Реконструкция очистных сооружений биологической очистки

 

• R_i - следует определять по формуле (52);
• a_r - доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле:

 

• S – зольность ила, принимается равной 30% по т.40 СНиПа.
• - удельная скорость окисления для аэротенков - смесителей и вытеснителей, определяемая по формуле (49) при дозе ила a_r. мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч.

 

• = 85 мг/гч – максимальная скорость окисления, принимаем по [3, табл. 40];
• Со = 2 мг/л – концентрация растворенного кислорода;
• Kl = 33 мг БПК/л – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ;
• Ко = 0,625 мг О₂/л – константа, характеризующая влияние кислорода;
• = 0,07 л/г – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила. [3, табл.40]
• a_i - доза ила, г/л.

Определение продолжительности  регенерации:

 

Определение продолжительности  пребывания воды в системе аэротенк-регенератор:

 

Определение средней дозы ила в системе:

 

Определение нагрузки на ил:

 

На основании  [3, табл. 41] принимаем иловый индекс J = 72.92 см³/г при нагрузке на ил q = 329.2 мг/гсут, что  не превышает 5% предел от первоначального.

Определение вместимости  аэротенка:

 

Определение вместимости  регенератора:

35

Общий объем:

 

Определение необходимого процента регенерации.

 

Объем 2-х действующих аэротенков

 

Вывод: Объем действующих аэротенков меньше объема, необходимого для качественной обработки заданного расхода воды.

3.4. Поверочный  расчет вторичных отстойников

 

Нагрузка на поверхность  вторичных отстойников:

 

где:

• K_ss = 0,65 – коэффициент использования объема зоны отстаивания для вертикальных отстойников;
• a_t = 15 мг/л – вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников;
• а = 3 мг/л - доза ила.

Площадь зеркала воды отстойника:

 

где:

• – диаметр отстойника,
• – диаметр впускного устройства (1000 мм),

 

Максимальный пропускной расход всех действующих отстойников:

 

Максимальный пропускной расход всех действующих отстойников:

 

• n – количество действующих вторичных отстойников.

 

Вывод: сооружения перегружены по воде, качество обработки неудовлетворительное.

 

4. Определение мероприятий по реконструкции очистных сооружений

4.1. Решетки

Максимальный часовой  расход сточных вод: =0,274 м3/с;

Принимаем к установке  2 (1 рабочих и 1 резервная) ступенчатых решетки HUBER STEP SCREEN® Flexible SSF производительностью 1000 м³/час

 

• Макс.пропускная способность: до 11000 куб.м/ч
• Угол встраивания: от 40° до 53°, подбирается в зависимости от гидравлических условий

Проверка принятых решеток  на скорость пропуска воды:

 –число прозоров

 

 

Скорость течения воды в прозорах решетки удовлетворяет  нормативам.

 

4.2. Песколовки

Необходимо рассчитать дополнительно  возводимые песколовки на максимальный расход, равный разнице нового расхода  и расхода, обеспечиваемого действующими песколовками.

 

Рассчитаем площадь живого сечения каждого отделения песколовки:

 

В соответствии с [3] таб. 28 принимаем  скорость движения воды в песколовке v = 0,3 м/с,

Тогда:

• где n = 2 – количество песколовок.

Принимаем ширину песколовки В = 0,8 м.

Определение длины песколовки:

 

• где Ks -  коэффициент, принимаемый в зависимости от типа песколовки
• Hs – расчетная глубина песколовки

Определим диаметр по оси  лотка:

 

Принимаем: необходимо достроить 2 типовых горизонтальных песколовки с круговым движением воды диаметром 2,9 м и шириной лотка 800 мм.

Площадь живого сечения:

 

• h – глубина лотка.

Скорость движения воды в песколовке при новом расходе:

4.3.Аэротенки

Требуется глубокая очистка  воды.

Для удаления избыточного  азота используется нитрификация и  денитрификация с помощью бактерий.

Для удаления избыточных фосфатов используем коагулянт.

Расчет нитрификации

При расчете аэротенков с  нитрификацией сточных вод необходимо знание удельной скорости роста нитрифицирующих  микроорганизмов, которая зависит  от рН и температуры жидкости, концентрации растворенного кислорода в иловой смеси и аммонийного азота  в очищенной жидкости, а также  от наличия токсичных для нитрификации компонентов.

