верхиости дисков. Затем назначаются конструктивные

размеры погружных биофильтров, такие как диаметр

дисков, расстояние между ними, число дисков на одном

валу и т. д., после чего определяется число сооружений.

Сточная вода распределяется по поверхности био­

фильтров с помощью спринклерной системы, состоящей нз дозирующего бака, разводящей сети и спринклеров,

или с помощью реактивных оросителей, состоящих из стояка и дырчатых труб. Вентилируются биофильтры естественным путем (капельные биофильтры и био­

фильтры с плоскостной загрузкой) или искусственной

поддувкой с помощью вентиляторов (высоконагружае­

мые аэрофильтры).

В практике проектирования применяют биофильтры nрямоугольной формы в плане с размерами сторон ЗХЗ;

3,6Х4; 9Xl2, 12Х 12, 15Х15, 12Х 18 м и др., с высотой

слоя загрузки 2,3; 3 и 4, а также круглой формы в пла­

не диаметром 6, 12, 18, 24 и 30 м, с высотой слоя загруз­ ки 2, 3 и 4 м.

§ 16. Примеры расчетов

Пример 3.1. Рассчитать поля фильтрации, располагаемые в рай­

оне Волгограда, при следующих исходных данных: среднесуточный

расход осветленных сточных вод Q=5000 м3fсут; среднегодовая тем­ пература воздуха Т=7,6 °С; среднегодовая высота слоя атмосфер­ ных осадков 478 мм; слой зимних осадков hoc=75 мм; грунты на

территории полейпесок; уровень nодземных вод находится на rлу·

бине 3,5 м; рельеф территории nолейсnокойный с уклоном 0,003-

0,005.

Решение. Принимаем с учетом местных условий по табл. 47 (6) нагрузку сточных вод на nоля фильтрации QФ=235 м'/га в 1 сути по формуле (3.2) оnределяем nолезную nлощадь nолей фильтрации:

Fф.пол = 5000/235 = 21,3 га.

Поскольку поля фильтрации расположены во II климатическом

районе, резервная площадь полей фильтрации составляет 20 % по­

лезной (СНиП 2.04.03-85):

Fф.реэ =О, 2fф.пол = 0,2·21 ,3 = 4,3 га.

Так как nлощадь полей фильтрации не превышает 1000 га

(СНиП 2.04.03-85), то kф.а=0,35.

Подсчитаем nолную nлощадь полей фиnьтрации по формуле

(3.1):

fф = 21,3 + 4,3 + 0,35 (21 ,3 + 4,3) = 34,5 га.

Далее определяем требуемую для зимнего намораживания nло­

щадь по формуле (3.4):

5000-30 (1 - 0,55)

fнам = (0,5- 0,075) 0,9·101 = 17 •6 га,

108

Полученная nлощадь для зимнего намораживания меньше nол­

ной площади полей фильтрации, следовательно, обеспечивается про­ nуск стоков в зимний период.

Приннмаем чис.то карт по.1ей фильтрации NФ= 12, тогда площадь одной карты составит 2,88 га. Размер каждой карты 1ООХ288 м.

Пример 3.2. Рассчитать nоля орошения, располагаемые в рай­

оне Харькова, при следующих исходных	данных:	среднесуточный
расход биологически очищенных сточных	вод Q=4500 м3jсут; мак­
сима.1Ы!ЫII секундный расход Qм•кс=94 л/с; среднегодовая темпера­
тура воздуха Т=6,9 "С; среднегодовая высота слоя		атмосферных

осадков 609 мм; слой зимннх осадков hoc=BO мм; грунты на терри­

тории полейсуnеси; уровень подземных вод находится на глубине

3 м. Площадь полей на 30 % занята nолевыми, а на 70 %-огород­

ными культурами. Рельеф территории полей							спокойный			с уклоном
ОJ<оло 0,003; абсолютные отметки земли от 117,00 до 119,00.
Решение. Определяем				полезную		площадь	полей		орошения		по
формуле
	Q			4500			4500
Fопол=--=						= --- =98				га.
·	q0	(0,3·30 + 0,7·60) 0,9					45,9
Полезную nлощадь разбиваем на						карты	размером			80Х380	м.
Тогда общее число карт
	Nо.пол		Fо.поп		98· 10 000		= 32 '
		= 80·380				80·380
Вычисляем	резервную			nлощадь		nолей	орошения		по формуле
(3.3):
				4500
	Fо.рез =		0,75 130·0,85 = 30,5 ra.
Размеры карт фильтрационных участков 80Х320 м, число ре·
эервных карт
				Fо.рез		30,5·10000
	Nо.рез		=	80·320		80·320		= 12 '
Полную nлощадь nолей орошения подсчитываем по формуле
Fo = Fо.пол +Fо.рез +kо.в (Fо.пол + Fо.рез) =
= 98 +30,5 + 0,25 (98 +30,5) = 160,6								га.
Далее находим требуемую для зимнего намораживания nлощадь
по формуле (3.4):										·
		4500· 20 (1 -			0,45)
Fнам =		(0,6- О,ОВ) О,9·10' = 10 •6						га.

Высоту валиков nрииимаем выше слоя намораживания на 0,1 м; h.=0,7 м.

Для расчета оросительной сети оnределяем число карт, орошае·

мых одновременно. Высокая фильтрационная	сnособность грунтов
и инзкиi! уровень nодземных вод позволяют	принять fм.n=-5 сут.

Число карт, орошаемых одновременно, оnределяем по формуле ( 3.5):

N0д = 32/5 ~ 6,

109

а расход воды, поступающей на одну карту,- по формуле (3 .6):

Ч~акс =94/6 = 15,65 л/с.

Производим гидравлический расчет оросительной сети nоле\\ оро­

шения (ЗJ в соответствии с выбранной схемой (см. рис. 3.1) и сво­ дим данные расчета в табл. 3.13.

	Т~ & J1 И Ц А. 1.\S. ГИД\'ЛВJ1ИЧЕСКИй РЛС.Ч'I!.Т			OI'OCMTEЛbHOR		С.ЕТИ
	ПОЛЕR OPOWI!HИ"
		Расчет-	Ши-	'Нanon-		Ско-
	Участок (рис. 3.1)	иыА	PIDI~	иенне
					Уклон	расть,
		расхо.ц.	К8И8•	канала.
						м/с
		11/С	па, мм	мм

Картавый ороситель а-б	15,65	200	207	0,001	0,38
Расnределительный канал:
6-в	31,3	300	180	0,002	0,6
в-г	62,6	300	:юо	0,002	0,7
г-д	94	400	300	0,002	0,78
Магистральный канал д-е	94	400	300	0,002	0,78

Дл.я определения отметки дна в начальной точке маrистрал!.ИО·

го кана.па Zм.к воспользуемся формулой

Zм.к:;.. lк +hнам +lн.ор lн.ор +iр.к lр.к +iм.к lм.к:;.. 117 + 0,6 -1·

+ 0,001 ·380 +0,002·960 +0,002·50 = 120,0,

где z.- отметка nоверхности карты, наиболее удаленной к высоко­

расположенной по отношению к начальной точке маrистраnьиоrо ка­ нала; iк.ор, iр.к, iм.к- уклоны картового оросителя, распределитель­

ного и магистрального каналов; t• .op. /р.к. lм.~- д.пииа картового оро­

сителя, распреде.пительиоrо и магистрального каналов, примимаемые конструктивно.

Поскольку поля орошения размещаются на суnесчаных грунтах, а подземные воды за.пеrают на глубине 3 м, предусматриваем откры­

тый дренаж. Определяем модуль стока или расход воды qдр. кото· рая должна быть отведена с участка:

	kп Чо fм.n ko.c·IOOO
	Чдр =	iдр·Вб 400
о 5·45 9 -5·1 5·1000
'	2.~-864~	=0,797	л/(rа·с),

где kпкоэффициент просачивания, учитывающий nоглошеиис во­

ды растениями и исnарение, в среднем равный 0,5; ko .c - ко::~ффи­

uиент неравномерности поступления воды в осушительную сеть, прн-

1\имаемы\4 равным 1,5; tдрnродолжительность отведения дренаж­

ной воды с карты, nримимаемая равной (0,4 ..;- 0,5) t., "' сут.

1\0

Подсчитываем высоту с.1оя воды, отводимой за сутки:

h _	ku Qo fм.n ko.c	о 5·45 9·5·1				5
отв-	fдp·IOI	'	.	:	104	' = 0,0069 м/сут.
		2	5

Вычисляем расстояние между дренажными канавами /др (см.

рис. 3.3) no формуле	~ = 2 (2,2 -1)-. (			= 84,9 м,
/др= 2 (Н-hoc) -. (			864
~	hотв	~	0 •0069
где Н =2,2 м- rлубина	осушительной	канавы;	Носглубина осу­

шаемого слоя, равная 0,6-1 м в зависимости от вида сельскохозяй· ственных ку,,ьтур; kФкоэффициент фильтрации, определяемый ло

табл. 3.14.

Т А БЛИЦ А 3.14.	КОЭФФИЦИЕНТ Ф"ЛЬТРАЦИИ ДЛЯ			РАЗЛИЧНЫХ
fP:VHTOB
		ЭффективныА	Коэффициент фiЛьтращш
Груi!Т		диаметр зерен
		грунта, м	см/с	мjсут
Песчаный		1,2-0,12	t-0,01	864-8,64
Песчаный с прнмесью		0,12-0,076	0,01-0,004	8,64-3,46
ГЛIШЫ		0,076-0,038 0,004-0,001		3,46-0,86
Песчано-глинистый
Прошщаемый	rлн-	<0,038	<0,001	<0,86

IIИСТЫЙ

В соответствии с расчетом nринимаем по одной дренажной ка­ наве на каждой карте (см. рис. 3.1). Следовательно, nлощадь, об­

служиваемая одной дренажной канавой,

F:U, = 380·80/10 000 = 3,04 га,

а расчетный расход в конце каждой дренажной канавы

q:U, = qдр F~P =О,797 ·3 ,04 = 2,42 л/с.

Осушительные канавы принимаем трапецеидального сечения с откосами 1 : 1,5 и шириной по дну 0,4 м; минимальный уклон 0,002.

Расход дренажных вод в отводной канаве

Qдp=Qu.pFo.пon=0,797·98=78,1 л/с.

Пример 3.3. Рассчитать биологические nруды глубокой очист-

кн биологически очищенных сточных вод при следующих исходных

данных: расход сточных вод Q=3900 м3jсут; БПКполn лоступающнх сто'!ных вод La= 20 мr/л; требуемая БПКполн очищенной воды L1 = =б мгjл; средняя темnература сточных вод летом Т4 =20"С, зимой

Т,= 14 ас.

Ретение. Заnроектируем двухступенчатый биологическиn nруд с

естественной аэрацией. Оnределим продолжительность nребывання СТО'IНЫХ вод в лервой ступени, приняв эффект очистки равным 50 %

111

(БПКоолн после первой ступени Lt составит 10 мгjл):

1	La
t1 = --]g -- .
а.К	L 1

rде а - коэффициент объемного использования, учитывающий степень

отличия гидродинамического режима движения жидкости от условий

полного вытеснения (при соотношении длины секции пруда к шири­

не 20: 1 или более а.=0,8+0,9; при соотношении 3: 1 или менее ct=

= 0,35; для промежуточных случаев а. определяется интерполяцией) ;

К- коэффициент неконсерватнвности веществ,		обусловливающих
БПКомн воды (константа	скорости потребления	кислорода), сут- 1 ,
в соответствии с данными	(6] для прудов глубокой очистки при тем­

пературе воды Т=20 °С для первой ступени К1 =0,07 сут-•, для вто­ рой ступени 0,06 сут-1 , для остальных ступеней 0,04-0,05 сут-1•

При температуре воды, отличающейся от 20 ос в		пределах от 5
до 30 °С, коэффициент определяем по формуле
	Кт= К20·1,0477-20 •
В нашем случае коэффициент К в летний период для первой сту­
пени К1л=0,07 сут-1 ;	в зимний период К1,=0,053 сут-1 • Конструк­
тивно принимаем, что	соотношение длины и ширины	секции пруда

равно 20: 1, следовательно, rx=0,85 и время пребывания сточной во­

ды в первой ступени составит:
в летний период		1	20
	.
		'
f1n =	0 85	. 0 07 1glo = 5,04 сут;
в зимний период			20
f1э =
	0,85·0,053		Jg - = 6,66	СуТ.
			10
Продолжительность пребывания сточных вод во второй ступени
биологического пруда
где Lr- БПКполн. обусловленная			вторичными	загрязнениями воды

метаболитами микроорганизмов, т. е. внутриводоемными процессами:

для летнего периода Lr=2+3 мг;л, для зимнего Lr= 1+2 мг/л.

