4.6. Попередні аератори

Таблиця 4.5. Розрахунок попереднього аератора

Найменування величин	Один. виміру	Розрахункова формула	Значення
1	2	3	4
1. Розрахункова витрата	м^3/год	- максим. годинна витрата (з 30табі. 1.1.) даних вказівок
2. Тривалість аерації	хв	tair, приймається по п 6.116 [2]
3. 30табі попередніх аераторів	м^3
4. Кількість попередніх аераторів		n, приймається по п. 6.116 [2]
5. Об’єм одного попереднього аератора	м^3	W1 = W/n
6. Розміри попереднього аератора	м	назначаються по об’єму, рекомендується приймати ширину (В) і глибину (Н) як для типових аеротенків, довжина розраховується як L=W1/(B·H)	В= Н= L=
7. Питома витрата повітря	м^3/м^3	qпов, приймається по п. 6.116 [2]
8.Витрата повітря	м^3/год	Qпов= qпов·

4.7. Аеротенки

Таблиця 4.6. Розрахунок аеротенків

Найменування величин		Один. виміру	Розрахункова формула		Значення
1		2	3		4
Аеротенки без регенерації активного мулу
1. БПКполн стічних вод, що поступають	мг/л			Len, див. розділ 1.2., (при інтенсифікації первинного відстоювання з урахуванням зниження БПКполн при біокоагуляції (п 6.116. [2]))
1	2			3	4
2. БПКполн очищених стічних вод	мг/л			Lex, приймається відповідно розрахункам необхідної ступені очистки (див. розділ 2.3.2), або по завданню
3. Концентрація активного мулу в аеротенкі	г/л			аі, рекомендується призначати у межах 1,5-3,0 г/л і на основі техніко-економічних розрахунків.
4. Концентрація активного мулу із вторинного відстійника (рециркуляційний мул)	г/л			ar, рекомендується призначати при використанні для вторинного відстоювання радіальних відстійників 5-6 г/л, вертикальних відстійників 4 г/л
5. Ступінь рециркуляції активного мулу
6. БПКполн суміші стічних вод і рециркуляційного активного мулу, в началі аеротенків	мг/л
7. Максимальна питома швидкість окислення	мг/(г·год)			ρmax, приймається по таблиці 40 [2]
8. Константа, яка характеризує властивості органічних речовин	мг/л			Кl, приймається по таблиці 40 [2]
9. Константа, яка характеризує вплив кисню	мг/л			К0, приймається по таблиці 40 [2]
10. Концентрація розчиненого кисню	мг/л			С0, приймається по таблиці 40 [2]
11. Коефіцієнт інгібування продуктами розпаду активного мулу	л/г			φ, приймається по таблиці 40 [2]
12. Зольність активного мулу				s, приймається по таблиці 40 [2]
13.Коефіцієнт, який ураховує подовжнє перемішування				Kp, приймається по п.6.144 [2]
14. Період аерації	год			· ·

