Очистка сточных вод

№	Наименование	Значение
1	Капитальные затраты, руб	95563
2	Эксплуатационные затраты, руб	982036
3	Экономическая эффективность, %	23
4	Срок окупаемости, год	0,42
5	Предотвращенный экологический ущерб, руб	1269
6	Рентабельность издержек производства, %	23,4

 

Результаты расчетов показали, что внедрение коагуляционной установки  является выгоднее, чем простой сброс  загрязненных сточных вод в водоем, т.к. суммарный эффект, получаемый от использования установки покроет все затраты на её монтаж и эксплуатацию за 0,42 года

 

 

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА

 

В данном разделе приведена  программа расчета аэротенка, иловой площадки и вторичного радиального  отстойника с использованием программного обеспечения Delphi 7.

 

5.1 Описание формул

 

5.1.1 Расчет аэротенка

Расчет ведем для аэротенка-отстойника.

Период аэрации tatm , ч, в аэротенках, следует определить по формуле

 

 (5.1)

 

где Len – БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), Len = 230 мг/л; Lex – БПКполн очищенной воды, Lex = 35 мг/л; ai – доза ила, определяемая технико-экономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников, a=3,2 г/л; s –зольность ила, принимаемая 0,3; p – удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

 

 (5.2)

 

где p max – максимальная скорость окисления, мг/(г*ч), p max = 85 мг/(г*ч); CO – концентрация растворенного кислорода,Co = 2 мг/л;

Kl – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, Kl =33 мг/л;

КО – константа, характеризующая влияние кислорода, КО = 0,625 мгО2/л;

φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила,

φ = 0,007 л/г.

Степень регенерации активного  ила R:

 

 (5.3)

 

где J – иловый индекс, г/см3; J = 130 г/см3.

Доза ила в регенераторе ap:

 

 (5.4)

 

Продолжительность пребывания сточных  вод в аэротенке ta, с учетом разбавления БПК циркулирующим раствором :

 

 (5.5)

 (5.6)

 

Расчетные параметры аэротенка  БИО-25 приведены в таблице 5.1.

 

Таблица 5.1 – Расчетные характеристики аэротенка БИО-25

Число монтажных элементов	Длина, м	Ширина, м	Высота, м	Объем аэротенка, м3	Объем отстойника, м3
1	5,6	3,5	3,0	28	10,5

 

5.1.2 Иловая площадка

Суточный объем сброженного  осадка из осветлителей – перегнивателей определяется их его объема за счет уплотнения и сбраживания:

 

 (5.7)

 

где Vn – суточный объем осадка, загружаемого в осветлитель –  перегниватель, Vn = 2,1 м3/сут;

а – коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его  при сбраживании, а=2;

b – коэффициент уменьшения объема осадка в результате уменьшения влажности с 95 до 90%, b = 2.

Полезная площадь иловых площадок:

 

 (5.8)

 

где Д – среднегодовая загрузка на иловые площадки, Д=2 м3;

n – климатический коэффициент, n = 1.

Принимаем 2 карты площадью:

 

 (5.9)

 

Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками, дорогами, канавами:

 

 (5.10)

 

где k1 – коэффициент, учитывающий  дополнительную площадь от полезной.

Принимаем k1 = 0,3.

Общая площадь иловых площадок:

 

 (5.11)

 

Принимаем рабочую глубину карт 0,5 м, высоту оградительных валиков 0,8 м, ширину валиков по верху 0,5 м, уклон  дна разводящих лотков 0,01 м.

Иловые площадки проверяются на намораживание:

 

 (5.12)

 

где Т – продолжительность периода  намораживания, число дней в году со среднесуточной температурой воздуха  не ниже 10ºC, Т=150 дней;

k2 – коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации, k2 = 0,8;

k3 – коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие испарения, k3 = 0,75.

Объем подсушенного осадка (влажностью 80%) за год, м3:

 (5.13)

Уборка подсушенного осадка осуществляется экскаватором Э-352 с заменой ковша  стругом и дальнейшей нагрузкой  осадка на самосвалы типа ГОВ-93. Производительность экскаватора – 35 т/ч. В течение  года экскаватор будет работать, ч:

 

 (5.14)

5.1.3 Вторичные радиальные отстойники

После аэротенков сточная  вода поступает во вторичные радиальные отстойники. Они предназначены для  выделения активного ила из иловой смеси, поступающей из аэротенка.

Общий расчетный объем  вторичного отстойника при продолжительности  отстаивания 2 часа:

 

Vобщ2 = Qmax*T, (5.15)

 

где Qmax – максимальный расход потока, Qmax = 4,85 м3/ч.

Конструктивные характеристики вторичного радиального отстойника примем согласно пп 6,61 – 6,63 [30].

Hs – рабочая глубина части, Hs = 1,5 м;

at – концентрация ила в осветленной воде, at = 10 мг/л;

Ks – коэффициент использования объема зоны отстаивания, для радиальных отстойников, Ks = 0,4;

Bset –ширина, Bset = 3 м;

Z –зона отстаивания, Z = 3 м3;

vw – скорость рабочего потока, vw = 5 мм/с;

N – количество отстойников, N = 3 шт;

Ds – диаметр отстойника, Ds = 2,5 м;

d – диаметр впускного устройства, d = 1,5м;

u 0 – гидравлическая крупность задерживаемых частиц, u0 = 1,4 мм/с;

νt – турбулентная составляющая, принимаемая в зависимости от u0, νt = 0 мм/с.