Рассчитаем продолжительность пребывания сточных вод во вто­

рой ступени биологического пруда для летнего и зимнего периодов,

предварительно назначив коэффициент К для летнего периода К2л= =0,06 сут-1 и для зимнего периода К2з=0,046 сут-1 :

1		10-3
fап = 0,85·0,061g		6-3 =	7,22 сут;
1	.046	10-2
fаз= О.85·0		lg 6-2	= 7•67 сут.

За расчетный период принимаем зимнее время года. Подсчита­ ем объемы первой и второй ступеней биологических прудов:

v1 = 3900·6,66 = 25 974 мз; v. = 3900·7 ,67 = 29 913 м3 •

112

Подсчитаем площадь требуемую для первой и второй ступени биологических прудов f 1 и F2, которая должна обеспечивать посту­

пление достаточного количества кислорода за счет естественной аэра­

ции в течение всего года.

L(ля первой ступени биологических прудов эта площадь будет

определяться по формуле

	f 1 = Ст Q(La -	L1) '
	(Стсб.п.) ГрС.t
где	Страстворимость кислорода при	данной температуре,	мг/л
(см.	табл. 3.4); Сб.п- требуемое содержание кислорода в воде,		вы­

ходящей из пруда, мr/л, прннимаемое не менее 1-2 мгjл; грат­

мосферная реаэрацня кислорода, для биологических прудов с естесг­

венной аэрацией, равная 3-4 гj(м2 -сут). L(ля летнего периода

Fln =	9,02-3900 (2010)	= 16 844 м•;
	(9,02- 2) 3,5·0,85
для зимнего
F =	1О,26 •3900 (20 - 1О)	=	16 283	мz•
13	(10,26 -2) 3,5·0,85

Таким образом, для обеспечения достаточного количества кис­ лорода в течение всего года площадь первой ступени биологических прудов должна составлять 16 844 м2.

L(алее определяем требуемую площадь второй ступени биологи­

ческих прудов:

F = CтQ(LI-Lt).

2 (Стсб.п) Гр а

L(ля летнего периода

9,02·3900 (10- 6)

Fsn = (9,02-2) 3,5·0,85 = 6738 мl;

для зимнего периода

10,26·3900 (10 -6) fsз = (\О,26- 2) 3,5·0,85

Подсчитываем максимальную глубину биологических прудов с учетом выnолнения требования кислородного режима:

лервой ступени

Н1 = V1 !Fш = 25 974/16 844 = 1,54 м;

второй ступени

На= V2 !F1n = 29913/6738 = 4,44 м.

Глубину прудов с естественной аэрацией рекомендуется прини­ мать равной 0,5-1 м. Назначаем глубину первой ступени пруда

Н1= 0,9 м и второй Н2= 1 м;	общая площадь первой и второй стуле­
ни составит соответственно	29 000 и 30 000 м2•	Принимаем четыре
параллельна работающих биологических пруда по две			ступени в
каждом. Размеры каждой секции лервой ступени		18Х403	м, второй

''·J.н.:л х~ К-7J•J<1.

113

18Х417 м. На стадни проектирования б1юлогических прудов учиты­

вается возможность использования глубоко очищенных сточных вод

ддя nромытленных и сельскохозяйственных целей.

Пример 3.4. Определить возможност1, совместной биологической

очистки ороиэводственных и бытовых сточных вод nри следующих

исходных данных: БПКполн смеси сточных вод, поступающих в аэро­

тенки, La=600 мr/д; концентрация азота в сточных водах Са=

=22 мгjл; концентрация фосфора СФ=4 мг/л; расход сточных вод

Q=5000 мз/сут.

Peшe~tue. В соответствии с требованиями [6), содержание био­

генных элементов в сточных водах при биологической очистке зави­

сит от БПКполн поступающих сточных вод. При этом должны вы­

держиваться следующие соотношения:

Са.мин = 5La/100;	сф.МИН = 1La/100,
Провернем эти соотношения:
Са миli = 5· 600/100 = 30 мг/л;	Сф.мин = 1·600/100 = 6 мг /л.

Таким образом, в сточных водах имеется недостаток азота и фос­ фора:

Са.минСа= 30-22 = 8 мr/л;

Сфмиf,-Сф=б-4=2 мr/л.

Для обеспечения нормального хода биологических nроцессов в

аэротенках следует добавить необходимое количество биогенных

элементов. В качестве добавок используют хлорид аммония, нитрат аммония, rидроортофосфат аммония, гидроортофосфат калия, rиnо­ фосфит кальция и др. Необходимое количество добавляемых веществ определятся по следующим формулам:

при введении азотсодержащих веществ, кгjсут,

М _	(Са.минСа) Х1	Q·
а-	1000Х8 n8	'

nри введении фосфорсодержащих веществ, кr/сут,

мф= (Сф.минСФ) Х2 Q; lОООХФ nФ

где (Ca.мJiu-Co) и (СФ.мии-СФ)- недостающее количество азота и

фосфора В СТОЧНЫХ Водах, КГ/М3 ; Х1 И Х2МОJJекулярные МаССЫ азотсодержащих н фосфорсодержащих веществ; х., х.- атомиые массы азота и фосфора (равны соответственно 14 11 31); п. и nФ­ колн•Jества атомов азота и фосфора в молекулах применяемых био· rеиных добавок.

В качестве биогенных добавок применяем хлорид аммония

NH.CI и гипофосфит кальция Са (Н2РО2) 2• Подсчитаем суточные

расходы добавок в расчете на 10()% продукта:

(:Ю- 22) 53,5		5000 =!53 кr/сут;
MNI-I.cJ =	1000·14·1
	(6-4) 170
Мса(Н.РО.),=	1000 . 31 . 2	5000=27,4 кr/сут.

114

При приrотовлении растворов биогенных веществ и их дозиро­ вании применяют такое же оборудование, как н при коагуляции ИJIИ

нейтрализации. Сточные воды nосле добавки в них биогенных ве­

ществ подаются в аэротенки.

Пример 3.5. Определить расчетный расход сточных вод в аэро­

тенках nри следующих исходных данных: расход сточных вод Q= -=27 000 мз;сут, период аэрации t=6 ч.

Решение. В соответствии с указаниями (6] вместимость аэро­

тенков определяется по среднечасовому поступлению воды за nериод

а:~рацни в часы максимального притока сточных вод. Подсчитаем

средиечасово/1 приток сточных вод на очистные сооружения:

Qср.сут = Q/86 400 = 27 000·1000/86 400 = 312 л/с.

При наличии графика расиределения среднесуточного расхода

сточных вод по часам суток (табл. 3.15) суммируются максимальные часовые расходы за б-часовой период аэрации и подсчитывается cpe.'J.- ннil расход за этот период. .Максимальный приток сточных вод на·

блюдается с 6 до 12 ч н в сумме составляет 5,9+5,9+6,7+6,7+4.8= -=36,7% суточного расхода.

ТАБЛИЦА 3.15. РАСПРЕДЕЛЕКИЕ СРЕДНЕСУТОЧНОГО РАСХОдА

СТОЧНЫХ ВОД ПО ЧАСАМ СУТОК

Часы суток		РаСХОА, % ~	Часы суток	Расход, %
0-1		1,6	12-13	3,9
1	-2	1,6	13-14	5,6
2	-3	1,6	14-15	6,1
3	-4	1,6	15-16	6,1
4-5		1,6	16-17	5,6
5	-6	4,4	17-18	5,6
6	-7	5,9	18-19	4,3
7-8		5,9	19-20	4,3
8-9		6,7	20-21	4,3
9	-10	6,7	21-22	1,9
10	-11	6,7	22-23	1,6
11-12		4,8	23-24	1,6

Требуемый расчетный расх-од

36,7Q	36, 7·27 000
Qрасч = 'lOOf =	100 .6	= 1651,5 м3 /ч = 459 л/с.
При отсутствии графика распределения среднесуточного расхода
сточных вод по часам	суток можно воспользоваться данными (6,

табл. 2], определив no среднесуточному расходу Qср.сут =312 л/с об­

щий максимальный коэффициент неравномерности водаотведения

Коб.какс= 1,55. Подсчитаем расчетный расход:

Qрасч = Коб.максqср.сут = 1,55·312 = 484 л/с.

Пример 3.6. Рассчитать аэротенки для очистки городских сточ­ ных вод при следующих исходных данных: расход сточных вод Q=

115

3.4) .

= 28 000	м3jсут;	расчетный расход	ЧР•с•= 1720	м3/ч; БПКполв nосту­
паюшнх	сточных	вод La= 140 мrjл; БПКnо.ш		очищенных	сточных
вод Lt = 15 мr/л;		с~еднемесячная	темnература	сточных вод	за л~­

ний nериод Тср=21 С.

Petueнue. Примимаем аэротенки-смесителн без fеrенерации, nо­ скольку La<150 мгjл. В соответствии с данными [6 пр11Ннмаем до­

зу ила а=З r/л; его зольность S=О,З; максимальную скорость окис· леtшя Рмакс = 85 мг/ (г· ч); константу, характеризующую свойства

органических загрязнений, KL=33 мr/л; константу, характеризующую впняние кислорода, Ко~О,625 мrjл; коэффициент ннгибироваиня про·

дуктамн распада активного ила qJ=0,07 л/г. Концентрацию раство­

ренного кислорода в аэротенке прнннмаем С=2 мгjл.

Подсqнтаем уде.1ьную скорость ОК\IСJ\еиия р щ> формуле (3.8):

	15· 2	(	1	)	= 20 мr/(r·ч),
р=В5 15-2+33·2-j--0,625·15		1+0,07-3
Определяем nродо.1жительность аэрации по формуле (3.7):
	140-15		98	ч
	t= 3(1-0,3) 20		= 2•
н подсчитываем вместимость аэротенков
	V=qpacчi= 1720·2,98=5126 м3 •
Приннмаем	четыре секции двухкоридорных				аэротенков-смеси ·
телеil с рабочей	глубиной Н-=4,5	м 11	шириной		коридора 8=4 м.

Прнннмаем мелкопузырчатый аэратор нз керамических фильтрос­ ных пластин, а отношение nлощади фильтросов к площади аэро· тенка f/f=O,l. В этом случае коэффициент, учитывающий тип аэра­

тора, k 1= 1,47 (см. табл. 3.3), а коэффициент, зависящий от глубины погруження аэратора, k2=2,64 (см. табл.

Подсчитаем коэффициент n,, учитывающий темnературу сточных

вод, по формуле (3.21): п.=1+0,02(21-20)""1,02. Коэффициент n2

назначаем равным 0,85. Так как no заданию требуется nолная очи­ стка, то Z = 1,1 мг;мг. Растворимость кислорода воздуха в сточной

воде опреде.1яем no формуле (3 .22):

	4,3	)
Ср =	( 1 + 20 ,6		8,84 = 10,69	мr/л,
где ha=4,3 м; Ст=8,84 мг/л nри темnературе				21 °С	(см. табл. 3.5).
Удельный расход воздуха D рассчитываем				no формуле (3.20):
D =	1,1(140-15)			= 4,7	мз;мз.
1,47 ·2,64·1,02·0,85 (10,69- 2)

По найденным значениям t и D вычисляем интенсивность аэра· цн11 no формуле (3.23):

1 = 4,7·4,5/2,98 = 7,1 мз/(м2· ч).

