Проект сооружений биологической очистки хромсодержащих сточных вод производительностью 930 м3/сут

W= 3701·(4397 – 660)·10^-3/15·0,8=1152,7 м³.

Биореактор подбирается  как вертикальный емкостной аппарат  со сферической крышкой и коническим днищем[5]

 

Таблица 3.5 - Основные размеры анаэробного биореактора

Номинальный объем, м3	Внутренний диаметр,мм	Длина цилиндриеской  части корпуса α=90º, мм
100	4000	7575

 

БПК_п после очистки составит:

БПК_п=3078 – 0,85·3078 =462 мг/л.

Число анаэробных биореакторов N:

N=W / W_ном

N= 1152,7/100≈11,5=12 шт.

3.3.2 Расчет газгольдера

 

Принимается, что 0,4 м³ биогаза выделяется с 1 кг снятого БПК. В данном случае снимается 2,62 кг БПК / м³ (85% очистки по БПК, т.е.  
2620 мг/л = 2,62 кг/м³).

Общий выход газа за сутки:

Г_общ = Q_г · q _{ср сут}  

где   Q_г - выход газа на 1 м³  загрязненной сточной воды: Q_г =2,62·0,4=1,05 м³

Г_общ =1,05· 3701=3879 м ³  /сут

Вместимость мокрых газгольдеров рассчитывается на двух-четырех-часовой  выход газа:

W_газ = Г_общ ·3/24

W_газ =3879·3/24=485 м ³

      Число  газгольдеров:

N= W_газ /w,

где   w - вместимость газгольдера, м ³

N=485/600≈0,81=1 газгольдер.

 

Таблица 3.6 - Основные параметры мокрых газгольдеров

Вместимость газгольдера, м 3	Внутренний диаметр резервуара, мм
600	11480

 

3.3.3 Расчет аэротенка  – вытеснителя с регенератором

 

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу вытеснителей, определяется по формуле:

t= (1 + φ∙ a_i) /ρ_max ∙ С_о ∙ a_i ∙ (1- s)[(С_о + К_о) ∙ (L_m-L_t) +

К_l ∙ С_о ln (L_a / L_t)] ∙ К_р,

где φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение,  табл. 14[1]).

а_i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13[1]);

ρ_max – максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14[1]);

С_О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

s – зольность ила (Приложение, табл.14[1]);

К₀ – константа, характеризующая влияние кислорода, мгО₂/л (Приложение, табл.14[1]);

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

L_t  - БПК_п очищенной воды мг/л;

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл.14[1]);

К_р – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания: К_р = 1,5 при биологической очистке до L_t = 15 мг/л;

L_m – БПК_п, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

L_m = (L_a + L_t ∙ R_i) / (1 + R_i),

где R_i – степень рециркуляции активного ила.

Степень рециркуляции активного  ила в аэротенках следует рассчитывать по формуле:

R_i = а_i / (1000 / J_i – а_i),

где J_i – иловый индекс, см³/г, принимается (Приложение, табл.15[1]) в зависимости от нагрузки на ил, q_i=100 мг БПК на 1г беззольного вещества ила в сутки; J_i =130 см³/г.

R_i = 2,4 / (1000 / 130 – 2,4) = 0,45;

L_m = (462 + 15 ∙ 0,45) / (1 + 0,45) =323 мг/л;

При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ (t₀, ч) определяется по формуле:

t₀ = (L_a-L_t) / R_i ∙ а_r∙ (1 – s) ∙ ρ,

где ρ – удельная скорость окисления для аэротенков-вытеснителей, определяемая:

ρ= ρ_max ∙ L_t ∙ С_о / (L_t ∙ С_О + К_l ∙ С_о + К_о ∙ L_t) ∙ (1 + φ∙ a_i);

ρ=232 ∙ 15 ∙ 2 / [(15 ∙ 2 + 90 ∙ 2 + 1,66 ∙15) ∙ (1 + 0,16 ∙ 2,4)] = 21,4  
мг БПК/г ·ч.

