Техника защиты окружающей среды 2 (стр. 5 из 5)

Осадок из электрокоагуляторов и отстойника поступает на фильтр-пресс поз. ФП, где обезвоживается, и с влажностью до 80% утилизируется.

Задача.

Рассчитать очистные сооружения (аэротенк - смеситель) для очистки сточных вод производства продуктов органического синтеза производительностью 120 м³/час. Концентрация загрязняющих веществ по БПК₂₀ равняется 320 мг/л. Температура сточной воды 25 ⁰С.

Решение:

Расчет аэротенков ведется согласно [1] и включает определение вместимости сооружения, объема требуемого воздуха и избыточного активного ила.

Принимаем двухступенчатую технологическую схему биологической очистки сточных вод. В качестве первой ступени принимаем аэротенк-смесители с регенерацией, обеспечивающие в нашем случае 70%-ный эффект снижения органических загрязнений.

БПК_полн поступающих в аэротенк сточных вод с учетом рециркуляционного расхода определяется по формуле:

L_a¹ = (L_a+ L_t ∙ R) / (1 + R), (1)

где L_a¹ - БПК_полн поступающих в аэротенк сточных вод с учетом рециркуляционного расхода, мг/л;

L_a – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_t - БПК_полн очищенных сточных вод, мг/л;

R - степень рециркуляции активного ила.

БПК_полн сточных вод после первой ступени биологической очистки составит:

L₁ = L_a× (100-70) / 100, (2)

L₁ = 320 × (100 - 70) / 100 = 96 мг/л.

Рассчитаем аэротенк-смеситель с регенератором. По данным [1] принимаем максимальную скорость окисления r_макс = 33 мг/(г×ч); константы K_L= 3 мг/л и К_о = 1,81 мг/л; коэффициент ингибирования j = 0,17 л/г.

Принимаем зольность S = 0,3, концентрацию кислорода С = 3 мг/л. По опыту эксплуатации аналогичных сооружений задаемся средней дозой ила а_ср = 3,5 г/л, коэффициент регенерации Р = 0,3 и иловым индексом J =100 см³/г

Вместимость аэротенков определяют по среднечасовому поступлению сточных вод за период аэрации в часы притока. Степень рециркуляции активного ила вычисляется по формуле:

R= a / ((1000/J) - a), (3)

где R - степень рециркуляции активного ила;

J – иловый индекс, см³/г;

а - доза ила в аэротенке г/л.

R = 3,5 / ((1000/100) – 3,5) = 0,54

Определим скорость окисления в аэротенке-смесителе с регенератором по формуле:

, (4)

где r_макс – максимальная скорость окисления, мг/(г∙ч);

С – концентрация растворенного кислорода, мг/л.

= 32,2 мг/(г∙ч)

Продолжительность аэрации в аэротенке t, ч, вычисляется по формуле:

t = (L_a - L_t )/(a · (1 - S)) · р, (5)

где t – продолжительность аэрации в аэротенке, ч;

S - зольность ила;

L_a – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_t - БПК_полн очищенных сточных вод, мг/л;

а - доза ила в аэротенке г/л;

р – удельная скорость окисления, мг БПК_полн на 1г беззольного вещества активного ила в 1 час.

t = (320 – 96) / (3, 5 · (1 – 0, 3)) · 32, 2 = 2, 84 ч

Вместимость аэротенков определяют по среднечасовому поступлению сточных вод за период аэрации в часы притока.

Нагрузка на 1 г беззольного вещества ила в сутки рассчитывается по формуле (мг/г сут.):

q _ил=24 · (L_a¹-L_t)/(a · (1-S) · t), (6)

где L_a¹ - БПК_полн поступающих в аэротенк сточных вод с учетом рециркуляционного расхода, мг/л;

S - зольность ила;

L_t - БПК_полн очищенных сточных вод, мг/л;

а - доза ила в аэротенке г/л;

t - продолжительность аэрации в аэротенках, ч.

q_ил =24 · (320 – 96)/(3,5 · (1 – 0,3) · 2,84) = 768 мг/г сут

По таблице СНиП 2.04.03-85 при q_ил = 12,52 мг/(г∙сут) иловый индекс составляет 120 см³/г [1]. Следовательно, в дальнейшем уточнение расчетных параметров нет необходимости.

Расчетный расход вод рассчитывается по формуле:

q_расч. = К∙q _ср., (7)

где К – общий максимальный коэффициент неравномерности водоотведения. К = 0,6 [1].

q_расч. = 0,6 ∙ q _ср, (8)

q_расч. = 0,6 × 120 = 72 м³/ч

Объем аэротенка V_a, м³,согласно [1], рассчитывается по формуле:

V_a = t · (1+R) ∙q_расч., (9)

где t - продолжительность аэрации в аэротенке, ч;

R - степень рециркуляции активного ила;

q_расч - расчетный расход сточной воды, м³/ч.

V_a = 2,84 · (1+0,54) ∙ 72 = 315 м³.

Принимаем объем аэротенка в соответствии [1]. Типовой проект аэротенка – смесителя 902-2-215/216, рабочий объем 864 м³, глубина – 4,5 м, ширина коридора – 4, число коридоров - 2.

Площадь аэротенка по найденному объему V_а и глубине вычисляется по формуле:

F = V_а / H, (10)

F= 864 / 4, 5 = 192 м².

Длина коридора аэротенка рассчитывается по формуле:

l_a = F/B, (11)

где F - площадь аэротенка, м²;

В – ширина аэротенка, м.

l_a = 192 / 8 = 24 м.

Удельный расход воздуха q_air, м³ /м³ очищаемой воды, при пневматической системе аэрации надлежит определять по формуле

где q_O - удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн, принимаемый при очистке до БПК_полн 15-20 мг/л - 1,1, при очистке до БПК_полн свыше 20 мг/л - 0,9;

K₁ - коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка f_az/f_at по табл. 42[1]; для среднепузырчатой и низконапорной K₁ = 0,75;

K₂ - коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов h_a и принимаемый по табл. 43[1];

K_Т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле

К_Т = 1 + 0,02 (Т_W-20), (13)

где T_w - среднемесячная температура воды за летний период, °С;

K₃ - коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85; при наличии СПАВ принимается в зависимости от величины f_az/f_at по табл. 44, для производственных сточных вод - по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать К₃ = 0,7;

(14)

Сa - растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л,

где C_T - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным;

h_a - глубина погружения аэратора, м;

С_O - средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л; в первом приближении C_O допускается принимать 2 мг/л.

С_а=

К_Т = 1 + 0,02 (25 - 20) = 1,1

м³ / м³

Интенсивность аэрации J_a, м³ /(м²·ч), надлежит определять по формуле

(15)

где H_at - рабочая глубина аэротенка, м;

t_at - период аэрации, ч.

= 31,1 м³ /(м²·ч)

Вычисленная интенсивность аэрации свыше J_a,min для принятого значения K_i, менее J_{a, max} для принятого значения К_2. Следовательно, в дальнейшем уточнение расчетных параметров нет необходимости.

Используемаялитература

1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. – М.: Стройиздат, 1986. - 140 с.

2. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1987. - 255 с.

3. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1979. – 320 с.

4. Зацепина М.В. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений: Учеб. пособие для техникумов. – Л.: Стройиздат, 1981. - 176 с.

5. Когановский А.М. и др. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. – 288 с.