Вторичные отстойники всех типов после  аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке qs , м3/(м2 ×ч), с учетом концентрации активного ила в аэротенке ai , г/л, его индекса J, см3/г, и концентрации ила в осветленной воде at , мг/л, по формуле:

 (5.16)

 

Производительность отстойника qо, м3/ч:

 

 (5.17)

 

Количество отстойников (N) должно быть не менее трех рабочих.

Фактическая продолжительность отстаивания Tf:

 

 (5.18)

 

В отстойнике происходит снижение БПК  на 20%:

 

 (5.19)

 

Снижение концентрации B1 (B1 =78 мг/л) взвешенных веществ на 50%:

 

 (5.20)

 

Выбираем радиальные отстойники, параметры  которых приведены в таблице 5.2.

 

Таблица 5.2 – Параметры выбранного радиального отстойника

Диаметр, м	Количество отстойников, шт	Общий объем, м3	Фактическая продолжительность отстаивания, ч
2,5	3	9,7	1,86

 

5.2 Таблица констант неизвестных  параметров

 

Описание констант неизвестных  параметров программы расчета аэротенка-отстойника, иловой площадки, вторичного радиальные отстойника, приведено в таблице 5.4.

 

Таблица 5.4 – Константы  неизвестных параметров

Название	Обозначение
	В блок-схеме	В программе
1	2	3
Продолжительность аэрации	tatm	Tatm
Объем поступающей сточной воды	Q	Q
БПКполн поступающей в аэротенк сточной  воды	Len	Len
БПКполн очищенной воды	Lex	Lex
Доза ила с учетом работы вторичных  отстойников	ai	Ai
Удельная скорость окисления	p	P
Зольность ила	s	S
Максимальная скорость окисления	p max	Pmax
Концентрация растворенного кислорода	CO	C
Константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ	Kl	Ki
Коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила	φ	Fi
Степень регенерации активного ила	R	R
Иловый индекс	J	J
Доза ила в регенераторе	ap	Ap
Продолжительность пребывания сточных  вод в аэротенке с учетом разбавления  циркулирующим раствором	ta	Ta
Суточный объем сброженного осадка из осветлителей – перегнивателей	Vc	Vc
Суточный объем осадка, загружаемого в осветлитель	Vn	Vn
Коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его при  сбраживании	а	a
Полезная площадь иловых площадок	Fпол	Fpol
Среднегодовая загрузка на иловые площадки	Д	D
Климатический коэффициент	n	n1
Площадь карты	f	f
Дополнительная площадь иловых площадок	Fдоп	Fdop
Коэффициент, учитывающий дополнительную площадь от полезной.	k1	k1
Общая площадь иловых площадок	F	Frez
Намораживание иловых площадок	hнам	H
Продолжительность периода намораживания	Т	T
Коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации и испарения	k2	k2
Объем подсушенного осадка	V	V
Продолжительность работы экскаватора	Тр	Tp
Общий расчетный объем отстойников	Vобщ2	Vob
Максимальный расход потока	Qmax	Qmax
Рабочая глубина части	Hs	Hs
Коэффициент использования объема зоны отстаивания	Ks	Ks
Гидравлическая нагрузка вторичных  отстойников	qs	Qs
Производительность вторичного отстойника	qо	Qo
БПК во вторичном отстойнике	La	La
Фактическая продолжительность отстаивания	Tf	Tf
Концентрация взвешенных веществ  до вторичных отстойников	B1	B1
Концентрация взвешенных веществ  после вторичных отстойников	В	В
Количество секций вторичного отстойника	N	Nsec
Зона отстаивания вторичного отстойника	Z	Zona
Диаметр отстойника	Ds	Dss
Диаметр впускного устройства	d	Den
Гидравлическая крупность задерживаемых  частиц	u 0	Uo
Турбулентная составляющая	νt	Vt
Концентрация ила в осветленной  воде	at	At
БПК сточной воды после разбавления  циркулирующим раствором	Len’	Len1

 

5.3 Блок – схема программы

 

Блок – схема программы  расчета аэротенка-отстойника, иловой площадки, вторичного радиальные отстойника, коагуляционной установки, установки обеззараживания сточных вод, третичного радиального отстойника представлена на рисунке 5.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.1 – Блок схема  программы

 

5.4 Текст программы

 

// Заголовок и перечень  используемых библиотек. К стандартным  добавляется библиотека Math для расчета  сложных степеней и извлечения  корня.

unit Dautova;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, StdCtrls, Math, Menus;

//Конструктор используемых  объектов графического окна. TLabel – статичные надписи, TEdit – окно текста с изменяемым содержимым для вывода результатов расчета, TButton – кнопка запуска расчета.

type

TForm1 = class(TForm)

lbl1: TLabel;

lbl2: TLabel;

edt1: TEdit;

edt2: TEdit;

btn1: TButton;

lbl3: TLabel;

lbl4: TLabel;

edt3: TEdit;

edt4: TEdit;

lbl5: TLabel;

edt5: TEdit;

lbl6: TLabel;

lbl7: TLabel;

edt6: TEdit;

lbl8: TLabel;

edt7: TEdit;

lbl9: TLabel;

edt8: TEdit;

lbl10: TLabel;

edt9: TEdit;

lbl11: TLabel;

edt10: TEdit;

lbl12: TLabel;