1	2	3	4
15. Розрахункова витрата стічних вод для розрахунку аеротенків	м3/год	qw, визначається як середньо арифметичне значення годинних витрат за період tatv ; витрати вибираються з 32табі.1.1. вказівок підряд у ті години, коли максимальний приток стічних вод
16. Об’єм аеротенків	м3	Wat=qw·(1+R)·tatv
17. Добова витрата	м3/доб	Qдоб, див. таблицю 1.1.
18. Навантаження на мул	мг/(г·доб)
19. Прийняте навантаження на мул	мг/(г·доб)	qi,прин приймається не більш 500 см3/(г·доб) і не більш qi (рядок 18 даної таблиці), а також з урахуванням бажаності зменшення мулового індексу, на який орієнтуються з таблиці 41 [2]
20. Муловий індекс	см3/г	І, визначається по таблиці 41 [2] виходячи з навантаження qi,прин
21. Об’єм аеротенків	м3
22. Кількість секцій аеротенків		nаер, назначається згідно з п. 6.150 [2] і в залежності від добової витрати
23. Об’єм одної секції аеротенків	м3	Wat,1= Wat/nаер; об’єм Wat вибирається найбільший з рядків 16 і 21
24. Розміри секції аеротенків і кількість коридорів	м	при призначенні розмірів секції можна орієнтуватись на дані таблиці 27.7 [3], Н – глибина аеротенка, В – ширина коридору, L – довжина аеротенка, nкор- кількість коридорів	H= B= L= nкор=
Аеротенки з регенерацією активного мулу
1. БПКполн стічних вод, що поступають	мг/л	Len, див. розділ 1.2., (при інтенсифікації первинного відстоювання Len назначається з урахуванням зниження БПКполн при біокоагуляції (п 6.116. [2])
2. БПКполн очищених стічних вод	мг/л	Lex, приймається відповідно розрахункам необхідної ступені очистки (див. розділ 2.3.2), або по завданню, але не менш 15 мг/л
3. Концентрація активного мулу в аеротенкі	г/л	аі, рекомендується призначати у межах 1,5-3,0 г/л і на основі техніко-економічних розрахунків.
4. Концентрація активного мулу із вторинного відстійника (рециркуляційний мул)	г/л	ar, рекомендується призначати при використанні для вторинного відстоювання: радіальних відстійників – 5-6 г/л, вертикальних відстійників – 4 г/л (така концентрація буде і в регенераторі)
5. Максимальна питома швидкість окислення	мг/(г·год)	ρmax, приймається по таблиці 40 [2]

1	2	3	4
6. Константа, яка характеризує властивості органічних речовин	мг/л	Кl, приймається по таблиці 40 [2]
7. Константа, яка характеризує вплив кисню	мг/л	К0, приймається по таблиці 40 [2]
8. Концентрація розчиненого кисню	мг/л	С0, приймається по таблиці 40 [2]
9. Коефіцієнт інгібування продуктами розпаду активного мулу	л/г	φ, приймається по таблиці 40 [2]
10. Зольність активного мулу		s, приймається по таблиці 40 [2]
11. Питома швидкість окислення	мг/(г·год)
12. Ступінь рециркуляції активного мулу
13. Тривалість окислення органічних забруднень	год.
14. БПКполн суміші стічних вод і рециркуляційного активного мулу, в началі аеротенків	мг/л
15. Тривалість обробки води в аеротенкі	год.
16. Тривалість регенерації	год	tr = t0-tat
17. Розрахункова витрата стічних вод для розрахунку аеротенків з регенераторами	м^3/год	qw, визначається як середньо арифметичне значення годинних витрат за період tat∙(1+R)+tr∙R ; витрати вибираються з 33табі.1.1. вказівок підряд у ті години,коли максимальний приток стічних вод
18. Об’єм аеротенків	м^3	Wat = tat·(1+R)·qw
19. Об’єм регенераторів	м^3	Wr = tr·R·qw
20. Загальний об’єм аеротенків	м^3	Wзаг = Wat+Wr
21. Добова витрата	м^3/доб	Qдоб, див. таблицю 1.1.
22. Навантаження на мул	мг/(г·доб)

