книги / Расчет биотехнологических процессов очистки воды с применением аэротенков
..pdf4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЭРОТЕНКОВ
Пример № 1. Проведите расчет рабочего объема, объема регенератора активного ила (при необходимости), прироста активного ила и выберите типовой проект аэротенка-смесителя для очистки городских сточных вод по следующим исходным данным: рас-
ход поступающей на очистку сточной воды qw = 2370 м3/ч; БПКполн поступающей на очистку сточной воды Len = 135 мг/л; БПКполн очищенной сточной воды Lex = 15 мг/л; концентрация взвешенных
веществ в поступающей на очистку сточной воде Ccdp = 120 мг/л. Учтите, что после аэротенка иловая смесь поступает в радиальный вторичныйотстойникс илососами.
Расчет. Поскольку значение Len < 150 мг/л, принимаем аэ- ротенк-смеситель без регенератора. Далее расчет ведем по методике для данного типа реактора:
1.Принимаем дозу активного ила в аэротенке ai = 2 г/л.
2.По табл. 40 в [2] для городских сточных вод находим параметры уравнения (1), необходимые для расчета: макси-
мальную скорость окисления ρmax = 85 мгБПКполн/(г·ч);
константу, характеризующую |
свойства |
загрязнений, Kl |
= |
||||||||||||
= 33 мгБПКполн/л; |
константу, характеризующую |
влияние |
ки- |
||||||||||||
слорода, KO = |
0,625 мгO2/л; |
коэффициент ингибирования |
|||||||||||||
φ = 0,07 л/г; зольность активного ила s = 0,3. |
|
|
|||||||||||||
По уравнению (1) определяем удельную скорость окисле- |
|||||||||||||||
ния органических загрязнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
max |
|
LexCO |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||
L C |
K C |
K |
L |
1 |
a |
|
|
||||||||
|
|
|
ex O |
l O |
|
O ex |
i |
|
|
||||||
85 |
|
|
15 2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
15 2 33 2 0,625 15 |
1 0,07 2 |
|
|
||||||||||||
|
|
21,2 |
мгБПКполн /(г ч). |
|
|
|
|
|
|||||||
21
3. Находим период аэрации tatm по уравнению (2):
|
|
|
tatm |
Len |
Lex |
|
135 15 |
4,04 |
ч. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
2 (1 0,3) 21,5 |
|
|||||
|
|
|
|
ai (1 s) |
|
|
|
||||||
|
4. Поуравнению(3) определяемнагрузку на активный ил: |
||||||||||||
q |
|
24(Len Lex ) |
|
|
24 (135 15) |
508 мгБПК |
полн |
/(г сут) . |
|||||
|
|
|
|
|
|||||||||
i |
ai (1 |
s)tatm |
|
2 (1 0,3) 4,04 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
5.По табл. 41 в [2] путем интерполяции находим величину илового индекса Ji = 97,8 см3/г, соответствующую рассчитанной величине нагрузки на активный ил qi.
6.Находим по уравнению (4) степень рециркуляции активного ила:
Ri |
ai |
|
2 |
0,24. |
|
1000 / Ji ai |
1000 / 97,8 2 |
||||
|
|
|
Для вторичных отстойников с илососами, которые применяются для осаждения активного ила по условиям задания, величина Ri должна быть не менее 0,3. Так как рассчитанное значение Ri меньше 0,3, то принимаем Ri = 0,3.
7. Рассчитываем по уравнению (5) рабочий объем аэротенка:
Watm qwtatm 2370 4,04 9575 м3 .
8. В соответствии с рассчитанным объемом реактора выбираем по данным [3] типовой проект аэротенка № 902-2-217/218. Число секций nat принимаем равным 8, поскольку суточный расход сточной воды составляет более 50 000 м3/сут. Характеристики выбранного типового проекта аэротенка следующие: ра-
бочая глубина Hat = 4,5 м; ширина коридора bcor = 4 м; число коридоров в одной секции ncor = 2; длина секции lat = 36 м; объем
секции 1296 м3.
