода в аэротенке принимаем C = 2 мг/л:

р = 85 *[ 15*2 / 15*2 + 33*2 + 0,625* 15*( 1/1+ 0,07*6,49)] = 16,64 мг/(г*ч);

Определяем продолжительность окисления загрязнений по формуле

t_o= L_en- L_ex / R*a_p(1-S)* ,

где a_p – доза в регенераторе, г/л.

t_o= (200-15) / 0,43*6,49*(1-0,3)*16,64 = 5,7 ч

Период регенерации ила по формуле

t_р = t_o- t_a

t_р = 5,7 – 1,4 = 4,3 ч

Продолжительность пребывания иловой смеси в системе «аэротенк – регенератор»

t_{a- р}= (1+ R)* t_a + R* t_р

t_{a- р}= (1+0,43)*1,4+0,43*4,3 = 3,8 ч;

Объем аэротенка находим по формуле

V_a = t_a*(1+ R)*Q_расч

V_a = 1,42*(1+0,43)*48 60 = 9 730 м³

Объем регенератора

V_р = t_р*R*Q_расч

V_р = 4,3*0,43*4 860 = 8 986,1 м³

Для уточнения илового индекса определяем среднюю дозу ила в системе «аэротенк – регенератор»

a_ср = [(1+R)*R* t_a*a+R* t_р* a_p] / t_{a- р}

a_ср = [(1+0,43)*1,4*3+0,43*4,3*6,49] / 3,8 = 4,74 мг/л;

Определяем нагрузку на 1 г беззольного вещества активного ила

q_ил = 24*( L_en- L_ex) / a*(1-S)*T

q_ил = 24*(200-15) / 4,74*(1-0,3)*3,8 = 352,4 мг/(г*сут)

По таблице 41 [1] для городских сточных вод при q_ил = 351 мг/(г*сут) иловый индекс J = 75 мг/л, что отличается от предварительно принятой величины J = 100 мг/л. Поэтому необходимо уточнить степень рециркуляции активного ила

R = 3/ (1 000/75 -3) = 0, 3

Эта величина значительно отличается от предварительно рассчитанной, поэтому требуется корректировка БПК_полн с учетом рециркуляционного расхода и продолжительности пребывания сточных вод в аэротенке

L_en^’ = (200+15*0, 3) / (1+0, 3) =157,3 мг/л

t_a = (2,5/3^0,5) * lg(157,3/15) = 1,47 ч

Далее произведем пересчет дозы ила в регенераторе, удельной скорости, периода окисления

a_p = [1/(2*0, 3)+1]*3=8 г/л;

р = 85*[15*2 / 15*2 + 33*2 + 0,625* 15) * ( 1 / 1 + 0,07 * 8)] = 15,5 мг/(г*ч);

t_o= (200-15) / 0, 3*8*(1-0,3)*15,5 = 7,1 ч;

t_р = 7,1 – 1,4 = 5,7 ч;

t_{a- р}= (1+0, 3)*1,4+0, 3*5,7 = 3,53 ч.

Подсчитаем объемы аэротенка и регенератора соответственно

V_a = 1,4*(1+0, 3)*4 860 = 8 845,2 м³

V_р = 5,7*0, 3*4 860 = 8 310,6 м³

Находим среднюю дозу ила

a_ср = [(1+0, 3)*1,4*3+0,3*5,7*8] / 3,63 = 5,42 мг/л;

И вновь вычисляем нагрузку на 1 г беззольного вещества активного ила

q_ил = 24*(200-15) / 5,42*(1-0,3)*3,53 = 332 мг/(г*сут)

При этой нагрузке иловый индекс (табл.41 [1]) J = 73 мг/л, а степень рекуперации активного ила R = 0,28, что незначительно отличается от скорректированных величин J = 75 мг/л и R = 0,3, и дальнейшего уточнения расчетных параметров аэротенка не производим.

По табл.3.7 [4] подбираем четыре секции двухкоредорных аэротенков – вытеснителей ( типовой проект 902-2-178) с шириной каждого коридора 4,5 м, длиной 54 м, рабочей глубиной 4,4 м и объемом каждой секции 4 288 м³. Общий объем аэротенков 17 107 м³.

Фактическое время пребывания обрабатываемой сточной воды в системе «аэротенк - регенератор» составит

t_ф = 17 107 / 4 860= 3, 52 ч ,

что практически не отличается от расчетного t_{a- р}=3,63 ч.

Рассчитаем систему аэрации. Принимаем пневматическую систему аэрации с мелкопузырчатыми аэраторами в виде фильтросных пластин.

Удельный расход воздуха определяем по формуле

D = Z*( L_en - L_ex) / k₁*k₂*n₁*n₂*(C_p – C) ,

где Z – удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн: при полной очистке равняется 11 мг/мг, при неполной – 0,9 мг/мн;

k₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора;

k₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов;

n₁ - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод;

n₂ – коэффициент качества сточных вод;

C_p – растворимость кислорода в воде, мг/л;

C – средняя концентрация кислорода в аэротенке.

D = 1,1*( 200 - 15) / 2*2,08*1*0,85*(12 – 2) = 5,7 м³ / м³.

При удельном расходе воздуха 5,7 м³ / м³ общий расход воздуха составит

Q_возд = 5,7*4 860 = 27 702 м³ /ч