1		2		3		4
23. Прийняте навантаження на мул		мг/(г·доб)		qi,прин приймається не більш 500 см^3/(г·доб) і не більш qi (рядок 22 даної таблиці), а також з урахуванням бажаності зменшення мулового індексу, на який орієнтуються з таблиці 41 [2]
24. Муловий індекс		см^3/г		І, визначається по таблиці 41 [2] виходячи з навантаження qi,прин
25. Необхідний об’єм аеротенків згідно з прийнятим навантаженням		м^3
26. Відносний об’єм аеротенка під регенерацію		%
27. Кількість коридорів аеротенку				nкор, призначається на основі рядка 26.
28. Кількість секцій аеротенків				nаер, назначається згідно з п. 6.150 [2] і в залежності від добової витрати
29. Об’єм одної секції аеротенків		м^3		W1= W/nаер
30. Розміри секції аеротенків і кількість коридорів		м		при призначенні розмірів секції можна орієнтуватись на дані таблиці 27.7 [3], Н – глибина аеротенка, В – ширина коридору, L – довжина аеротенка, nкор- кількість коридорів		H= B= L= nкор=
Розрахунок кількості повітря на пневматичну аерацію в аеротенках ( для всіх типів аеротенків)
1. Тип аераторів			Призначається на основі технологічних вимог і економічних показників один з перерахованих: дрібнобульбашкові, середньобульбашкові, крупнобульбашкові
2. Коефіцієнт, який враховує тип аератора			К1, приймається по п 6.157 [2], уточнюється після визначення площі аеруємої зони в аеротенкі
3. Глибина занурення аераторів	м		ha, для дрібнобульбашкової і середньобульбашкової аерації приймається рівною глибині аеротенку, для крупнобульбашкової на 0,5 м менш
4. Коефіцієнт, який залежить від глибини занурення аераторів			К2, приймається по п 6.157 [2]
5. Середньомісячна температура стічних вод	^0С		Tw, по завданню

1		2	3	4
6. Коефіцієнт, що враховує температуру стічних вод			Кт = 1+0,02·(Tw-20)
7. Коефіцієнт якості стічних вод			К3, приймається по п 6.157 [2]
8. Розчинність кисню у воді в залежності від атмосферного тиску і температури		мг/л	СТ, приймається по довідкових даних
9. Розчинність кисню у стічних водах		мг/л
10. Питома витрата кисню		мг/мг	q0, приймається по п 6.157 [2]
11. Робоча концентрація кисню в аеротенкі		мг/л	С0, приймається для повної біологічної очистки без нітрифікації на рівні 2 мг/л, з нітрифікацією – 4 мг/л
12. Питома витрата повітря		м^3/м^3
13. Витрата повітря на аерацію в аеротенках	м^3/год		Qair = qair·qw
14. Вид аератора			для дрібнобульбашкової аерації може бути фільтросні пластини, фільтросні труби, аератори АКВА-ПРО-М, тканинні аератори та інши
15. Потужність аератора	або		qа, визначається по довідкових даних (див додаток 2)
16.Кількість аераторів	35та або м		nа = Qair/qа
17. Площа 35табілін35зони аеротенків	м^2		faz, визначається з врахуванням п 6.157[2]
18. Уточнений коефіцієнт К1			визначається по співвідношенню faz/fat по таблиці 42 [2], fat = W/(nаер nкор BH)
19. Примітка			далі розрахунок повторюється з рядка 2 до рядка 13
20. Робоча глибина аеротенків	м		Н, див. раніше назначені розміри секцій аеротенків
21. Тривалість аерації	год		tat, приймається для аеротенків-витиснювачів без регенерації рівною tatv∙(1+R), для аеротенків-витиснювачів з регенерацією tat∙(1+R)+tr∙R

1	2	3	4
22. Інтенсивність аерації	м^3/(м^2∙год)
23. Примітка		Якщо Iа > Ia,max необхідно збільшити площу аеротенків, якщо Iа < Iа,min необхідно збільшити витрату повітря. (див. п. 6.157 [2]).
Розрахунок кількості зворотного і залишкового мулу
1. Витрата зворотного мулу	м^3/год	qr = R·qw
2. Концентрація завислих речовин в стічних водах, яки надходять в аеротенки	мг/л	Сcdp, приймається рівною Сex.ф (див. розрахунок первинних відстійників)
3. Коефіцієнт приросту		Kg, приймається по п. 6.148 [2]
4. Приріст активного мулу	мг/л	Pi = 0,8·Сcdp+Kg·Len
5. Кількість залишкового активного мулу	м^3/доб
	м^3/год	qзал = Qзал/24

Методики розрахунку аеротенків, що приведені вище можуть використовуватися при проектуванні аеротенків, яки працюють на повну біологічну очистку, або без урахування нітрифікації. Однак сучасні вимоги до якості очищення стічних вод зобов’язують проектувати у багатьох випадках технологічні схеми очистки с з видаленням сполук азоту. Найбільш раціональним способом видалення азоту є нітрифікація з попередньою денітрифікацією (див додаток 3). Попередня денітрифікація дає можливість використання у якості органічного субстрату забруднення стічних вод, а також знищити загальні витрати повітря на біологічне очищення.

Необхідність і потрібну ефективність видалення азоту можна установити таким чином. Визначається, скільки азоту буде споживатись на приріст біомаси в ході біологічного очищення з урахуванням того, що на кожні 100 мг БПК стічних вод потрібно 5 мг азоту. Якщо різність між сумарним змістом азоту і цим споживанням буде більше, чім потрібний сумарний зміст азоту в очищених стічних водах, то видалення азоту необхідно. Пояснимо це на прикладі.

Припустимо, що стічні води, яки надходять на біологічну очистку, містять 210 мг/л органічних речовин по БПК₂₀, 28 мг/л азоту амонійного і 0,3 мг/л азоту нітратів. На приклад, в очищених стічних водах повинне міститись азоту амонійного не більш 0,5 мг/л, азоту нітратів не більш 10 мг/л. В процесі біологічної очистки за рахунок споживання на приріст активного мулу концентрація азоту знизиться на мг/л. Таким чином, в очищених стічних водах залишиться 28+0,3-11=17,3 мг/л азоту, що більше, чім 0,5+10 = 10,5 мг/л, тому додаткове видалення азоту необхідно. При цьому за розрахункову концентрацію амонійного азоту слід приймати у даному випадку 28-11 = 17 мг/л.

Крім того, при необхідності наступної доочистки стічних вод по БПК слід ураховувати додаткове зниження концентрації амонійного азоту, якщо доочистка передбачається в біореакторі з волокнистим завантаженням, тому що там також ідуть процеси нітрифікації. Доцільно при необхідності зниження концентрації амонійного азоту менш 2 мг/л в технологічну схему також вводити біореактор доочистки.

Дали приводиться методика розрахунку аеротенків з включенням процесу нітрифікації і денітрифікації по схемі попередньої денітрифікації (таблиця 4.7).

Таблиця 4.7. Розрахунок аеротенків з видаленням азоту попередньою денітрифікацією

Найменування величин	Один. виміру	Розрахункова формула	Значення
1	2	3	4
1. БПКполн стічних вод, що поступають	мг/л	Len, див. розділ 1.2., (при інтенсифікації первинного відстоювання Len назначається з урахуванням зниження БПКполн при біокоагуляції (п 6.116. [2])
2. БПКполн очищених стічних вод	мг/л	Lex, приймається 15 мг/л
3. Вихідна концентрація амонійного азоту в неочищених стічних водах	мг/л	, див. розділ 1.2.
4. Вихідна концентрація азоту нітратного в неочищених стічних водах	мг/л	див. розділ 1.2.

1	2	3	4
5. Кількість азоту, який витрачається на приріст активного мулу в аеротенках	мг/л
6. Розрахункова вихідна концентрація азоту амонійного в аеротенках	мг/л
7. Розрахункова вихідна концентрація азоту нітратів в аеротенках	мг/л
8. Концентрація амонійного азоту на виході з зони нітрифікації	мг/л	, приймається по завданню, або з урахуванням нітрифікації при доочистці
9. Концентрація азоту нітратного на виході з зони нітрифікації	мг/л	приймається по завданню, або з урахуванням нітрифікації при доочистці
10. Концентрація азоту амонійного в стічних водах на виході з зони денітрифікації	мг/л	, приймається при техніко-економічному обґрунтуванні (для курсового проекту рекомендується приймати приблизно рівною по величині )
11. Концентрація азоту нітратного в стічних водах на виході з зони денітрифікації	мг/л	приймається при техніко-економічному обґрунтуванні (для курсового проекту рекомендується приймати приблизно рівною по величині ), або необхідно виконувати умову:
12. Коефіцієнт рециркуляції мулової суміші
13. Концентрація азоту нітратів в суміші стічних вод і рециркуляційної витрати, яка поступає в денітрифікатор	мг/л
14. Питома швидкість денітрифікації
15. Концентрація активного мулу в аеротенкі	г/л	аі, рекомендується призначати у межах 1,5-3,0 г/л і на основі техніко-економічних розрахунків.
16. Зольність активного мулу		s, приймається 0,3

1	2	3	4
17. Тривалість денітрифікації	год
18. БПКполн стічних вод після очистки в зоні денітрифікації	мг/л
19. Приріст активного мулу в денітрифікаторі	мг/л
20. Питома швидкість росту нітрифікаторів активного мулу	доб^-1	, де: КрН, коефіцієнт, який ураховує вплив рН (див додаток 3) КТ, коефіцієнт, який ураховує вплив температури (див додаток 3) Кос, коефіцієнт, який ураховує вплив концентрації розчиненого кисню (див додаток 3) Кс, коефіцієнт, який ураховує вплив токсичних компонентів, при їх відсутності Кс=1, при наявності див [19] формула (60) або додаток 3. μmax, максимальна швидкість росту мікроорганізмів нітрифікаторів, приймається 1,77 доб-1 [19] Кп, константа напівнасичення, , приймається 25 мгNам/л [19]
21. Вік активного мулу при нітрифікації, який забезпечує остаточні концентрації азоту	доб
22. Питома швидкість окислення органічних речовин в зоні нітрифікації, яка відповідна віку мулу		, де:
		КЕ, енергетичний фізіологічний коефіцієнт, рівний 3,7 мг БПКполн/(г год) [19]
		Кр, фізіологічний коефіцієнт росту мікроорганізмів активного мулу, рівний 864 мг БПКполн/г [19]
23. Розрахункова початкова БПКполн стічних вод в зоні нітрифікації	мг/л

1	2	3	4
24. Фактична швидкість окислення органічних речовин в зоні нітрифікації		літерне позначення див. [2] формула (49); при забезпеченні глибокої нітрифікації ρmax=70 мг БПК/(г год), Кl = 65 мг/л, φ = 0,14, К0 = 0,625 мг/л
25. Необхідна тривалість аерації в зоні нітрифікації для забезпечення окислення органічних речовин	год	, ρ приймається найменшим із двох значень (див. строку 22 і 24)
26. Питома швидкість нітрифікації
27. Тривалість нітрифікації	год
28. Прийнята тривалість очистки в зоні нітрифікації	год	tз.н., приймається найбільша із значень tatm і tнітр
29. Розрахункова витрата стічних вод для розрахунку аеротенків з регенераторами	м^3/год	qw, визначається як середньо арифметичне значення годинних витрат за період (tден+ tз.н)∙(1+R); витрати вибираються з табл. 1.1. вказівок підряд у ті години, коли максимальний приток стічних вод
30. Об’єм зони денітрифікації	м^3	Wден = qw tден·(1+R)
31. Об’єм зони нітрифікації	м^3	Wнітр = qw tз.н.··(1+R)
32. Загальний об’єм аеротенку	м^3	W=Wден+Wнитр
33. Навантаження на активний мул	мг/(г·доб)
34. Муловий індекс	см^3/г	І, визначається по таблиці 41 [2] виходячи з навантаження qi
35. Кількість секцій аеротенків		nаер, назначається згідно з п. 6.150 [2] і в залежності від добової витрати
36. Об’єм одної секції аеротенків	м3	W1= W/nаер
37. Розміри секції аеротенків і кількість коридорів	м	при призначенні розмірів секції можна орієнтуватись на дані таблиці 27.7 [3], Н – глибина аеротенка, В – ширина коридору, L – довжина аеротенка, nк- кількість коридорів	H= B= L= nк =