а_r – доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле:

а_r = а_i (1 / 2 ∙ R_i + 1);

а_r = 2,4∙(1 / (2 ∙ 0,45) + 1) = 5,07 г/л;

t₀ = (462 - 15) / 0,45 ∙ 5,07∙ (1 – 0,35) ∙ 21,4 = 14,3 ч;

Продолжительность обработки  воды в аэротенке (t_а, ч) необходимо определять по формуле:

t_а = 2,5 / √а_i ∙ lg(L_a/ L_t)

t_а = 2,5 / √2,4 ∙ lg(462/ 15) = 1,1 ч.

Продолжительность регенерации (t_r, ч) рассчитывается по формуле:

t_r = t₀ – t_а =14,3 – 1,1 = 13,2 ч.

Объем аэротенка (W_а, м³) следует определять по формуле:

W_а = t_а ∙ (1 + R_i) ∙ q_ср.ч

W_а = 1,1 ∙ (1 + 0,45) ∙ 156,3 = 250 м².

Объем регенератора (W_r, м³) рассчитывается по формуле:

W_r = t_r ∙ R_i ∙ q_ср.ч

W_r = 13,2 ∙ 0,45 ∙ 156,3 = 929 м³.

Общий объем аэротенка  с регенератором:

W = W_а + W_r= 250+929=1179 м³.

Принимается типовой  проект аэротенка (Приложение, табл.16,17[1]). По отношению W_r : W = 0,8 принимается решение, что сточная вода  будет подаваться во второй коридор, за 17 метров до выхода из аэротенка.

 

Таблица 3.7 - Основные размеры аэротенка - вытеснителя

 

Ширина коридора, м	4,5
Рабочая глубина, м	3,2
Число коридоров	2
Длина секции, м	42
Рабочий объем одной  секции, м3	1213

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W_с / n_к ∙ b_к ∙ h_к,

где n_к – число коридоров аэротенка;

b_к – ширина коридора, м;

h_к – рабочая глубина аэротенка, м.

l = 1213 / 2 ∙ 4,5 ∙3,2 = 42 м.

Прирост активного ила Р_i, мг/л, определяется по формуле:

Р_i=0,8·b+K_пр L_а

где b-концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в сооружения, мг/л;

К_пр - коэффициент прироста: для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод К_пр=0.3;

Р_i =0,8·87,1 + 0,3·462 = 208,2 мг/л.

Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) включает просветы между ними шириной до 0,3 м. Фильтросные пластины (аэраторы) размером 0,3×0,3 м укладывают в три ряда вдоль длинной стороны аэротенка. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) рассчитывается по формуле:

f = 0,3 ∙ 5 ∙ l = 0,3·5·43 = 63 м².

Площадь одного коридора аэротенка определяется по формуле:

F = b_к ∙ l = 4,5·42 = 189 м².

Отношение f / F используется при определении удельного расхода воздуха в аэротенке:

f / F = 63/189 = 0,33.

Удельный расход воздуха (q_в, м³/м³ очищаемой воды) при пневматической системе аэрации рассчитывается по формуле:

q_в = q_о ∙ (L_a-L_t) / К₁ ∙ К₂ ∙К_т ∙К₃ ∙ (С_а – С_о),

где q_о – удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_п: принимается при очистке до БПК_п 15-20 мг/л равным 1,1;

К₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора: для мелкопузырчатых аэраторов (фильтросные пластины) принимается в зависимости от отношения площади аэрируемой зоны к площади аэротенка f / F (Приложение, табл.18[1]), К₁ = 1,91;

К₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора (h_а) (Приложение, табл.19), К₂ = 2,08;

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

К_т = 1 + 0,02∙(Т_w – 20)=1+0,02∙(35-20) = 1,3.

Здесь Т_w – среднемесячная температура воды за летний период, ⁰С;

К₃ – коэффициент качества воды, К₃ = 0,7;

С_а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

С_а = (1 + h_а / 20,6) ∙ С_т = (1 + 3 / 20,6) ∙ 8,5 = 9,74 мг/л .

здесь С_т – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным;

h_а – глубина погружения аэратора, м;

С_о – средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л (принимается 2 мг/л). 

q_в = 1,1 ∙ (462-15) / 1,91 ∙ 2,08 ∙1,3 ∙0,7 ∙ (9,74 – 2) = 17,8 м³/м³.