Вычисленная интенсивность аэрации 1 менее /макс для принято­ го значения k1 и более lмкн для nринятого значения k2, следователь·

но, nересчета интенсивности аэрации не требуется. Общий расход воздуха

Dобщ = QD = 28 000-4,7 = 131 600 м3 /сут.

116

Подсчитаем площадь аэротенка по найденному объему V и ра­

бочей глубине Н

F = V/Н= 5126/4,5 = 1139 ма.

Теперь вычислим длину коридора аэротенка:

/ 8 = F/(Bn8 пн) = 1139/(4·4·2) = 35,6 м,

где п. 11 flксоответственно число секций аэротенков и коридоров в каждой секции.

По табл. 3.6 подбираем четыре секции двухкоридорных аэротен­ ков-смеснтелей с рабочей глубиной 4,5, шириной коридора 4 м,

длиной коридора 36 м, и объемом каждой секции 1296 м3 (типовой nроект 902-2-217/218). В этом случае общий объем аэротенков

составит 5184 м3, а фактическое время аэрации 3,01 ч. Общие разме­ ры площади, занимаемой аэротенками, 32Х36 м.

Пример 3.7. Определить прирост ила в аэротенке при БПКnолн

поступающей сточной воды La= 180 мг/л и концентрации взвешен­

ных веществ Ba=l40 мгjл.

Решение. Прирост ила определяем по формуле (3.19), назначив коэффициент прироста активного ила Ко =0,4;

П = 0,8·140 +0,4·180 = 184 мг/л.

Пример 3.8. Рассчитать число мелкопузырчатых аэраторов из

филыросных пластин и дать рекомендации по их расположению при

следующих данных: суточный расход воздуха, подаваемый в одну

секцию четырехкоридорного аэротенка, Dрасч=6875 м3jч; ширина коридора 8=6 м; длина коридора 1.=78 м; рабочая глубина Н=

=4,4 м.

Решение. В качестве аэраторов принимаем керамические филы­ росные пластины размером 300Х300 мм с удельным расходом возду­ ха Qп.=80+120 лjмин на одну пластину.

Определим требуемое число пластин:

nпп= Dрасч·1000	= 6875·1000	= 1146 шт.
qnn' 60	100 ' 60

Для обеспечения благоприятных условий биологического окис­ ления загрязнений, содержащихся в сточных водах и имеющих раз­

личные скорости окисления, назначаем число рядов	фильтросных
пластин в 1, 11, 111 н IV коридорах соответственно 3,	2, 2 и 1. Чис­
ло фнльтросных пластин в одном ряду
п~л = nмlnp = 1146j8 = 144 IIIТ.,

где np- общее количество рядов фильтросных пластин.

Общая площадь, занимаемая филыросными пластинами,

f = (0,3·0,3) nпп= 0,09·1146 = 103 м2 ,

что составляет 5,5% nлощади дна аэротенка F, равной 1872 м2•

Ряды филыросных пластин располагаем с одной стороны аэро­

тенка на расстоянии 0,6-0,8 м от стены (рис. 3.9), что способствует созданию вращательного движения смеси обрабатываемой сточной

воды и активного ила.

Пример 3.9. Рассчитать воздуходувное хозяйство (рис. 3.1 О)

станции аэрации и nодобрать воздуходувки при следующих исходных данных. На очистных сооружениях запроектировано четыре четы-

117

Рис. 3.9. Схема расnоложени• фи..ьтросиwх 1\ана.1ов в четwрехJ<ОРИАОРИОМ

азротеи"е

1 - воздухаподводящие стояки; 2 - фкльтроснwе каналы; 1-J У- иоридоры

		--	~		~
		г	..-'1	~
				'С>
		н~	~
				'С>
		J~	-~	~
		ш			't
-l><\..-1					C\j
				1 -
2 ~					~
л
f ~					~
l	;g	t JU	J 20	1
'		'			~
I					"

Рн~. 3.10. Р1.С~tетиав схема 803духоаодов

J - здание воздуходувноА станции; J/- воздухоnроводная сеть: Jll- семони

азротенхов

рехкоридорных аэротенка с длиной одного	коридора 1. = 78 м, ши­
рнноi! 8=6 м и рабочей глубиной ff=4,4 м.	В проекте приняты мел­

коnузырчатые аэраторы из фнльтросных пластин. Общее количество

воздуха, nодаваемое 1t аэротенки, Qвоэ11=4Э 200 м3fч,

118

Т А 6 Л И Ц А 3.16.			ПАРАМЕТРЫ ДЛJI РАСЧЕТА 803ДУХО80ДО8
~.;~	Расход воздуха,				М3/Ч	(кад чертоА)		к скорость. м/с				(под че ртоА)
....									i, мм;м
!!~.					при	оотерах капора,
·О{~														1 1,7
1:(~ ..	0,056	1	0,1	1	0,17	1	0,25	1	0,37	1	0,55	1	1

	5О	0,002	0,003	0,004	0,005	0,006
		--	1,6	2	2,5	3
		1,2
	100	0,014	0,019	0,025	0,031	0,038
		--	--	3	4	4,5
		1,8	2,5
	150	0,042	0,057	0,074	0,092	0,112
		2,25		4	5	--
			з			6
	200	0,09	0,122	0,16	0,198	0,242
		2,75	4	5	6	8
	250	0,156	0,22	0,285	0,35	0,435
		3	4,5	6	7	9
	300	0,264	0,357	0,474	0,582	0,71
		--	--	7	--	10
		3,5	5		8
	350	0,395	0,542	0,703	0,875	1,08
		4	6	--	9	12
				7
	400	0,57	0,775	1,03	1,25	1,53
		4,5	6	8	10	12
	450	0,78	1,07	1,39	1,72	2,12
		5	7	9	10	14
	500	1,02	1,38	1,84	2,26	2, 76
		5	7	9	12	14
	600	1,67	2,29	2,98	3,63	4,5
		6	8	10	12	16
	700	2,5	3,37	4,5	5,52	S!_
		--	9	12	14
		7				18
	800	3,62	4,89	6,4	7,85	9,7
		7	10	12	16	20
	900	4,87	6,6	8,75	10,8	-
		8	10	14	16
	1000	6,5	8,9	11,7	14,3	-
		8	12	--	18
				14

	0,007	0,01
	3,5	5
	0,046	0,063
	6	/:j
	0,136	0,188
	--	10
	8
	0,296	0,404
	9	12
	0,525	0,73
	10	--
		14
	0,878	1,2
	--	16
	12
	1,31	1,8
	--	18
	14
	1,89	2,57
	14	20
	2,58	-
	16
	3,34	-
	--
	18
	5,53	-
	--
	20
	-	-
	-	-
	-	-
	-	-

0,013

7

0,084

--

10

0,248

14

0,54

16

0,835

--

20

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

119

v= 10+20

Решение. Требуемый общий напор воздуходувок, м,

Нобщ = /iтp+hм-f- lzФ+ Н,

где hтрпотери напора по длине воздуховодов от воздуходувки до

наиболее удаленного стояка, м; /z,.- потери напора на местные со­ противдения в воздуховодах, м; hФпотери напора в фильтросных пластинах, равные 0,7 м.

Воздуховоды рассчитываем исходя из наиболее экономически

выгодной скорости движения воздуха: в распределительных и общем воздуховоде мjс; в воздухаподводящих стояках v=4+

-;-10 М/С.

дlля расчета воздуховодов исnользуем таблицы потерь напора в вентнляцнонных трубоnроводах nри температуре воздуха 20 °С и дав­ леюш 0,1 МПа (табл. 3.16).

На изменение температуры вводится поправка

t:Xt = (Pt1Pso)0'852•

где Pt- nлотность воздуха nри рас•1етной температуре и давлении

0,1 МПа, кгjм3; р20 - nлотность воздуха при расчетной температуре

20 ос и давлении 0,1	МПа, кг;ма.
При расчетной	температуре 30 ос по табл. 3.17	находим а1 =
=0,98.
Т Л & Л И Ц Л 3.17, ПОПРЛВОЧ НЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
НЛ ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Температура, Т, •с 1	11 Температура, Т,•с1
-20	1,13	1,03
-15	1,1	1,02
-lO	1,09	1
-5	1,08	0,98
о	1,07	0,95
+5	1,05

На изменение давления воздуха р, МПа, вводим поnравку ар:

р, МПа	.. • . •	0,1	0,12	о, 15	0,17	0,2
ар		1	1,17	1,41	1,57	1,81
Приняв р=0,15 МПа, получим ар= 1,41.
С учетом	nоправок потеря		напора по	длине	воздуховодов, мм

hтр = ilтp Gtt ар,

где i - nотеря напора на единицу длины воздуховода при темпера­

туре воздуха 20°С и давлении 0,1 МПа (определяемая по табл. 3.16),

мм; lтр -длина воздуховода, м.

Потери напора на местные сопротивления

u2

hм=,--рара1,

2g

120

т л 6 л и ц л 3.18. ЭНЛЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Местное соnротивление	1Условное обозначение

	Вход в трубу	--t::
	Выход из трубы	_ . 1.....
		___,
	Колено, 90°;	1
	закругленное
	прямое	1

Переход	r=t
Тройники:	--
на проход	.....1-.

		-
в ответвление		.....IL.
		...1!...
в противоток		---
		~
закругленный		-- ~
с плавным ответвлением		Ji
		-.
проход		t-L
с плавным ответвлением	на	-.
Задвижка		t><J

0,5

0,3

1,1

0,08

0,1

1,5

3

1,5

0,7

0,18

0,1

121

~ Т А & Jl И Ц А 3.19. К РАС\ Чf.Т)' В' ОЭД)'ХОВОдОВ

воздухо-\		1тр	,	м'/ с	d.	мм		v. мt с 1 мм/ м/				11	тр	,	''тр' мм
~:час:ток				Q,						t,
вода		м	1									мw.		1
1-1	1	66	jl2		/1000/14,4/0,18111,881										16,42
1-2	1	24	1	9	1 900114,21 0 , )814,321										5,97
2-3	1	24	1	6	1	800111,51 0,151						3,61			4,98
3-4		44		3		600		10		0,17		7,48			10,34
4-5				2, 5	1	600 1		9	1 О, 13		1 0,131				0,\8
5-6		38		1,5	1	450	1	9,4, 0,2			1	7,6 1			10,5
б-7		12	1	0,51		250	1	9,61		0,5	1 6				8,29
	1
7-8		7		0,25		200		в		0,37		2,59			3,58

	~ес:твов соnротва~еиме	t		hм· мм
1 Два колена		1 O,G		15,3
	Переход	0,08	1	4,46
1	Тройник на nроход	10,1
	Переход	0,08 1		2,93
1	Тройник на проход	1 0,1
	Переход	0,08
	Колено	0 ,3		7,13
	Задвижка	О, 1
	Тройник на проход	О, 1	-	----
	- - -
1Тройник на проход		10,1	1
1	Переход	0,081		17,17
	Тройник в ответвление	1 1,5
1	Переход	1 О0,081	1	3,17
	Задвижка
	Тройник на nроход	О, 1
	Переход	0,08
	Колено	0,3		14,01
	Задвижка	0,1
	Коо~~ено	0,3
	Выход из tрубы	1

I = 60,26

J:=65,17

где ~-коэффициент, зависящий 'от вмда местного соnротивления (определяется по табл. 3.18); и -скорость движения воздуха, мfс;

р- плотность воздуха при расчетной температуре, кг;мэ:

	1,29Зр-273	1,293·0,15·273
Р-	0,1(273+Т)	- 1 75	кг /мз
-		0,1(273+30)-'	'

где Т=ЗО сетемпература воздуха.

Расчет воздуховодов сводим в табл. 3.19 и получаем hтр=

=60,26 мм""О,О61 м; llм=65,17 ММ"=0,066 м.

Требуемый общий напор

Нобщ= 0,061 + 0,066 + 0,7 + 4,4 = 5,227 М0

Полное давление воздуха

Рп = 0,1 + О,ОIН0бщ = 0,1 + 0,01·5,227 = 0,153 МПа.