Удельная скорость роста  тарификаторов , сут^-1, определяется по формуле     

 

где К_рН - коэффициент, учитывающий влияние рН =0,78, при рН=7,8;

К_Т - коэффициент, учитывающий влияние температуры жидкости=1 при 20˚С

К_ос – коэффициент ингибирования = 1

Кп - константа  полунасыщения по аммонийному азоту=25,

 

Минимальный возраст нитрифицирующего ила определяется по формуле

 

Удельная скорость окисления  органических веществ ρмг/(г×ч), определяется по формуле

 

где К_Э - энергетический физиологический коэффициент, мг^.БПК_полн/(г×ч); 

К_Р - физиологический коэффициент роста микроорганизмов активного ила, мг^.БПК_полн/г;  

Для городских сточных  вод К_Э = 3,7 мг^.БПК_полп/(г×ч); К_р = 864 мг БПК_полп/г.

Концентрация  беззольной части активного ила a_i определяется из формулы (49)СНиП 2.04.03-85, где для городских сточных вод   = 70 мг^.БПК_полн/(г×ч); К_i = 65 мг БПК_полн/л,   = 0,14 л/г; К_о = 0,625 мг/л.

 

Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке t_atm с нитрификацией аммонийного азота определяется по формуле

 

Доза нитрифицирующего ила  следует определять по формуле по таб19 пособии к СНИП2.04.03-85

 

Общая концентрация беззольного  ила в иловой смеси аэротенков составляет 

a_in+a_i = 3,87+0,125 = 4 г/л, с учетом 30 % зольности доза ила по сухому веществу составит а = 4/0,7 = 5,71 г/л.

Удельный прирост активного  ила K_g, мг/(мг^.БПК_полн), определяется по формуле

K_g = 41,7at_atm/(L_en-L_ех)=

где a - - концентрация ила по сухому веществу, г/л.

Суточное количество избыточного  ила G, кг/сут, составляет

 

Объем нитрификатора равен 2/3 всего объема аэротенка

 

Расчет денитрификации

Предельная доза денитрифицирующего ила при J_i = 72,92 см³/г составляет  

г/л.

Удельная скорость  , мг/(г.ч), денитрификации рассчитывается по формуле     

 

Продолжительность пребывания в денитрификаторе     

 

Значения кинетических констант принимаются по данным

Вид субстрата	, мг N-NO3/(г.ч)	kdn, мг N-NО /л	, л/г
Сточная вода	21,17	25	0,17

Расчет объема аэротенка для биологической очистки

tф=13,8, следовательно (в том числе отпадает нужда в регенераторе ила):

Wat=tat*Qрасч=13,8* 735=10143 м3

Принимаем: построить новые коридорные аэротенки-вытеснители конструкции ЦНИИЭП инженерного оборудования, типовой проект 902-2-178

Рабочий объем одной секции 5100

L =65 м, число коридоров 4, глубина 4,4 м, ширина 4,5 м,  число секций 2

 

 

 

 

4.4. Расчет количества воздуха.

Рассчитаем систему аэрации. В аэротенках-вытеснителях  аэраторы располагаются неравномерно в соответствии со снижением загрязнений. Принимаем  пневматическую систему аэрации  с мелкопузырчатыми аэраторами.

Удельный расход воздуха  очищаемой воды при пневматической системе аэрации:

- удельный расход кислорода  воздуха, мг на 1 мг снятой БПКполн,  принимаемый при очистке до  БПКполн 15-20 мг/л -1,1

- коэффициент ,учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка (табл.42 СНиП 2.04.03-85) faz/fat=1, =1,47 – для мелкопузырчатой и низконапорной.

- коэффициент , зависимый от глубины погружения аэраторов h_а (табл.43 СНиП 2.04.03-85) (интерполируя для глубины-4,34 таб43)

k₂=2,85

- коэффициент  качества воды  =0,85 –для городских сточных вод

где:  C_T – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемой 9,02.