1	2	3	4
Розрахунок кількості повітря на пневматичну аерацію
Зона денітрифікації В зоні денітрифікації необхідно забезпечити тільки перемішування мулової суміші для виключення випадіння осаду і інтенсифікації масообміну. Цього можливо досягнути за допомогою механічних мішалок, або середньобульбашковою аерацією з невеликою інтенсивністю. Тому що останній спосіб не пов’язаний з установкою і роботою у воді механізмів, його і рекомендується застосовувати.
1. Вибраний тип аераторів		Cередньобульбашкова аерація наприклад, перфорировані труби
2. Інтенсивність аерації	м^3/(м^2∙год)	Іден, приймається по таблиці 43 [2], як мінімальне значення інтенсивності аерації в аеротенкі
3. Витрата повітря	м^3/год
Зона нітрифікації
1. Тип аераторів		Рекомендується призначати дрібнобульбашкову аерацію
2. Коефіцієнт, який враховує тип аератора		К1, приймається по п 6.157 [2], уточнюється після визначення площі 41табілін41зони в частині аеротенку, де розміщується нітрифікація
3. Глибина занурення аераторів	м	ha, приймається рівною глибині аеротенку
4. Коефіцієнт, який залежить від глибини занурення аераторів		К2, приймається по п 6.157 [2]
5. Середньомісячна температура стічних вод	^0С	Tw, по завданню
6. Коефіцієнт, що враховує температуру стічних вод		Кт = 1+0,02·(Tw-20)
7. Коефіцієнт якості стічних вод		К3, приймається по п 6.157 [2]
8. Розчинність кисню у воді в залежності від атмосферного тиску і температури	мг/л	СТ, приймається по довідкових даних
9. Розчинність кисню у стічних водах	мг/л
10. Питома витрата кисню	мгО2/мгБПК	qo, приймається рівним 1,1

1	2	3		4
11. Робоча концентрація кисню в аеротенкі	мг/л	С0, приймається 2-4 мг/л
12. Питома витрата повітря	м^3/м^3
13. Витрата повітря на аерацію в аеротенках	м^3/год	Qair = qair·qw∙(1+R)
14. Вид аератора		для дрібнобульбашкової аерації по вибору може бути фільтросні пластини, фільтросні труби, аератори АКВА-ПРО-М, тканинні аератори та інши
15. Потужність аератора	або	qа, визначається по довідкових даних (див додаток 2)
16.Кількість аераторів	штук або м	nа = Qair/qа
17. Площа зони аеротенків, що аерується	м^2	faz, визначається з врахуванням п 6.157[2]
18. Уточнений коефіцієнт К1		визначається по співвідношенню faz/fat по таблиці 42 [2], fat = Wнітр/(nаер nкор BH)
19. Примітка		далі розрахунок повторюється з рядка 2 до рядка 13
20. Робоча глибина аеротенків	м	Н, див. раніше назначені розміри секцій аеротенків
21. Тривалість аерації у зоні нітрифікації	год	tз.н. приймається по рядку 28 попередньої таблиці
22. Інтенсивність аерації	м^3/(м^2∙год)
23. Примітка		Якщо Iа > Ia,max необхідно збільшити площу аеротенків, якщо Iа < Iа,min необхідно збільшити витрату повітря. (див. п. 6.157 [2]).
Розрахунок кількості зворотного і залишкового мулу
1. Концентрація активного мулу із вторинного відстійника	г/л	ar, рекомендується призначати при використанні для вторинного відстоювання: радіальних відстійників–5-6 г/л, вертикальних відстійників–4 г/л (така концентрація буде і в регенераторі)
2. Ступінь рециркуляції зворотного активного мулу (зовнішня рециркуляція)

1	2	3	4
3. Ступінь рециркуляції мулової суміші з нітрифікатора в денітрифікатор (внутрішня рециркуляція)		Rвн=R-Rr
4. Витрата зворотного мулу	м^3/год	qr = Rr·qw
5. Витрата мулової суміші з нітрифікатора в денітрифікатор	м^3/год	qвн = Rвн·qw
4. Приріст активного мулу	мг/л	Pi =
5. Кількість залишкового активного мулу	м^3/доб
	м^3/год	qзал = Qзал/24