22
9. Находим по уравнению (6) прирост активного ила:
Pi 0,8Ccdp Kg Len 0,8 120 0,3 135 136,5 мг/л.
Пример № 2. Проведите расчет рабочего объема, объема регенератора активного ила (при необходимости), прироста активного ила и выберите типовой проект аэротенка-смесителя для очистки городских сточных вод по следующим исходным данным: расход поступающей на очистку сточной воды qw =
= 1190 м3/ч; БПКполн поступающей на очистку сточной воды Len = 175 мг/л; БПКполн очищенной сточной воды Lex = 20 мг/л; концентрация взвешенных веществ в поступающей сточной во-
де Ccdp = 160 мг/л. Иловая смесь после аэротенка поступает во вторичный отстойник с самотечным удалением ила.
Расчет. Поскольку значение Len > 150 мг/л, принимаем аэ- ротенк-смеситель с регенератором. Расчет основных технологических параметров реактора ведем по рассмотренной ранее методике:
1.Принимаем среднюю дозу активного ила ai, mix = 3,5 г/л
истепень регенерации Rr = 0,3.
2.По табл. 40 в [2] для городских сточных вод находим параметры уравнения (1), необходимые для расчета: максимальную
скорость окисления ρmax = 85 мгБПКполн/(г·ч); константу, характеризующую свойства загрязнений, Kl = 33 мгБПКполн/л; константу, характеризующую влияние кислорода, KO = 0,625 мгO2/л; коэффициентингибированияφ = 0,07 л/г; зольностьактивного илаs = 0,3.
Рассчитываем удельную скорость окисления ρ по уравнению (1) при дозе активного ила ai, mix:
max |
|
|
LexCO |
|
|
|
|
|
1 |
|
||||
L C |
O |
K |
C |
O |
K |
L |
|
1 a |
||||||
|
|
ex |
l |
|
|
O ex |
|
|
i , mix |
|
|
|||
85 |
|
|
|
20 2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
20 2 33 2 0,625 20 |
|
1 0,07 3,5 |
||||||||||||
23 мгБПКполн /(г ч).
23
3. Находим период аэрации tatm по уравнению (2) при дозе активного ила ai, mix:
tatm |
Len Lex |
|
175 20 |
2,75 ч. |
|
ai, mix (1 s) |
3,5 (1 0,3) 23 |
||||
|
|
|
4. Рассчитываем нагрузку на активный ил qi по уравнению (3) при дозе активного ила ai, mix:
q |
24(Len Lex ) |
|
24 (175 20) |
552 мгБПК |
полн |
/(г сут) . |
|
|
|||||
i |
ai, mix (1 s)tatm |
|
3,5 (1 0,3) 2,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5.По табл. 41 в [2] определяем интерполяцией иловый индекс Ji = 113,2 г/см3, соответствующий рассчитанной нагрузке на активный ил qi.
6.Находим степень рециркуляции активного ила Ri по уравнению (4) при дозе активного ила ai, mix:
Ri |
ai, mix |
|
3,5 |
0,66. |
|
1000 / Ji ai, mix |
1000 / 113, 2 3,5 |
||||
|
|
|
Значение Ri превышает минимально допустимое для вторичного отстойника с самотечным удалением ила, который по условиям задания применяется для осаждения активного ила. Таким образом, корректировка величины Ri не требуется.
7. Определяем общий объем аэротенка и регенератора по уравнению (14):
Wt Watm Wr qwtatm 1190 2,75 3273 м3 .
8. Находим объем аэротенка Watm и регенератора Wr по уравнениям (15) и (16) соответственно:
W |
|
|
Wt |
|
|
|
3273 |
|
2291 м3 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
atm |
|
R |
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
1 |
r |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 0,3 |
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
1 Rr |
|
|
|
|
|
||
Wr Wt Watm 3273 2291 982 м3 .
24
9.По данным [3], зная общий объем аэротенка и регенерато-
ра (Wt), подбираем типовой проект аэротенка-смесителя № 902-2-
215/216. Число секций nat принимаем равным 4, поскольку суточный расход сточной воды составляет менее 50 000 м3/сут. Характеристики выбранного типового проекта аэротенка следующие:
рабочая глубина Hat = 4,5 м; ширина коридора bcor = 4 м; число
коридоров в одной секции ncor = 2; длина секции lat = 24 м; объем секции 864 м3.
10.Рассчитываем по уравнению (17) дозу активного ила
ваэротенке:
ai |
Wt ai, mix |
|
|
|
3273 3,5 |
|
2,85 г/л. |
|||
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
Watm |
1 Wr |
|
2291 |
|
|
1 |
982 |
||
|
|
2 0,625 |
||||||||
|
2R |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
||
11. Находим прирост активного ила Pi по уравнению (6):
Pi 0,8Ccdp Kg Len 0,8 160 0,3 175 180,5 мг/л.
Пример № 3. Проведите расчет рабочего объема, объема регенератора активного ила (при необходимости), прироста активного ила и выберите типовой проект аэротенка-вытеснителя для очистки городских сточных вод по следующим исходным данным: расход поступающей на очистку сточной воды
qw = 3250 м3/ч; БПКполн поступающей на очистку сточной воды Len = 143 мг/л; БПКполн очищенной сточной воды Lex = 15 мг/л; концентрация взвешенных веществ в поступающей сточной во-
де Ccdp = 130 мг/л. Иловая смесь поступает после аэротенка в радиальный вторичный отстойник с илососами.
Расчет. Поскольку на очистку поступает вода с БПКполн < < 150 мг/л, принимаем аэротенк-вытеснитель без регенератора. Расчет основных технологических параметров реактора ведем по рассмотренной выше методике:
1. Принимаем дозу активного ила в аэротенке ai = 3 г/л и значение илового индекса в первом приближении Ji = 100 см3/г.
25
2. Рассчитываем степень рециркуляции активного ила Ri по уравнению (4):
Ri |
ai |
|
3 |
0,43 . |
|
1000 / Ji ai |
1000 /100 3 |
||||
|
|
|
Величину Ri не корректируем, поскольку она превышает минимально допустимую для отстойников с илососами, которые используются для осаждения активного ила по условиям задания.
3. Определяем по уравнению (18) БПКполн поступающей на очистку в аэротенк сточной воды с учетом разбавления рециркуляционным расходом Lmix:
L |
|
Len Lex Ri |
143 15 0,43 104,5 мг/л. |
|
|
||||
mix |
1 |
Ri |
1 0,43 |
|
|
|
|||
4. По табл. 40 в [2] для городских сточных вод находим параметры, необходимые для расчета: максимальную скорость
окисления ρmax = 85 мгБПКполн/(г·ч); константу, характеризующую свойства загрязнений, Kl = 33 мгБПКполн/л; константу, характеризующую влияние кислорода, KO = 0,625 мгO2/л; коэффициент ингибирования φ = 0,07 л/г; зольность активного ила s = 0,3.
Поскольку очистка ведется до Lex = 15 мг/л, то коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания в аэротенке, принимаем Kp = 1,5.
Рассчитываем по уравнению (19) период аэрации tatv:
t |
atv |
|
|
1 ai |
|
|
(C |
O |
K |
O |
)(L |
L |
) K |
C |
O |
ln |
Lmix |
K |
p |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
maxCO ai (1 s) |
|
|
mix |
ex |
l |
|
|
|
Lex |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 0,07 3 |
|
0,625)(104,5 15) 33 2 ln |
104,5 |
|
1,5 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
(2 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
85 |
2 3(1 0,3) |
15 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1,85 ч.
5.Находим нагрузку на активный ил qi по уравнению (3) при значениях Lmix и tatv:
26
q |
|
24(Lmix Lex ) |
|
24 (104,5 15) |
552,9 мгБПК |
полн |
/(г сут). |
|
|
|
|||||||
i |
ai |
(1 s)tatv |
|
3 (1 0,3) 1,85 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
6. По табл. 41 в [2] интерполяцией находим значение илового индекса Ji = 113,5 см3/г, соответствующее рассчитанной нагрузке на активный ил qi. Принятое в первом приближении значение илового индекса (100 см3/г) отличается от табличного значения более чем на 10 %, поэтому повторяем расчет с п. 2, принимая табличное значение илового индекса Ji = 113,5 см3/г:
|
|
|
|
|
Ri |
|
|
|
|
|
ai |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
0,52 ; |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
1000 / Ji |
|
|
1000 /113,5 |
3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ai |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
L |
|
Len Lex Ri |
143 15 0,52 99,2 мг/л; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
mix |
|
|
|
1 Ri |
|
|
|
|
|
1 0,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
t |
atv |
|
|
1 ai |
|
|
(C |
K |
O |
)(L |
L ) K C |
O |
ln |
Lmix |
K |
p |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
mix |
ex |
|
|
l |
|
|
|
Lex |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
maxCO ai (1 s) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
1 0,07 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
99,2 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(2 0,625)(99,2 15) 33 2 ln |
|
|
|
|
1,5 |
|
||||||||||||||||||
85 2 |
3(1 0,3) |
|
15 |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,76 ч; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
q 24(Lmix Lex ) |
|
24 (99,2 15) |
|
546,8 |
мгБПК |
|
|
/(г сут). |
||||||||||||||||||||||||
|
полн |
|||||||||||||||||||||||||||||||
i |
|
|
ai |
(1 s)tatv |
|
3 (1 0,3) 1,76 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
По табл. 41 в [2] интерполяцией находим значение илового индекса Ji = 111,4 см3/г, соответствующее новому значению нагрузки qi. Поскольку скорректированная величина илового индекса (113,5 см3/г) отличается от табличного значения менее чем на 10 %, принимаем окончательно Ji = 113,5 см3/г.
7. Определяем объем аэротенка с учетом рециркуляционного расхода Wat по уравнению (20):
Wat qw (1 Ri )tatv 3250 (1 0,52) 1,76 8694 м3 .
8. По данным [3] выбираем типовой проект аэротенкавытеснителя № 902-2-195. Число секций nat принимаем равным 6, поскольку суточный расход сточной воды составляет более
27
50 000 м3/сут. Характеристики выбранного типового проекта аэротенка следующие: рабочая глубина Hat = 3,2 м; ширина коридора bcor = 4,5 м; число коридоров в одной секции ncor = 2; длина секции lat = 48 – 54 м; объем секции 1386–1559 м3.
9. Рассчитываем приростактивногоила Pi поуравнению (6):
Pi 0,8Ccdp Kg Len 0,8 130 0,3 143 146,9 мг/л.
Пример № 4. Проведите расчет рабочего объема, объема регенератора активного ила (при необходимости), прироста активного ила и выберите типовой проект аэротенка-вытеснителя для очистки городских сточных вод по следующим исходным данным: расход поступающей на очистку сточной воды qw =
= 2510 м3/ч; БПКполн поступающей на очистку сточной воды Len = 240 мг/л; БПКполн очищенной сточной воды Lex = 20 мг/л; концентрация взвешенных веществ в поступающей сточной во-
де Ccdp = 160 мг/л. Иловая смесь поступает после аэротенка в радиальный вторичный отстойник с илососами.
Расчет. Принимаем аэротенк-вытеснитель с регенератором,
поскольку на очистку поступает вода с БПКполн > 150 мг/л. Расчет основных технологических параметров реактора проводим
по вышеизложенной методике:
1.Принимаем дозу активного ила в аэротенке ai = 3,5 г/л
изначение илового индекса в первом приближении Ji = 90 см3/г.
2.Рассчитываем степень рециркуляции активного ила Ri по уравнению (4):
Ri |
ai |
|
3,5 |
0,46. |
|
1000 / Ji ai |
1000 / 90 3,5 |
||||
|
|
|
Значение Ri не корректируем, поскольку оно превышает минимально допустимое для отстойников с илососами, которые применяютсядля осажденияактивногоила поусловиям задания.