- коэффициент, учитывающий температуру  сточных вод

= 1 + 0,02 ( Т_w – 20)=1+0,02(18-20)=0.96

Т_{w –} среднемесячная температура за летний период Т_{w =}18°С

 

Удельный расход воздуха  равен:

          Интенсивность аэрации :

Ja=qair*Hat/tat=4,6*4,4/9,3=2,18 м³/(м²*ч)

Hat- рабочая глубина аэротенкаHat=4,4 м

tat=9,3 ч - период аэрации

полученная интенсивность  меньше Jmax  но и меньше Jmin ,(табл.42-43 СНиП 2.04.03-85).,тогда принимаем Jmin=3,17 м3/м2ч по таб 43 и находим Qair:

qair=Jmin*t/H=3,17*9,3/4,4=6,7 м3/м3очищ воды

Находим общий расход воздуха:

Q_возд =

*Q_расч =6,7 *735= 4925 м³/ч

Определение ориентировочного минимального напора воздуходувок:

Hобщ= Hat+hф+hм=4,4+0,5+0,5=5,4 (м), где

hф и hм – примерные потери по длине и на местные сопротивления.

Количество воздуходувок согласно СНиП 2.04.03-85 п.5.29 при производительности  станции свыше 5000 м³ воздуха в 1 ч надлежит принимать не менее двух , при меньшей производительности допускается принимать один рабочий агрегат. Число резервных агрегатов следует принимать при числе рабочих: до трёх – один , четыре и более -два

Принимаем воздуходувную  станцию производительностью 5000 м³/ч с марками воздуходувных машин ТВ – 50–1,6. Число агрегатов 3шт, из них 1 шт – резервная. Размеры здания в плане 30*12 и строительный объем здания 2850 м³.

4.5. Удаление из сточных вод соединений фосфора

 

 Для удаления из сточных вод соединений фосфора применяется химическая очистка. При химической очистке традиционные схемы сооружений биологической очистки (с заключительным фильтрованием сточных вод или без него) дополняются реагентным хозяйством, включающим растворные и расходные баки для коагулянтов и помещение для их хранения. Указанное реагентное хозяйство рассчитывается в соответствии с требованиями справочника проектировщика.

В качестве коагулянта используем сернокислый алюминий.

Дозу реагента принимаем равно 35 по Al³⁺

Расчет вертикального  смесителя вихревого типа

Вихревые вертикальные смесители  устраивают круглыми или прямоугольными в плане с конусным или пирамидальным  днищем, с углом между стенками днища 30⁰-45⁰. Подвод воды в вихревой смеситель следует предусматривать сбоку в нижнюю часть. Скорость выхода воды из подводящего трубопровода в нижнюю часть принимают в пределах 1-1,2м/с, скорость восходящего потока воды на уровне водосборного устройства вверху смесителя 0,03-0,04м/с(108-144м/ч), скорость движения в конце водосборного лотка принимают 0,6м/с.

В смесителе следует предусматривать  переливной трубопровод, а также  трубопровод для опорожнения  и выпуска осадка.

 

 

 

Площадь горизонтального  сечения в верхней части смесителей, м², рассчитывают по формуле:

q- часовой расход воды, м³/ч;

V_B – скорость движения воды в верхней части, м/ч.

Принимаем один смеситель  площадью 4м², n=2 смеситель квадратный в плане.

Для квадратного в плане  смесителя ширина, м, в верхней части

_{Полный  объем смесителя, м³, рассчитывают по формуле:}

_{где: t – время пребывания воды в смесителе, 1,5-2мин.}

Камеры хлопьеобразования

Подбираем камеру хлопьеобразования  с вертикальными перегородками  размером в плане 8х8 и высотой 3,9м.

Контактный резервуар

Подбираем контактный резервуар:расчётный  объем – 735м³, число отделений – 4шт., размеры отделения: ширина – 6м, длина – 10 м, глубина – 3,2м.Время контакта t=1ч.

 

4.6. Вторичные отстойники

 

Необходимо рассчитать возводимые отстойники на полный расход, т.к. вводим вторую линию биологической очистки.

В соответствие с расчётом требуемой очистки сточных вод  вынос взвешенных веществ из вторичных  отстойников должен быть не более  а_t = 15 мг/л. Доза активного ила аi = 3,87 г/л, Ji =72,92 см³/г. 

Вторичные отстойники после  аэротенков надлежит рассчитывать по гидростатической нагрузке, с учётом концентрации активного ила в  аэротенке, его индекса и концентрации ила в осветлённой воде: