Модернизация очистного сооружения

     Скорость  осаждения частиц суспензии (скорость стесненного осаждения) можно рассчитать по формуле (2.1.1) в м/с: 

     при ξ>0,7     ωст = ωос* ξ*10^-1,82*(1- ξ⁾                        (2.1.1)

                                  при ξ<0,7    ωст = ωос* 0,123* ξ³/(^1- ξ)                       (2.1.2) 

     где ωос – скорость свободного осаждения частиц; ξ – объемная доля жидкости в суспензии. Величину ξ находят по соотношению (2.1.3): 

     ξ = 1- Хсм*ρсм/ρт                                                           (2.1.3) 

     Ar = dт³* ρж*g*( ρт-ρж)/ μж²                                          (2.1.4) 

     при Ar<36    Re=Ar/18                                                  (2.1.5)

     при 36<Ar<83000         Re=0,152Ar^0,714                      (2.1.6)

                                  при Ar>83000       Re=1,74                                    (2.1.7)

     Расход  суспензии Gсс =15000 кг/ч;

     Содержание  твердых частиц в суспензии Хсм=0,15 кг/кг; в осадке Хос = 0,55 кг/кг; в осветленной жидкости Хосв = 0,00015 кг/кг;

     Минимальный размер удаляемых частиц dт = 20 мкм;

     Плотность частиц ρт = 2400 кг/³. 

     Определим значение критерия Ar по формуле (2.1.4): 

     Ar = (20∙10^-6)³∙1000∙9,81∙(2400-1000)/(1,519∙10^-3)² = 0,048 

     Поскольку Ar < 36, рассчитаем Re по формуле (2.1.5): 

     Re = 0,048/18 = 0,00267 

     Скорость  свободного осаждения в соответствии с выражением (2.1.2) составит: 

     ωос = 0,00267∙1,519∙10^-3/(20∙10^-6 ∙1000) = 2,03∙10^-4 м/с 

     Найдем  плотность суспензии по формуле (2.1.3): 

     ρсм = 1/[0,15/2400 + 0,85/1000] = 1095 кг/м³ 

     По  формуле (2.1.3) определим значение ξ: 

     ξ = 1 – 0,15∙1095/2400 = 0,932 

     Поскольку ξ >0,7, для расчета скорости стесненного осаждения применяем формулу (2.1.2): 

     ωст = 2,03∙10^-4∙0,868624∙10^{-1,82*(0,062)} = 0,75 м\с 

     По  формуле (2.1.2) находим поверхность осаждения, принимая K3 = 1,3 и считая, что плотность осветленной жидкости равна плотности чистой воды:

     F = 1,3∙

∙ = 56,7 м²

     Следовательно, на предприятии установлен вертикальный отстойник с d = 9 м, высотой 9,3 м, пропускаемой способностью 156,5 м³/ч и поверхностью осаждения 63,9 м². 

 

Рис.7 Первичный вертикальный отстойник из сборного железобетона:

1 – отражательный  щит; 2 – центральная труба; 3 –  илопровод; 4 – жиропровод;

5 – водосборный лоток; 6 – подающий лоток; 7 – отводящий лоток 

     2.3.3 Расчет аэротенка 

     Аэротенки-отстойники разрабатываются в виде прямоугольных  емкостей сооружений, объединяющих в  себе аэротенки продленной аэрации (аэрационная часть) и вторичные  отстойники вертикального типа (отстойная часть) (рис.8). Оба сооружения связаны между собой переливными окнами, обеспечивающими переток иловой смеси из аэрационной зоны в отстойную зону [20].

     Режим продленной аэрации, который также  называется методом полного окисления, отличается значительно большей продолжительностью пребывания сточных вод в аэротенках. Продолжительность аэрации сточных вод в продленном режиме составляет 1-3сут. в зависимости от начальной концентрации сточных вод по БПК. Аэротенки с продленной аэрацией работают при дозах активного ила по сухому веществу 3-6 г/л. в сут.