3. Определяем БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды с учетом разбавления Lmix по уравнению (18):
28
L |
|
Len Lex Ri |
240 20 0, 46 170,7 мг/л. |
|
|
||||
mix |
1 |
Ri |
1 0,46 |
|
|
|
|||
4. Рассчитываем по уравнению (21) продолжительность аэрации воды в аэротенке tatv:
tatv |
2,5 lg |
Lmix |
|
2,5 |
lg |
170, |
7 |
1,24 ч. |
|
3,5 |
20 |
|
|||||
|
ai |
Lex |
|
|
|
|||
5. Находим по уравнению (22) дозу активного ила в регенераторе:
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
ar ai |
|
1 |
3,5 |
|
1 |
7,3 г/л. |
|
2Ri |
2 0,46 |
||||||
|
|
|
|
|
6. По табл. 40 в [2] для городских сточных вод определяем параметры, необходимые для расчета: максимальную скорость окис-
ления ρmax = 85 мгБПКполн/(г·ч); константу, характеризующую свойства загрязнений, Kl = 33 мгБПКполн/л; константу, характеризующую влияние кислорода, KO = 0,625 мгO2/л; коэффициент ингибированияφ = 0,07 л/г; зольностьактивного илаs = 0,3.
Рассчитываем удельную скорость окисления ρ по уравнению (1) при дозе активного ила ar:
|
|
|
|
max |
|
LexCO |
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
L C |
K |
|
C |
K |
C |
|
|
1 a |
|
|||||||
|
|
|
|
|
ex O |
|
l |
|
O |
|
ex |
O |
|
|
r |
|||||
85 |
|
|
|
20 2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
19 мгБПКполн /(г ч). |
|||||
20 |
2 |
33 2 0,625 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 |
0,07 7,3 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
7. Определяем общую продолжительность окисления органических загрязнений tO по уравнению (23):
tO |
Len Lex |
|
240 |
20 |
4,94 ч. |
|
Ri ar (1 s) |
0,46 7,3 (1 |
0,3) 19 |
||||
|
|
|
8. Определяем по уравнению (24) продолжительность регенерации:
29
tr tO tatv 4,94 1,24 3,7 ч.
9. По уравнению (25) определяем продолжительность пребывания в системе «аэротенк – регенератор»:
ta r (1 Ri )tatv Ritr (1 0,46) 1,24 0,46 3,7 3,5 ч.
10. Рассчитываем по уравнению (26) среднюю дозу активного ила в системе «аэротенк – регенератор»:
a |
(1 Ri )tatv ai Ritr ar |
|
i, mix |
ta r |
|
|
|
(1 0,46) 1,24 3,5 0,46 3,7 7,3 5,3 г/л. 3,5
11. Рассчитываемпоуравнению(27) нагрузкунаактивныйил:
q |
24(Len Lex ) |
|
24 (240 20) |
411 мгБПК |
полн |
/(г сут). |
|
|
|||||
i |
ai, mix (1 s)ta r |
|
5,3 (1 0,3) 3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
12. По табл. 41 в [2] путем интерполяции находим иловый индекс Ji = 82 см2/г, соответствующий рассчитанной нагрузке qi. Поскольку принятый в первом приближении иловый индекс (90 см2/г) отличается от табличного значения менее чем на 10 %, то окончательно принимаем Ji = 90 см2/г.
13. Определяем объем аэротенка Wat по уравнению (20) и объем регенератора Wr по уравнению (28):
Wat qw (1 Ri )tatv 2510 (1 0,46) 1,24 4544 м3 ; Wr qw Ritr 2510 0,46 3,7 4272 м3 .
14.По общему объему аэротенка и регенератора (Wat + Wr =
=4544 + 4272 = 8816 м3) выбираем типовой проект аэротенкавытеснителя № 902-2-195. Число секций nat принимаем равным 8,
поскольку суточный расход сточной воды составляет более 50 000 м3/сут. Характеристики выбранного типового проекта аэротенка следующие: рабочая глубина Hat = 3,2 м; ширина коридо-
30