Интенсивность аэрации (J_а, м³/(м²∙ ч)) определяется по формуле:

J_а  = q_в ∙ Н / t,

где Н – рабочая глубина аэротенка, м;

t – период аэрации,  ч.

J_а  = 17,8 ∙ 3,2 / 14,3 = 4 м³/(м²∙ ч).

Расход воздуха, подаваемого  в аэротенк (H_в, м³/ч), рассчитывается по формуле:

V = q_в∙ q_макс.ч = 17,8·390,6 = 6953 м³/ч.

Необходимый напор определяется по формуле:

H_в= h + h_ф + h_дл + h_м,

где h – глубина слоя жидкости в аэротенке (h = 3 м);

h_ф – потери напора в фильтросных элементах (пластинах, трубах) с запасом на увеличение сопротивления во время эксплуатации h_ф = 0,70 м;

h_дл – потери напора по длине воздуховодов от воздуходувки до наиболее удаленного стояка к фильтросам, м;

h_м – потери напора на местные сопротивления в воздуховодах, м.

Суммарные потери напора на местные сопротивления и сопротивления на трение в воздуховодах не должны превышать 0,30-0,35 м, поэтому принимается h_дл + h_м = 0,35 м.

H_в= 3 + 0,7+ 0,35 = 4,05 м.

Воздуходувки подбираются  в зависимости от общего напора и  расчетного расхода воздуха (Приложение, табл.21[1]): ТВ-150-1,12; подача воздуха – 9000 м³/ч; давление – 0,113 МПа; мощность эл. двигателя – 40 кВт. Устанавливаем одну рабочую и одну резервную воздуходувку.

 

3.3.4 Расчет вторичных отстойников

 

Вторичные отстойники всех типов после  сооружения для глубокой очистки рассчитывают по гидравлической нагрузке q _отс ,м³/(м²·ч):

q_отс = 4,5 ∙ К_отс. ∙ Н^0,8 / (0,1∙J_i∙ a_i)^0,5-0,01а,

где К_отс. – коэффициент использования объема зоны отстаивания: К_отс =0,35;

Н – рабочая глубина  отстойной части, м;

J_i – иловый индекс, см³/г, принимается в зависимости от нагрузки на ил (Приложение, табл. 15[1]);

a_i – доза ила в аэротенке, г/л;

a – концентрация ила в осветленной воде, принимается не менее 10 мг/л;

q_отс = 4,5 ∙ 0,35 ∙ 3,9^0,8 / (0,1∙130∙ 2,4)^0,5-0,01·10 =1,2 м³/(м²·ч).

 

Из Приложения, табл.11[1] выбирается вторичный отстойник.

Таблица 3.8 - Основные размеры типового вторичного вертикального отстойника

Номер типового проекта	Отстойник	Диаметр, м	Строительная высота, м			Пропускная способность, (м³/ч) при времени отстаивания,ч
			Цилиндрической части		Конической части	1,5
902-2-166	вторичный из сборного железобетона	9	4,2	5,1		111,5

 

Количество отстойников (N) определяется по формуле:

N = q_макс.ч / (q_отс ∙ S_отс.),

где S_отс – площадь зеркала отстаивания одного отстойника, м²: для радиального и вертикального S_отс = π ∙ D² / 4=3,14·9²/4=63,6 м²;

N = 390,6 / (1,2∙ 63,6_.) ≈5,1=5 + 1 резервный.

Уточняем фактическую продолжительность отстаивания:

Т_ф = N ∙ W_з.о. / q_макс.ч

Т_ф = 1∙ 248/ 390,6=3,2 ч.

При расчете вторичных  отстойников проверяется время  пребывания ила в иловой зоне отстойников, которое не должно превышать 2 часов во избежание снижения активности ила:

Т_и =W_и· N /(q_ц+q_и),

где   W_и - объем зоны осадка (ила), м³;

q _ц - расход циркулирующего активного ила, м³/ч;

q_и- расход  избыточного активного ила, м³/ч.