Воздуходувки подбирают по каталогу (или по табл. 3.20) исхо­

дя из полного давления воздуха 0,153 мnа и расчетного расхода воздуха Qвоэд =43 200 мз;ч. В здании воздуходувной станции уста­

навливают три рабочие и одну резервную воздуходувки типа TD-

-300-1,6, производительностью 18 тыс. мЗjч каждая. Можно устанс­

ви-rь также пять рабочих и две резервные воздуходувки типа ТВ­

·175-1,6 производительностью 10 тыс. м3/ч каждая.

	Т А Б Л И Ц А 3.20.	ТЕХНИЧЕСКИЕ	XAPAI(TI!PHCTHKH	ВОЗДУХОДУВОI(
		Пронзводитель-		MOЩJIC)Cn.
	тип	нос-rь,	Давление, МПа
				двигателя, кВт
		тыс. м•jч
	ТВ-42-1,4	2,5	0,14	46
	ТВ-50-1,6	3,6	0,\6	71
	ТВ-50-1,9	3,6	0,195	130
	ТВ-80-1,4	6	0,142	89
	ТВ-80-1,6	6	0,163	135
	ТВ-80-1,8	6	0,177	!55
	ТВ-175-1,6	10	0,163	210
	ТВ-200-1,4:	12	0,14	172
	ТВ-300-1,6	18	0,16	350

Пример 3.10. Рассчитать объем аэротеиков для очистки сточных вод второй системы водаотведения нефтеперерабатывающего завода

при следующих исходных данных: расход сточных вод Q=20 000 м3/ jсут; рас<Jетный расход Qрасч= 1000 м3jч; БПКоолв постуnающих сточ­ ных вод La=370 мr/л; БПКаопв очищенных сточных вод Lt= 15 мг/л.

Решение. Принимаем двухступенчатую технологическую схему

биологической очистки сточных вод. В качестве первой ступени при­ нимаем аэротевки-смесители с регенерацией, обеспе'lивающие в на­

шем случае 70 %-ный эффект снижения органи<Jсских загрязнений.

В качестве второй ступени примимаем аэротенки-вытесн!lтеЛJI без ре­

генерации.

БПКnолн сточных вод nосле первой ступени биологической очи­

стки составит:

L1 = La (100 -70)/100 = 370·0,3 = Jll мr/л.

123

Рассчитаем аэротенк-смеситель с регенератором. По данным

[6, табл. 40) прнннмаем максимальную скорость окисления Рмакс =

=59мг/(г·ч); константы КL=24мr/л и К0 =1,66мг/л; коэффициент

инrибирования «р=0,158 n/г. Примимаем зопьность S=0,3, концен­ трацию кислорода С=3 мr/л. По опыту эксппуатации анапоrичных сооружений задаемся средней дозой ила Оср=3,5 г;л, коэффициен­

том регенерации Р=0,3 и иповым индексом 1= 100 см3/г.

По формупе (3.10) подсчитаем степень рециркуляцин активного

ила:

-	3,5	-о	54
R -	1000/100-3,5	-	• ·

Опредепим скорость окисления в аэротенке-смесителе с регене­

ратором по формуле (3.8):

-	59	111·3	(	1	) -
Р-		111·3+24·3+ 1,66·111		1 +0,158·3,5	-

="589"19647( 1, 5531 ) = 21,5 мг/(г·ч).

Найдем общую продолжительность аэрации по формуле (3.7):

11 =	370-111	= 4,	9	ч.
	3,5 (1- 0,3) 21,5

Oбщ1til объем аэротенка и регенератора составит:

vl = Qpacчtl = 1000·4,9 = 4900 м3 ,

где объем регенератора

	V1			4900		м3;
Vta =	1+ Р1(1-	Р)	------- = 3427
				1 + (0,3/1- 0,3)
объем регенератора
	V1p = V18 -	V1 a = 4900-3427 = 1473 м3.
По полученным результатам				уточняем нагрузку на 1 г беззоnъ·
ного вещества ила по формуле (3.11):
24 (La - L1)			24 (370 -		111)
Qил = а	(1- S) t		3 5 (1- О		3) 4 9 = 518 мr/(г·сут).
ер	1		•	•	•

По табл. 3.2 находим, что при этом значении Qкп для сточных вод нефтеперерабатывающих заводов J-121 см3;г.

Уточняем по формуле (3.10) стеnень рециркуляцин:

3,5

R = 1000/127-3,5	= О,В.
Оnределяем дозу ила в аэротенке
V1 йср	4900·3,5
йа= V18 + (I/(2R) + 1) V1 p = 3427	+ (1/(2·0,8) + 1) 1473

= 2,95 г/л.

124

Произведем расчет второй ступени биологической очистки аэро· тенков-вытеснителей без регенерации, предварительно приняв ило· вый индекс 1= 100 см3/r, дозу ила а=2 гjл, и концентрацию раство­ ренного кислорода С=2 мгjл.

Определим степень рециркуляции активного ила по формуле

(3.10):

2

R = ____::___ = 0,25. 1000/100-2

После аэротенков-вытеснителей принимаем третичные отстоi!ни·

ки с илососами; тогда в соответствии с (6] nрииимаем R=0,3 и под· считываем БПКполв nостуnающей в аэротенки-вытеснители сточной воды с учетом рецнрку.1ящ1онного расхода по формуле (3.14):

L' =	L 1 + LtR =			111 + 15·0.3				= 89 мr/л.
1	( 1 +R)			1 +О,3
Период аэрации опредедяем по формуле (3.9), приняв коэффи·
циент Кг= 1,5:
t~ =		1+ q;a			[(С+К		0	) ( L~ - L	1	) +
Рманс Са			(1- S)
L;	]		1 +О 158·2					[
+KLCinLt		Кг=	59_2_2(1 -О,З)					(2+1,66)(89-15)+
				89	]	1,5=4,26ч.
		+24·2·Inl5
Объем аэротенка-вытеснителя с учетом рециркуляционного рас·
хода по формуле (3.17):
	V2 = 4,26 (1 +			о,3) 1000 =				5538 мз.
Уточняем нагрузку на 1 г беззольного								вещества		ила по форму­
ле (3.11):
24 (L~- L,)				24(89-15)
qил= a(1-S)ts =2(1-0,3)4,26=298мг/(r·сут).
По табл. 3.2 находим, что при значении q,..=298 мгj(r-сут) ило­
вый индекс для	сточных		вод	нефтеперерабатывающего завода 1=

-=70 смэ;г.

При новом значении J степень рецнркуляции

2

R = 1000/70-2 =О,Iб,

но при наших расчетах для обеспечения эффективной работы отстой­ ников было принято R=0,3; следовательно, произведенный расчет в

коррективах не нуждается.

Подбор аэротенков-смесителей первой ступени производим по табл. 3.6. Назначаем четыре секции двухкоридорных аэротенков (ти­

повой	проект 902-2-217/218) с	шириной	каждого	коридора 4 м,
длиной	36 м, рабочей глубиной	4,4 м и	объемом	каждой секции

1296 м3• Общий объем аэротенков первой ступени 5184 ма, Под реге-

125

кератор можно выделить либо целиком одну секцию а3ротенков, ли­

бо часть одного коридора в каждой секции.

А3ротенки-вытесиители nодбираем по табл. 3.7. Прииимаем че­

тыре секции двухкоридорных аэротенков (тиnовой nроект 902-2-195) с шириной каждого коридора 4,5 м, длиной 48 м, рабочей глубиной

3,2 м и объемом каждой секции 1386 м3• Общий объем аэротеиков

второй ступени 5544 мs. Поскольку в аэротенках-вытеснителях соот·

ношение д.~ины коридоров к	ширине менее 30: 1, то в соответствии
с данными [6] необходимо	секционирование коридоров на пять·

шесть ячеек.

Пример 3.11. Оnределить объем аэротенков лри следующих ис­

ходных данных: расход городских сточных вод Q= 180 000 м3/сут; БПКnопм поступающих сточных вод La=220 мr/л; БПКполи очищен­

ных СТОЧНЫХ ВОД Lt = 15 МГ/Л, Коб.макс= 1,4.

Решение. Подсчитаем средний 11 расчетный расходы

Qcp = Q·I000/86 400 = 180000·1000/86 400 = 2083 л/с;

Qрасч=Коб.ма"КсQср= 1,4·2083=2916 л/с= 10498 м3 /ч.

Так как БПКuопн nревышает 150 мr/л, то в соответствии с дан­ мыми [б] необходима регенерация активного ила. Прииимаем к рас­ чету аэротенки-вытеснители с регенераторами и по формуле (3.10)

определяем степень рецнркуляцни активного ила, ориентировочно

приняв дозу ила в аэротенке а= 3 r1л н иловый индекс 1 = 100 см3/r:

3

R = 1000/100-3 = 0 ' 43 ·

Определим БПКпопн сточных вод, поступающих в аэротенк-вы­

теснитель с учетом разбавления циркуляционным активным илом по

формуле (3.14):

L~ = (220 + 15·0,43)/(1 + 0,43) = 158 мr/л.

Продолжительность пребывания сточных вод в собственно аэро­

тенке подсчитаем по формуле (3.15):
2,5	158	= 1,44·1,02= 1,47
ia= 3o,s	1glS		ч.

Произведем предварительный nодсчет дозы ила в регенераторе

по формуле (З.13):

ар= (1/(2·0,43) + 1] 3 = 6,49 r/л.

По формуле (3.8) на~дем удельную скорость окисления при мак­

симальной скорости окисления Ркакс=85 мr/(r·ч), константах KL= =33 мr/л и Ко=О,625 мrfл; ко~фициенте ИRrибирования <р=0,07 и

зольности ила S =0,3 в соответствии с данными (6, табл. 40]; концен­ трацию кислорода в аэротеике принимаем С=2 мriл:

р=В5		15·2	(	1	)	= 16 •6~ мr/(r·ч).
	15·2+33·2+0,625·15			1+0,07·6,49
Оnределим п1юдолжительность окислени11 загрязненкА по фор­
муле (3.12):		220	-\5
					6,31
	10	=		=		ч.
		0,43·6,49 (1 -0,3) 16,64

126

Период регенсрацни ила по формуле (3.16):

/р = 6,31-1,47 = 4,84 ч.

Продолжнтс.1ьность nребывания воды в системе «аэротенкре­

генератор»
ta-p = (1 + R) {8	+ Rlp = (1 +	0,43) 1,47 + 0,43·4 ,84 = 4,18 ч.
Оuъем аэротенка по формуде		(3.17) будет:
V11 =	1,47 (1 + 0,43) 10 498 = 22 067 м~.

Объем регенератора находим по формуле (3.18):

Vp=4,84·0,43·10498=21848 мз.

Для уточнения илового индекса оnределим среднюю дозу ила в

системе ..аэротенкрегенератор»:

Dcp = (1 +R)/8 a+Rtpap la-p

(1 +0,43) 1,47·3+0,43·4,84·6,49 = 4,74 r/л.

4,18

По формуле (3.11) определим нагрузку на 1 г беэ30Льного ве­

щества активного ила:

Qип =		24 (L0 -		Lt)	=	24 (22015)					= 355 мr/(r•сут).
	Оср (1- S) la-p					4,74·0,7 · 4,18
По табл.		3.2	для	городских сточных							вод при Чмл=355 мr/
/(г/сут) иловый			индекс 1=16 смэ;г, что						отличается от предвари­
тельно припятой			величины 1= 100 см3/г.					Поэтому необходимо уточ­
нить степень рециркуляцни					активного ила по формуле (3.10):
				R -		3	=0			3
					1000/76-3				'		.
				-

Эта величина значительно отл11чается от nредварительно рассчи­ танной, nоэтому требуется корректировка БПКпопв с учетом рецир-

куляционного расхода L~. опрел.еляемыА no формуле (3.14), и nро­

должительности пребываиин сточных вод в аэротенке t., вычисляе­ мой по выражению (3.15):

L~ =	(220 +	15-0,3)/(1 + 0,3) = 173			мr/л:
	ta =	2,5	173
		30,5	lg"""'j5 = 1,53	Ч.
Далее про1Jзведем Пl'рерасчет дозы ИJJa				в	регенераторе	а, по
формуле (3.13),	удельно/1 скорости окисления			р	по формуле	(3.8),

nериода окисления lo по формуле (3.12), nродолжительности реге­

нерации ила	/р по формуле (3.16)		11 пребывания ero в системе
«аэротсик -	регенератор:. 1а. р:
	ap=[l/(2·0,3)+ 1}3=8 r/л;
	15·2	(	1	)	=IS,Sмr/(r·ч);
p=8S 15·2+33·2+0,625·15			1+0,<17·8

127

fo =	La - Lt	22015
	Rap (1- S) р	= 7,87	ч;
		0 ,3 ·В (1- 0 ,3) 15,5
	tp=7,87-1,53=6,34 ч;
fa-p = (1 + R) la + Rtp =		(1 + 0,3) 1,53 + 0,3·6,34 = 3,89 ч.

Подсчитаем объемы аэротенка V. и регенератора Vp по форму­

лам (3.17) и (3.18):

Va = 1,53 (1 + 0,3) 10 498 = 20 880 м3;

Vp = 6,34-0,3·10 498 = 19 967 мs.

Находим среднюю дозу ила по вышеnриведенной формуле:

(1 +0,3) 1,53·3 + 0,3·6,34-8

йср= . =5,45г/л,

389

и вновь вычисляем нагрузку на 1 г беззольного вещества активного

ила:

24 (22015)

QJin = 5,45(1-0,3)3,89=332 мr/(г·суr).

При этой нагрузке иловый индекс (см. табл. 3.2) 1... 73 см3/г,

а стеnень рециркуляции активного ила R=-0,28, что незначительно от·

лнчается от скорректнроQанных величин 1-76 см3/г и R=0,3. По· скольку стеnень рециркуляции не должна быть менее 0,3 (для от·

стойинков с илососамн), то окончательно nрннимаем R=0,3 и даль·

нейшего уточнения расчетных параметров аэротенков-вытеснителей

регенераторами не производим.

По табл. 3.7 подбираем восемь секций четырехкоридорных аэро­ теиков-вытеснителей (тиnовой nроект 902-2-178) с шириной каждого

коридора 4,5, длиной 66 м, рабочей глубиной 4,4 м и объемом каж­

дой секции 5225 м3• Общий объем аэротенков 41 800 м3• Из общего

объема каждой секции два коридора выделяются под аэротенки н два коридора nод регенераторы. Фактическое время пребывания об­

рабатываемой сточной воды в системе .:а9ротенкрегенератор» со­

ставит:

fф = Vобщ/Qрасч = 41800/10 498 = 3,98 ч,

что практически равно расчетному времени ta-p~ 3,89 ч.

Пример 3.12. Рассчитать аэротеики 11 систему аэрации при следу­ ющих исходных даliных: расход городских сточных вод Q=-

=45 000 м3jсут; расчетный расход Qраеч=2700 м3/ч; БПКполв посту­ nающих сточных вод La= 130 мг/л; БПКпоnв очищенных сточных вод Lt = 15 мг/л; среднемесячная темnература сточных вод за летний ne· риод Тср=20 °С; солесодержание сточных вод Сс=2 г/л.

Решение. К расчету принимаем аэротеики-вытеснители без реге­

нерации, так как БПI<nолн nостуnающих сточных вод La< 150 мг/л.

Оnределим стеnень рециркуляции активного ила по формуле (3.10), nриняв для предварительного расчета иловыli индекс 1=

""100 см3/г и дозу ила а=З г/л:

3

R = 1000/100-3 = 0,43.

Подсчитаем БПКполи nоступающих в аэротенк-вытеснитель сточ-

128

ных вод с учетом рецнркуляционного расхода по формуле (3.14):

L~ = (130 + 15·0,43)/(1 + 0,43) = 95,4 мr/л.

Продолжительность а9рации определим по формуле (3.9), под·

ставив в нее L~ вместо La. и приняв по данным				[6, табл. 40]	Рмакс­
=85 мr/(r·ч);	К0 =0,625 мr/л; KL=33 мr/л;			Kr=1,5; <р=0,07 л{r;
S=0,3; концентрацию растворениого кислорода С-2 мr/л:
t =	1 -f-0,07-3	[	0,625) (95,4- 15) +
	85· 2·3 (1- 0,3)	(2 +
	95,4 ]		1,5= 1,69	ч.
	+33-2·/n-- -
		15
Объем аэротенка-вытеснителя с учетом рециркуляционного рас·
хода по формуле (3.17):
	v = 1,69 (1 +	0,43) 2700 = 6525		мз.
Уточняем нагрузку на 1 г беззольного вещества ила по формуле
(3.11):	24 (95,4- 15)
qил= 3 (1- 0 , 3) 1,69 =543,7 мr/(r·сут).
По табл. 3.2 находим, что при nолученном значении q,.л иловый
индекс для городских сточных		вод	/= 110 см3/r. При новом		значе·
нии 1 стеnень рециркуляции

3

R = 1000/110-3 = 0 ' 49 ·

Уточним БПКпопн поступающих в а9ротенк сточных вод L~,

продолжительность аэрации t, объем аэротенка-вытеснителя и на·

грузку на	1 r беззольного вещества ила:
	L:	= (130 + 15·0,49)/(1 + 0,49) = 92,2 мr/л;
	t =	1 +	0,07·3	[
		85·2·3 (1- 0,3)		(2 + 0,625) (92,2- 15) +
			92,2 J			1,5= 1,64 ч;
		+33·2·1n-- -
				15
		V= 1,64(1 +0,49) 2700=6598 м3 ;
	Чил =		24 (92,2- 15)			= 538 мr/(r-сут),
			3 (1- 0 •3) 1,64
По табл. 3.2 находим, что				при	q811 -=538 мгf(r-сут) 1= 108 см3/r
н R=0,48. Эти величины практически не отличаются от скорректи­
рованных	величин 1		=110 см3/r	и R=0,49 и, следовательно, в даль·

нейшем уточнении расчетных параметров нет необходимости.

По табл. 3.7 подбираем четыре секции двухкоридорных а3ротен· ков-вытеснителей (типовой проект 902-2-195) с шириной каждого ко· ридара 4,5 м, длиной 42 м, рабочей глубиной 4,4 м 11 объемом каж· дой секции 1658 м3• Общий объем а9ротенков 6632 мз. Поскольку ре·

ч Ъ~.;а:~ Х..: К-73()6.

129

жим вытеснения в нашем случае не обеспечивается (соотношение

длины коридоров аэротенка к ширине равно 18,7, что менее 30), не­ обходимо осуществить секционирование коридоров. Примимаем в каждой секции аэротенка по шесть ячеек. Секционирование осуще­

ствляется установкой в коридорах аэротенков легких вертикальных

перегородок с отверстиями в нижней части. Скорость движения ило­ вой смеси в отверстиях перегородок принимается не менее 0,2 м/с.

Рассчитаем систему аэрации. В аэротенках-вытеснителях аэра­

торы располагаются неравномерно в соответствии со снижением за­

грязнений. Примимаем пневматическую снетему аэрации с мелкоnу­ зырчатыми аэраторами и по формуле (3.20) определяем удельный

расход воздуха D, nриняв удельный расход кислорода воздуха Z=

= 1,1 мr/мг. Коэффициент k1, учитывающий тиn аэратора, найдем по

табл. 3.3; nриняв отношение f!F=0,1,	получим k1= 1,47. Коэффициент
k2, зависящий от глубины nогружения аэратора		ha,	находим no
табл. 3.4. Примимаем аэраторы из	филыросных	труб	и nри ha=

=Н-0,3=4,4-0,3=4,1 м находим k2=2,б6. Темnературный коэффи­

циент n1 вычисляем по формуле (3.21): n1=1+0,02(20-20)=1.

Коэффициент качества воды для городских сточных вод n2=

=0,85. Растворимость кислорода в воде найдем по выражению

С	-(1 +~)( 475-26,5Сс				) -
р-		20,6	33,5+Тср		-
= ( 1	...ь..!.._) (47526,5·2) = 9 47 м 1
	+ 20,6	33,5+20		•	г л.

При отсутствии данных no солесодержанию можно восnользо­ ваться формулой (3.22) и табл. 3.5.

Удельный расход воздуха (nри С=2 мr/л) оnределяем по фор-

муле (3.20):

-	1,1 (13015)	-	5 3	м	"1	з
D -	1,47·2,56·1·0,85 (9,47- 2)	-	•			м.

По найденным значениям D и t вычиСJiяем среднюю интенсив­

ность аэрации по формуле (3.23):

1 = 5,3·4,4/1 ,64 = 14,2 мз/(мt·ч).

Поскольку nолученная интенсивность аэрации l>l..aкc (табл.

3.3), необходимо увеличить nлощадь аэрируемой зоны. Примимаем

f/F=O,l5, по табл. 3.3 находим k1= 1,57 и		пересчитываем D и /:
D =	1,1 (13015)	= 4, 96 мэ;мз;
	1,57·2,56·1·0,85 (9,47- 2)

1 = 4,96·4,4/1,64 = 13,3 ма;(мz·ч).

Полученное значение 1<lкаис. Находим общий расход воздуха:

Qвоад = DQpacч = 4,96·2700= 13392 м3/ч.

rtля определения	интенсивности		аэрации по			длине аэротенка­
вытеснителя строим график		изменения		БПКоо.nи		во времени (рис.
3.11). rtли этого примимаем начальную БПКпо.nи						L~=92,2 мr/л, ко­
нечную по исходным	данным	L,= 15	мr/л	и	несколько промежуточ­
ных значений, 75, 50	и 30 мr/л. По формуле				(3.9)	находим продол-

130

l, l'fi/Л
tW~---		;1----	~----	т---	~----	~----	~--~
		1
		1	7J
60 --+-- 5
		1
		1	1	1	1
40 --~---t---				J9
	--+1----1+---~-- 1					7
to ---t---t---t---г------,---~
	1	1	1	1	1
Рис. S.ll . Кинетика			синжеиu 6ПК попп		а АчеАках аэротеика-•wтесн•те.tll
1-6- номера ичеек
жителькость аэрации, необходимую для снижения L~ до перечислен­
ных выше	значений БПКnоnн·			Полученные данные снстематнзнруем

в табл. 3.2\ и строим кривую зависимости L-f(t). Следует иметь в

виду, что при БПКаоnн, равной 75, 50 и 30 мr/л коэффициент Kr=

=1,25.

Т А 6 Jl И Ц А 3.21.	ПРОДОJIЖИТЕJIЬНОСТЬ АЭРАЦИИ
В AЭPOTEHKE·BЫTECHHTEJII! ПРИ L'		-92,2 мr/11
	0
	t. ч		t. "
75	0,25	30	1 ,01
50	0,64	15	1,64

Интервал времени (рис. 3.11), соответствующий nериоду аэрации t=\,64 ч, деJU!тся на шесть равных частеА по принятому числу ячеек

в аэротенке·вытеснителе, затем оnределяются величины БП Кпоnк на

входе н выходе из каждоА ячейки. Полученные данные сведены в табл. 3.22. Для каждой ячеliки определяются: удельный расход воз· духа D' по формуле (3.20); интенсивность аэрации при t' -t/6=0,27 ч;

расход	воздуха	Q.:Оэдc::D'Qpac•, м3/ч.	Общиli	расход воздуха на
аэротенк Qea•.a:		равен сумме расходов	воздуха	в ячейках: Qаоая=
с::7506	мs/ч.

Число пиевматнческих аэраторов из фильтросиых труб опреде­

ляется для каждой ячеliки в зависимости от удельного среднего рас­

хода воздуха на аэратор Чнад и площади одного ряда аэратора на

131

Т А & Л И Ц А 3.22.		РI!З)'ЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ШI!СТИЯЧЕЯКОВОГО
АЭРОТI!НКА·ВЫТЕСНИТЕЛЯ
				How~>p	яче~ки
	Показатепь		2	3	4	б	6
L~,	мr/л	92,2	73	55	39	27	20
L;,	мr/л	73	55	39	27	20	15
Z, мr/мr		0,9	0,9	0,9	0,9	1,0	1,1
D',	мз;мэ	0,68	0,63	0,56	0,42	0,27	0,22
J',	м8 /(м'·ч)	10,92	10,33	9,2	6,9	4,47	3,5
Q:.оэд• м3 /ч		\836	1701	1512	1134	729	594
llф		2,34	2,21	1,97	1,48	0,96	0,75
1 м аэротеика f' по формуле
			.	1' в

пф= Qвозд f'

В нашем случае при ширине канала В-=4,5 м принимаем фнльт· росные трубы d-288 мм н Qвозд""'70 м3/(ч·м), а /'=0,3 м2jм. Пара·

метры аэраторов нз фнльтросных труб прнведены в табл. 3.23, нз фнльтросиых пластин- в табл. 3.24 н из дырчатых труб- в табл.

3.25.

Т А 6 Л И Ц А 3.23. ПАРАМЕТРЫ АЭРАТОРОВ ИЗ ФИЛЬТРОСНЫХ TPV& ПРИ ПОТЕРЯХ НАПОРА О,З-1 м

			Длина участков аэраторов,			Удельная
	Диаметр, мм		м, на один стояк. nри доnустнмоR
						лронэводн·
			неравномерности аэрации
						1еnьность,
	норужныА	1 внутренниil	5%	1 10%	1 15%	М1 /(Ч•М)
	242	184	25	43	53	30-112
	260	200	29	51	60	35-115
	288	228	33	56	72	40-126

При расчете средней интенсивности аэрации было получено, что площадь аэрируемой зоны должна составлять 15% площади аэро· тенка. При секционировании аэротенка-вытеснителя в соответствии с расчетом числа аэраторов укладываем в 1·, 2-, 3· н 4-А ячейках по две филыросных трубы d=288 мм, а в 5· и 6-й ячейках по одному

аэратору. Общая площадь аэрируемой зоны в этом случае состав.пи·

ет 11 % площади аэротенка.

Для более тщательного регулировании подачи воздуха на воз·

132

	Т А & J1 И Ц А 8.24.		ПАРАМЕТРЫ АЭРАТОРОВ				ИХ ФИЛЬТРОСНЫХ
	ПЛАСТИН ПРИ ПОТЕРЯХ НАПОРА 0,2-1					м
					Длина участков аэраторов, м,				)/ДМЬНIR
	Размеры каналов,			мм	nри допустимой неравномер-
									11РОНЭВОДИ•
					ности аэрацни
									тельность,
	ширина	1 глубина			5%	10%	1	15%	М1	/(Ч·М)
	250		100		64	78		88		30
	250		200		120	146		150		30
	Т А Б J1 И Ц А 3.25.		ПАРАМЕТРЫ АЭРАТОРОВ ИЗ ДЫРЧАТЫХ ТРУВ
	С ОТВЕРСТИЯМИ ДИАМЕТРОМ З мм ПРИ ПОТЕРЯХ НАПОРА 0,15 м
					Длина участков вэраторов, м,
	диаметр,	мм		Число	nри допустимо 1\			неравномер-	Удельиак
						HOCTII аэраЦИ/1				проиэво-
				отверстиn
	наружныn/	ин!\		на 1 м	б%		Jl) 'lo	15%		дитель-
										ность.
	виутрен·			оэратора
									М'/(Ч · М)
						1		1
	60	50		20	13		15,5	17,2		18
				40	5,7		9,6	13,6		36,5
				80	2,6		4	5		73
				40	20	24		26,5		36,5
	88	80		80	7		10,7	14		73
				120	4,5		6,7	8,5		110
	114	110		40	27,3	34,2		37,9		36,5
				80	11,3	17,4		23,4		73
				120	7,1	10,7		13,6		110

духоводах каждой ячейки следует устанавливать расходомеры с за­

движками или вентилями.

Пример 3.13. Рассчитать систему аэрации аэротеика-вытеснителя

с регенератором при следующих исходных данных: ширина коридора

8=4,5 м, длина la=60 м, высота рабочего слоя Н-4 м; удельный расход воздуха D=9,5 м3/м3 ; расчетный расход 3000 м3/ч; продол·

жительность аэрации 1= 4,3 ч; допустимая неравномерность аэрации

10 %.

Решение. В аэротенках-вытеснителях с регенераторами число

аэраторов на первой nоловине длины аэротеиков н регенераторов

принимается вдвое большим, чем на остальной длине.

Оnределим среднюю интенсивность аэрации no формуле (3.23):

/ер= 9,5·4 /4,3 = 8,44 мз/(м2·ч).

Интенсивность аэрации на первой половине аэротенка и регене­

ратора

/ 1 = 1,33/ср. а на второй /а= 0,67/ср·

133

Принимаем аэраторы нз дырчатых труб (табл. 3.25) с наружным диаметром d= 114 мм и числом отверстий на 1 м эзратора- 80. Удельная производительность такого аэратора q80311 -73 м3/(ч·м), а площадь одного ряда дырчатых труб f'=0,12 м2fм.

Определим число рядов дырчатых труб на первой половине

аэротенка и регенератора:

пФ1 =	1,33/ср В	1,33-8,44·4,5	5 '77'
	qвозд f'	_.:.__..;...._....;...._ =
		73·0,12
а на второй половине		5, 77/2 = 2,89.
	nф2 = пф1!2 =

В нашем случае принимаем на первой половине аэротенка и ре­

генератора шесть рядов дырчатых труб, на второй половинетри

ряда, соответственно распределив расходы воздуха.

Для сокращения протяженности наружных воздуховодов, сто­

яков н запорной арматуры количество стояков для nодвода воздуха

к пневматнческим эзраторам должно быть минимальным; оно опре­

деляется из условий допустимой неравномерности распределения воз· духа вдоль коридоров аэротенков. По табл. 3.25 при допустимой не­

равномерности аэрации 1О % находим, что длина участка, обслужи·

ваемая одним стояком, равна 17,4 м. Следовательно, при длине ко­ ридора 60 м каждый из них должен обслуживаться четырьмя

стояками.

Пример 3.14. Определить размеры аэротенка-отстойника при

следующих исходных данных: расход сточных		вод Q=2б 000 м3/сут;
расчетный расход	Qраоч= 1470 м3/ч; БПКuопи	поступающих сточных
вод La=- 150 мг/л;	БПКuопи очищенных сточных вод		Lt=20 мг/л;
удельная скорость окисления р= 19 мг/(r·ч).
Решение. Определим продолжительность		аэрации	по формуле

(3.7), приняв дозу ила в зоне аtрации а-3,5 г/л:

	t=	150-20	=28ч
		3,5 (1- 0,3) 19		•
			•

Объем зоны аэрации аэротеика-отстойника

V8 = Qpacчt = 1470·2,8 = 4116 м3 •

Приннмаем четыре аэротенка-отстойника с рабочей глубиной

На=3,2 м; шириной зоны аэрации Ва-6 м и длиной la=53,6.,.54 м.

Определим расчетную площадь зоны отстаивания, м2, на высоте 0,5Но при допустимой скорости восходящего потока в расчетном с:ечении tlt-0,25+0,5 мм/с (в нашем случае v,-0,4 мм/с) и числе

аэротенков-отстойников n.,- 4:

Fo = Qpacч/(3,6v1 na) = 1470 (3,6·0,4·4) = 255 ма,

Ширина зоны отстаивания Во на высоте 0,5 На

B0 =F0 /l8 =255!54=4,7 м.

Расстояние от нижней грани козырька до днища hщ находим

при скорости движения жидкости в щели v2-3 мм/с:

hщ = Qрасч/(3,6113 n8 10 ) = 1470/(3,6·3·4·54) = 0,63 м.

Подсчитаем расход циркулирующего ила при концентрации цир· купирующего ила ац=4,5+6,4 r/л (в нашем случае ац=4,8 r/л):

qц = Qрасча/(ад -а)= 1470·3,5/(4,8 -3,5) = 3958 м3 /ч.

134

2

J 4

Рис. 3.12. А~ротенк-отстоАиик
1 - аэрационная		часть;	11 - отстойнаи часть; 1 -		подача сточных			вод· 1 -
воздуховод;	3 -	выпуск	очищенной сточной	аоАы;	4 -	9рлнфт;	5 -	трубопро.
ВОА АЛЯ отвода избыточного ила; 8 - иловый				бункер

Ширину наиболее узкой части зоны отстаивания Ь, м, оnредеяи­

ем по скорости движения иловой смеси, принимаемоА в зависимосm

от концентрации иловой смеси,	v3 -4+ 10 мм/с (в нашем примере
Vз=5 мм/с):
Ь= Qрасч+Qц =	1470+3958 = 1,4 м.
3,6v3 па la	3,6·5·4·54

Зона аэрации отделяется от зоны отстаивания продольной на·

клонной (под углом 65-70°) перегородкой (рис. 3.12) со струенап· равляющим козырьком, спускающимся в зону аэрации под углом 45°

к горизонту.

Подачу сточной воды и циркулирующего ила в зону аэрации

осуществляют рассредоточенно по длине аэротенка. Для принуди­ тельной циркуляции активного ила в зоне отстаивания предусматри· ваем иловые бункера с эрлифтами. Подсчитаем площадь в плане ило­

вых бункеров при скорости осаждения ила в бункере v4 -5+ 10 мм/с

(принимаем 6 мм/с) и концентрации ила					во взвешенном слое			йвзо=
=4 r/л:
fб =	(Qрасч + qц) а		=	(1470 +	3958) 3,5	=55 м1	•
	3,6v4 a 838 n0			3,6·6·4·4
Иловые	бункера	располагают как в			поперечном, так		и	в про­
дольном направлении		зоны	отстаивания;		верхняя	кромка	илового

бункера заглубляется на 0,3-0,5 м выше уровня взвешенного слоя. При поперечном расположении иловых бункеров расстояние между

ними устанавливается 3-4 м.

135

Удельный расход воздуха эрлнфтамн для перекачнвания цирку·

лирующего ила определяем при геометрической высоте подъема ак­

тивного ила hr""0,5 м; КПД эрлифта flo=0,6 и глубине погружения форсунки эрлифта от уровня налива Нп=2,4 м:

= ______hr.:.______ =

	hг (Нп/hг- 1) + 10
23чэ lg		10
------:	----0,5''--------	= 0,48 мз;мз.
0,5 (2,4/0,5- 1)		+ \0
23 . о . 6. 1 g __;___;"_;,_;,_;"1_0_...:....		_:__

Избыточный активный ил удаляется из зоны отстаивания с от­ метки, соответствующеil половине высоты слоя взвешенного осадка, по иловой трубе под действием гидростатического давления воды. Иловые трубы должны располагаться между бункерами.

Пример 3.15. Произвести расчет механического аэратора П:)­ верхностного типа н определить необходимое число аэраторов для

установки в трех секциях двухкоридорных аэротенков при следую­

щих исходных данных: расход городских сточных вод Q=

=30000 м3/сут; БПКоопн поступающих	сточных вод La==150 мг/л;
БПКоапи очищенных сточных вод L,= 15	мг/л; длина одного коридо­
ра аэротенка la=48 м; ширина В-6 м;	рабочая глубина Н=4,4 м;

дефицит кислорода d 0 =0,7.

Решение. Расчет аэратора заключается в определении оптималь­ ных его параметров (рис. 3.13), режима работы и технологических показателей.

Рис. 3.13. Механичесаиii nоверхност·

иwll аэратор AHtaoaoro тиnа

1 - прорези; 2 - лопасти; 3 - диск

Диаметр аэратора назначаем нз условия

da = (0,15-;- 0,2) В= О, 17·6 ~ 1 м.

Число лопастей

nп = (10 + 12) Yd;" = 12 VT = 12.

Длина лопасти

ln=_n_d_a_=	3,14·1	=021 м.
n + п,"]	3,14 + 12	'

136

Высота лоnасти оnределяется по формуле

hп = gt~/2 + t V 2ghп,

где ho- глубина nогружения диска, равная 0,08-0,1 м; t - nродол­

жительность nробегании лоnастного пути, равного расстоянию wеж· ду лоnастями (или nродолжительность поворота поnасти на угол,

равный углу между лоnастями), с; t-1/(nonд) здесь n0 - часто1а

вращения аэратора, c-t).

Задаемся частотой вращения аэратора, исходя из окружной ско­

рости вращения, равной 3,5-4,5 м/с: t•l/(1,2·12) =0,07 с. Теnерь

подсчитаем высоту лоnасти:

hп = 9,8 (0,07)2 /2 + 0,07 V 2·9,8-0,1 =О,13 м.

Правильиость выбранной частоты вращения nроверяется усло­

вием

Нет= hп + hп (1-k8 ).

Статический напор аэратора, м

Нет= k8 w2 {?.- r;н)J(kп·2g),

где kлкоэффициент учета числа лопастей:

k

= 1 +

3,6

= 1 +

3,6

= 1 45•

л

nп (1-

(Г88

/r8)2]

12 [1- (0,29/0,5) 2)

' '

w- угловая скорость, равная 2 лп0,

рад/с; ka- коэффициент нсnоль·

зовании боковой nоверхности аэратора:

k

а

= - t (v

о

_L).

2hл

3

'

здесь vo- скорость nодъема воды на входе в аэратор:

V0 = }/2g (hп+hл) = V 2·9,8 (0,1 +О,13) =

2,12

м/с.

Далее подсчитываем ka и Нет н nровернем правильиость выбора

частоты вращения:

0,07

(

9,8-0,07

)

ka=

2.

0 , 13

2,12-

3

=0,51;

Нет= 0,51 (2·3,14·1,2)~ (0,5~ -0,292)/(1 ,45·2·9,8) = 0,17 м;

hп + hл (1-k8 )

= 0,1 +О, 13(1 -0,51) =О, 164 м.

Поскольку требуемое условие соблюдается, nереходим к расчету

технологических показателей аэратора.

Расход жидкости, nерекачиваемой аэратором,

Qa = n2 d~

(vo _L)(I- .!L) =

2пп

3

d8

3,142·1~ ( 2

•

12 _

9,8·0,07

)(l -~) =

0 61

м:i;с.

2-12

3

1

•

Мощность, потребляемая аэратором, кВт, при плотности жидко-

J37

сти р= 1 т/ма и периферийиой скорости вращения rJn-=ndano=3,\4 Х

Х 1·1,2:.:3,77 м/с составит:

_

pQa v~

( 1 + g (2ho + hл)]

_

Nuетто-

2kл

t/2

-

0

= 1·0,61·3,772

[

1 +

9,8(2·0,1+0,13))=

3 •68

кВт.

2·1,45

3,77~

Окислительная способность аэратора

М8 = (2,8 + 3) Nветто =

2,8·3,68 = 10,3 кг/ч = 247 кг/сут.

Рассчитаем обслуживаемую одним аэратором зону, которая оп-

ределяется

из условия

обеспечения

придонной скорости движения

во11.ы

(ка глубине 0,2 м от дна), равной 0,35 м{с. Поверхкосткан ско­

рость

V.x =

0,35 [(Н- 0,2)/0,2] 0 •14= 0,35 [(4,4 -0,2)/0,2)0 •14 = 0,54 м/с.

Тогда зона, обслуживаемая одним аэратором, оnределяется как

квадрат с размером стороны:

la = 2k; Qa tlaбcf(v; nda) •

rде

ka = 1,14- коэффициент,

определяемый

эксиернментально;

V~бо""абсо~я

скорость

выхода

жидкости

из

аэратора, м/с:

2

2

здесь

Vr= (va+vп)/2- радиальная

скорость

выхо-

tlaб~=Vv,

+ v0 ;

да жидкости из аэратора:

[vвскорость вращения

в

начале

лоnа­

сти: Vв""Л: (da-2lл)no=3,14 (1-2 ·0,21) 1,2=2,\9 М/С).

Подсчитаем v,, Vабс и la:

v, = (2,19 + 3, 77)/2 = 2,98 м/с;

Vабс =У 2,982 + 3,77~ = 4,8 м/с;

18 = (2·1,142 ·0,61·4,8)/{0,54~· 3,14 · 1) = 8,3

м.

Число аэраторов оnределяем нз условия обеспечения перемешн­

вання воды:

n: = F/(l 8 В)= 1728/(8,3.6) = 34,6,

гАе F- площадь трех двухкоридорных аэротецков, равная 1728 м2•

Необходимое к установке в аэротенках число аэраторов в соот­ ветствии с их окислительной споеобиостью определяется по формуле

n~ = ZQ (La -L,)/(kcт М8d0 ),

ГАе Z - потребность в кислороде на 1 кг снятой БПКполк, равная 1,05-2,3 в завнеимости от режима работы аэротенков; м.- окисли­ тельная способность аэратора, кr/сут; kсткоэффициент качества

сточных вод, равный		0,7-0,9; для городских стоков- 0,85.
Принимаем La	и	L, в кr/м3, коэффициенты Z= 1,3 и k0т=0,85,
Тогда
n"а =	1,3·30 000 (0,15- 0,015)		= 35,8.
		0,85.247·0,7

138

Аэратор работает оnтимально nри n8 ==n8 , что соответствует на­

шему расчету. К установке nринимаем 36 аэраторов, по шесть аэра­

торов в каждом коридоре.

Для обеспечения хорошей циркуляции воды в аэротенке н nре­

дотвращения выпадения взвешенных веществ на его дно устанавли­

вают стабилизаторы nотока в виде вертикальных труб диаметром

0,6 м с зазором 1 см nод аэратором. Стабилизаторы устанавливают

соосtю с аэраторами, они имеют верхние н нижние конические уши­

рения, при этом верхние уширения оборудуют вертикальными ради­

ально расположенными лопастями, предотвращающими закручива­

ние воды в стабилизаторе.

Для упрощения расчетов при подборе механических днсi<овых

аэраторов поверхностного тиnа в табл. 3.26 nриведены основные их

характеристики.

Т А 6 Л И Ц А 3.26. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЭРАТОРОВ

ПОВЕРХНОСТНОГО ТИПА

о	.,		.;	·=..
...	.....
<>.			О·=:о	...
"'	:r			"
			""'"'S'
"'..	~1			с
			....	о
~		"'	.....	t;
~:1	..g ii		."'"',,..	о
= .	..		о:~: о~	.. ..
..	v	.;	"""'	5
			l!:...,u
!:{~	::r "'		~:;.":1	:та
		"'
0,5	133		3,5	6
0,7		95	3,5	в
1		67	3,5	12
1,5		48	3,75	16
2		38	3,95	18
2,5		32	4,25	18
3		27	4,5	24
3,5		24	4,6	24
4		22	4,76	24
4,5		21	4,95	24

Размеры

лопасти, си

	..,	.,
	о	"'
	..:il
		~
	v	=

~ Q; ..