     Аэротенки, работающие в режиме полного окисления, могут эксплуатироваться с удалением  избыточного активного ила или  без его удаления. В последнем  случае избыточный активный ил выносится  из вторичного отстойника, что снижает качество очистки. Поэтому для более высокой степени очистки проектом предусмотрено удаление избыточного ила из системы, тем более что низкий его прирост позволяет производить эту операцию через значительные промежутки времени.

     Применение  режима продленной аэрации обусловлено  незначительным приростом активного  ила и высокой степенью его  минерализации, простотой эксплуатации, устойчивостью работы в режимах  неравномерного поступления расхода  сточных вод. 

       

     Рис.8 Аэротенк

     1 - аэротенк, 2 – отстойник, 3 – трубопровод подачи сточных вод на очистку, 4 – трубопровод отвода очищенной воды, 5 – система аэрации , 6 – трубопровод циркуляционного ила, 7 – трубопровод отвода избыточного ила, 8 – воздухопровод, 9 – эрлифт, 10 – лоток, 11 – водослив зубчатый. 

     Расчет  таких биоблоков производится в  соответствии с исходными данными, приведенными в таблице 3 
 
 

     Таблица 3

     Исходные  данные для расчета  аэротенка 

 

     Расчет  аэротенков производится на режим продленной аэрации. Продолжительность аэрации  составляет: 

                                                          (2.1.8) 

     где - БПКполн поступающего стока, ;

      - БПКполн  очищенного стока, 

      - удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1г беззольного вещества в 1ч, ;

      - зольность ила, принимаемая  S=0,35;

      - доза ила,  . 

                                                       (2.1.9) 

     Необходимый объем аэротенков: 

                                               (2.2.1)

     где - среднечасовой расход, м³/ч.

     Принимаем рабочую глубину аэротенков Н=4,6м. Тогда необходимая площадь аэротенков составит:

     

     Принимаем размеры одной секции аэротенков: , . Тогда необходимое количество секций составит: 

                                                         (2.2.2) 

     Максимальная  пропускная способность аэротенков в режиме продленной аэрации составляет 3787м³/сут.

     Степень рециркуляции активного ила определяется по формуле: 

                                                                 (2.2.3)

     где - степень рециркуляции активного ила;

      - доза ила,  ;

      - иловый индекс, см3/г.

                                                          (2.2.4) 

     При удалении ила эрлифтами степень рециркуляции принимается . Тогда расход циркулирующего ила:  

                                                 (2.2.5) 

     Удельный  расход воздуха для работы аэротенков определяется с учетом процесса нитрификации.

     Расчет  производится по формуле: 

                                              (2.2.6) 

     где - удельный расход кислорода воздуха, мг на 1мг снятой БПКполн, ;

      - коэффициент, учитывающий тип  аэратора и принимаемый для  мелкопузырчатой системы аэрации  в зависимости от соотношения  площадей аэрируемой зоны и  аэротенка  по ;

      - коэффициент, зависимый от глубины  погружения аэраторов  и принимаемый по ;

      - коэффициент, учитывающий температуру  сточных вод, который следует  определять по формуле 

                                                               (2.2.7)

                                               

     здесь - среднемесячная температура воды за летний период, °С;

      - коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85, при наличии СПАВ принимается в зависимости , ;

      - растворимость кислорода воздуха  в воде, мг/л, определяемая по  формуле

                                                         (2.2.8)

       ,

     здесь - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления;

      - глубина погружения аэратора, м;

      - средняя концентрация кислорода  в аэротенке, Со=2 мг/л  

                             (2.2.9) 

     Общая потребность в воздухе

                                           (2.3.1)

     Исходя  из допустимой минимальной интенсивности 3,3м3/м²∙ч. расчетный расход воздуха составляет:

                                                        (2.3.2)

     По  пропускной способности аэратора определяется число аэраторов (2,5-3м³/ч).

     Подбор  воздуходувок производится по минимальной  интенсивности.

     Для подачи в аэротенки необходимого количества воздуха принимаются 2 рабочие  и 1 резервная газодувки 32 ВФ-23/1,5 СМ2УЗ производительностью по 1368 м³/ч при давлении 50 кПа и мощности 30 кВт.