Cllo::l

~~ 8.

~~~

~j)~

=<=со

g...:. ....

::;; о "'а:! t-:1"

14	17	1,2
14	20	2,4
13	21	3,4
14	25	7,5
15	30	11 ,в
18	37	18,1
17	35	26,5
18	40	38,5
20	47	52,5
22	52	75

..0: .

н

~~

'-8~

5vv

2о-

о5~

во

170

230

550

800

1250

\860

2600

3500

4900

Пример 3.16. Выбрать технологическую схему биологической очистки сточных вод химического комбината и поселка городского типа н оnредеюпь объем сооружений биологической очистки при сле­

дующих исходных данных: расход сточных вод химического комби­ ната Qпр=8000 м3/сут; Qpao'l.пp=400 м3/ч; БПКпмн nоступающих на биологическую очистку производственных сточных вод Lпр=2000 мг/л; расход городских сточных вод Qгор= 10 000 м3/сут; Qpac•.rop= = 650 м3/ч; БПКполи городских сточных вод nосле сооружений ме­

ханической очистки Lгор=240 мг/л; БПКпопn очищенных сточных

вод Lt=l5 мг/л.

Peшe~-tue. При очистке высококонцентрированных сточных вод

применяется двухстуnенчатая биологическая очистка. В качестве пер·

вой ступени примен11ем аэротеики-смесителн с регенераторами, обес­

печивающие в нашем случае 85 %-ный эффект очистки; в качестве второй ступени- аэротенкн-вытеснители с регенераторами. После nервой ступени очистки nредусматриваем отстойники с nродолжи·

139

.Тсмsjг

1~5.--:----т-----т-----г----т---.

Рис. 3.14 . 3аамсммост• 1 - f(q/fo.)

1- для промзв.одств<>ккых сточных вод; 2 - дли смеси произв.одствекньrх и rородски х сточных вод

тельноетою отстаивания 1,5 ч, а после второй- 2 ч. Городские сточ­

liые воды смешиваются с лроизводствеиными перед аэротенками-вы­

тсснителями и дальнейшая их очистка осуществляется совместно.

С це.1ью nолучения расчетных nараметров для сточных вод хим­

комбината, была лроведена научно-исследовательская работа в ре­

зультате которой определено, что максимальная скорость окнепения nроизводственных сточных вод Рманс=120 мr/(r·ч); константа KL=

=45 мг/л; константа

Ко= 1,2

мr/л; коэффициент ингибирования <р=

= 0,17 л/г; зольность ила S=0,3.

На рис.

3.14 nриведена зависимость 1 = f (qlfo.)

nри очистке сточ­

IIЫХ вод химкомбината и их

смеси

с

городскими

сточными водами.

Для

смеси

сточных

вод

химкомбината

с

городскими

Рмаис =

=100 мr/(r· ч); KL=40 мr/л;

К0=0,8 мr/л; ср=0,1 л/г; S=0,3.

БПКпо.оп

лроизводственных

сточных вод после лервой

ступени

очистки

Li = Lпр (10085) /100 =

2000 (10085)/100 = 300 мг/л.

По результатам исс.~едований задаемся

средней дозой ила ас Р =

=4,5 г/л; коэффициентом

регенерации

Р=0,75

и

иловым

индексом

1 = 120 см3/r.

По формуле

(3.10)

подсчитываем степень рецнркуляции

активного нда

4 5

R ==

= 1,17.

'

1000/120-4,5

Скорость окисления в аэротенке·смеснтеле с регенератором оп­

ределяем no формуле

(3.8) при концентрации кислорода в аэротенке

С=2

мr/л:

300·2

(

1

)

= 39 •1 мr/(r·ч).

Р= 120 300·2+45·2+ 1,2·300

1+0,17·4,5

140

Найдем общую продолжительность аэрации на первой ступени

no формуле (3.7):
	Lпр - Lt			=	2000 - 300		= 13,8 ч.
ft	= йcp(i-S)p				4,5(1-0,3)39,1
Общий объем		аэротенка-смесителя и регенератора составит:
	vl = Qpac'l.np ti				= 400·13,8 = 5520		м3 •
Объем аэротенка
		Vt			5520			м3 ;
Via =	1 + р!(1 -		Р)	--------- = 1380
					1 +о, 75/(1- 0,75)
объем регенератора
	V1 p = VtVta = 55201380 =					4!40 м3 •
С учетом полученных				результатов расчета уточняем				нагрузку
на 1 г беззольного вещества ила по формуле (3.11):
Чил =	24 (Lпр-Ll)		=	24 (2000300)		= 939 мг/(г·сут)•
	йср (1 -	S) ft		4,5 (1- 0,3) 13,8
По рис. 3.14		находим,		что	при этом значении		Чкп для	сточных

вод химкомбината 1= 130 смз;г.

Уточняем значение степени рециркуляции:

4,5 R=1000/l30-4,5 =!, 4.

Теперь оnределим дозу ила в аэротенке-смесителе:

v1 йср

5520·4,5

08 =Via+li/(2R)+ IJVip = J380+fi/(2·1,4)+IJ4140 =

=3,55 г/л.

Рассчитаем вторую ступень биологической очистки аэротеиков­ вытеснителеА с регенерацией, nриняв дозу ила а=3 г/л [6, табл. 41], иловый индекс 1 = 100 см3/r, концентрацию растворенного кислорода С-=2 мг/л.

Подсчитаем расчетный расход Qpaeq.cм и БПКпопн смеси Lсм

производственных сточных вод после первой ступени биологической

очистки и городских сточных вод nосле механнческой очистки

QpBC'I.CM = QpaC'I.DP + QpaC'I.ГOP = 400 + 650 = 1050 М3/ч;

Lсм =	Lt Qпр +Lrop QгоР	= 300·8000 + 240·10 000 = 267 мг/ л.
	Qпр + Qгор	800 + 10 000
По формуле (3.10) определим степень рецнркуляции активного
ила:
		3
	R= 1000/!00-3= 0•43 ·
БПКпоnи сточных вод,		поступающих в аэротенк-вытеснитель,

с учетом разбавления циркуляционным активным илом находим по

141

формуле (3.14):

L~,. =

Lcм+LtR =

267+15·0,43

= 191

мг/л.

1 +R

1 +0,43

Продолжительность nребывания сточных вод в собственно аэро·

тенке подсчитываем по зависимости (3.15):

2,5

L~м

2,5

191

ч.

fa = (i'"5 Jg-- =()"6\g-- = 1,59

а·

L1

3 •

15

Произведем предварительный подсчет дозы ила в регенераторе

по формуле (3.13):

ар = ( 2.~.43

+

1) 3 = 6,49 г/л.

По формуле (3.8) найдем удельную скорость окисленю1 смеси

городских и производственных сточных вод:

()(}

15·2

(

1

) -

g

мг/(r

•Ч

Р- 1

15·2+40·2+0,8·15

1+0,1·6,49 -

14 •

).

Определим продолжительность окисленюr эагряэнений по выра·

жению (3.12):

fo =

Lcм-Lt

267-15

---"=---=--

-------- = 8,66 '1.

Rap(1-S)p

0,43·6,49 (1- 0,3) 14,9

Период регенерации ила

fp = 10

-ta = 8,66-1,59 = 7,07 ч.

Продолжительность пребывания сточных вод в системе «аэро­

теик--регеиератор»

t•·P = (1 +

R) t8 +

RtP = (1

+ 0,43) 1,59 + 0,43·7,07 = 5,31

ч.

Объем аэротенка по формуле (3.17)

Vaa = fa (1 +R) Qpac'I.CU = 1,59 (1 +

0,43) 1050 = 2387 м3 •

Объем регенератора по зависимости (3.18)

V2p = fp RQрасч.см = 7,07·0,43·1050 = 3192 м3.

Для уточнения илового индекса определим среднюю дозу ила в

системе саэротенк-регенератор»:

(1

+R) /8 а+ Rip ар

=

аср =

t

(1 + 0,43) 1,59·3 +

а-р

0,43· 7,07 ·6, 49

5,31

= 5 г/л.

По формуле (3.11) определим нагрузку на

1 г беззольного веще­

ства активного ила:

24 (Lсм -

Lt)

24 (267 -

15)

qип

= аср (1-S) t•·P

= 5 (1-О,3)

5, 31

= 325

мr/(г·суr).

142

По рис. 3.14 для смеси проиэводствениых и ropoдcКJIX сtО'Iных

вод при Qкп==325 мr/(r·сут) иловый индекс /-75 см1/r, что отлича­

ется от предварительно принятого 1-100 cмs/r.

Уточняем степень рециркуляции активного ила

3

R = 1000/75- 3 = 0•3 ·

Эта величина значительно отличается от предварительно рассчи­

танной, поэтому требуется корректировка значений L~мi ta; р; t." lp, ta.p:

•			26_7....:.+_1_5_·0~,3-		09	мr/л;
Lсм =				=	2
			1 +0,3
			2,5	209
	ta = """3D.5 1g 15" = 1, 65					ч;
а			1
	р	=( --- + 1)3=8 r/л•
			2-0,3			•
		15·2		(	1	)	мr/(r·ч);
Р= 100 15·2+40·2+0,8-15				1+0,1-8		= 13 •7
f0 =			267-15		= 10,95 ч;
		0,3·8 (1 -0,3) 13,7
		fp = 10,95-1,65 = 9,3 ч;
f8 .p =		(1 +0,3) 1,65 + 0,3·9,3 = 5,94 ч.
Подсчитаем среднюю дозу ила и вновь определим							нагрузку на
1 r беззольного вещества активного ила:
(1 +0,3) 1,65·3 + 0,3·9,3·8						= 4,84 г/л;
йср=			5,94
		24 (267 -15)				мг/(г·сут).
qиn =----'-----'---= 301
	4,84 (1-0,3) 5,94

При этой нагрузке иловый индекс (рис. 3.14) 1-18 см3/r, а сте­

пень реuиркуляции активного ила R=0,3, что практически не отли­ чается от скорректированных значений, поэтому окончательно при­

нимаем R=0,3 н подсчитываем объемы аэротенка V2. н регенератора v2J> второй ступени:

V18 = 1,65 (1 + 0,3) 1050 = 2252 мs; V1 p = 9,3-0,3-1050 = 29зо мз.

Общий объем аэротенка-вытеснителя н регенератора

V2 = V2a + V2p = 2252 + 2930 = 5182 м3 •

В целях обеспечения надежности работы число секций аэротен­ ков должно быть три-четыре. В нашем случае мя первой ступени

биологической очистки, где приняты аэротенки-смесители с регенера­

цией, необходимы четырехкоридорные аэротенки, но подобрать тако­ вые по типовым проектам не представляется возможным. Поэтому

143

конструктивно примимаем четыре секции четырехкоридорных аэро-

7енков-смесителей с шириной каждого коридора 4,5 м, длиной 24 м,

рабочей глубиной 3,2 м объемом каждой секции 1383 мз. Общий

объем аэротенков-смесителей составляет 5532 м3• В каждой секции

один коридор выделяется под аэротенк, а трипод регенератор.

По табл. 3.7 для аэротенков-вытесннтелеft второй ступени под­

бираем четыре секции двухкоридорных аэротеиков (типовой проект

902-2-195) с шириной каждого коридора 4,5, длиной 48 м, рабочей глубиной 3,2 м н объемом каждой секции 1386 м3• Общий объем

аэротенков-вытесннтелей составляет 5544 м3• Поскольку режим вы­ теснения в нашем случае не обеспечивается (соотношение длины ко­ ридоров к ширине менее 30), необходимо секционнровать коридоры на пять-шесть ячеек. В каждой секции один коридор выделяется под

аэротенк, второй -	под регенератор.
Пример 3.17. Рассчитать окснтенкн при следующих нсходиых
данных: расход смеси		лроизводствеииых и городских сточных вод
Q= 11 500 м3/сут, расчетный				расход Qрасч=730		м3/ч; БПI<полк nосту­
nающих сточных	вод	Lo=390 мr/л;			БПI<попн	очищенных сточных
nод Lt= 15 мг/л.	Расчетные			константы Рмаис-110 мг/(r·ч), KL=
=37 мr/л, Ко= 1 мr/л,		q>=0,12 л/r, S=0,3, среднемесячная темnерату-
ра сточных вод за	летний		период Тср-18 •с,			коэффициент n2 =0,7.
Решение. Подсчитаем			удельную		скорость окисления по формуле

(3.8), nриняв в соответствии с данными {6] концентрацию кнслоро·

да в иловой смеси окситенка С=9 мr/.1.,.0,009 кr/м3, а дозу ила а=

=7 г/л:
15·9			('		1	)		16 •7 мr/(r·ч).
р= 110 -15_·_9_+_3_7--9-+_1_·-15-.				1 +0,12·7			=
Продолжительность пребывания				сточной		воды		в зоне аэрации
оnределим по формуле (3.7):
t =	39015				= 4 58 ч.
	7 (1 -	о. 3) 16. 7			•
Сум~1арный объем зоны аэрации окснтеиков
Va =	Qрасч t = 730·4,58 = 3343 м3 •
В институте Союзводокаиалnроект					разработаны			nроекты		океи­
теикав диаметром 10, 22 и 30 м,			в которых зоны аэрации,						окисления
н нпоотделения равны между собой.
Прнннмаем окснтенкн D0 =22 м				и	рабочей		глубиной		Н=4,5 м.
Общий объем окснтенка V1 =1708 м3, а объем						зоны		аэрации		Va1 =
=854 м3 . Диаметр зоны аэрации
Da =V	Va1	=V-----854					= 15,5 м.
0,785-Н				0,785·4,5
Число окситеиков
n = V8 1Vai =			3343/854 = 3,9 .
Прннимаем четыре окситеика диаметром 22 м.
Площадь нпоотделения		Fко,	м2 ,	рассчитывается				исходя нз		дозы

ила а, илового индекса 1 н соответствующей им гидравлической на­

грузки QиоИловый индекс оnределяется эксnериментально, он эавн-

144

11-11

4 5

10

2

2

1

А'Г_.

Рис. 3.15. Окситеик

1 - подача осветпеиноА сточноА воды; 'J- реактор; 3 - подача технического кислорода; 4 - иеханическнА аэратор; 5 - выnускные окна; 6 - воздухоотде·

пнтепь; 7 - нпоотдепитепь: 8 - nереиешнвающее устройство; 9 - водосборный

поток: 10- выпуск очищенных сточных вод; 11- выпуск избыточного актно­

ного ила

	сит от состава сточных вод	и нагрузки на	ил.	Определим нагрузку
	на 1 г ила:	24 (39015)
	24 (La -Lt)		=	281 мr/(r·сут).
	aJ	7·4,58
	В нашем случае для Qил=200; 300; 400;		500; 600 мr/(r·сут) зна­

чение 1 соответственно равно: 90; 60; 60; 80; 110 см3/r. Следователь­ но, при Qил=281 мr/(r·сут), значение /=64 см3/r.

Гидравлическая нагрузка на илаотделитель Qиа=5,6; 3,3; 1,8; 1,2;

0,8 и 0,7	м3/(м2 ·ч) nри условном безразмерном		параметре а//1000,
равном соответственно 0,1; 0,2; 0,3;		0,4; 0,5 и 0,6	(6). Подсчитаем
nараметр	al/1000=7·64/1000=0,448	и оnределим	Qио".1 м3/(м2 ·ч).

Тогда необходимая nлоLЦадь илаотделителей окситенков будет: fио = Qрасч/Qио = 730/1 = 730 м2 •

Фактически плоLЦадь илаотделителей

fио.ф = Vi n/(2H) = 1708·4/(2·4,5) = 759 м~.

Фактическая площадь практически не отличается от расчетной,

поэтому окончательно принимаем четыре окситенка (рис. 3.15) дна-

145

метром Do=22 м, высотой рабочего слоя Н=4,5 м, шириной зоны воздухоотделителя Ь=0,25 м и диаметром цилиндрической перего­ родкн Dц= 16 м. Если фактическая площадь будет значитедьно от­ личаться от расчетной, то следует изменить дозу ила н nовторить

расчет.

В окситенках для окислительных процессов исnользуется техно­ логический 95 %-иый кислород от действующих кислородных уста­ новок промышленного предприятия. Коэффициент использования кислорода flo•0,9. Подсчитаем скорость nотребления кислорода:

vo =	(LaLt) QPRCЧ	=	(39015) 730	= 68,4 кr/ч.
	IOOOn		1000·4

Опреде.~им температурный коэффициент сточных вод по форму­

ле (3.21):

n1 = 1 +0,02 (1820) = 0,96.

Подсчитаем иеобходимую окислительную способность аэратора

(в стандартных условиях) при Ст=9,4 мг/л=О,ОО94 кг/м3 (см. табл.

3.5);

Ст vo

0С=------~----
п1 п2	10, 174 ((1 - flo )/'1	0 ) -С J
	0,0094·68,4

0,96-0,7 (0, 174 [(1- 0,9)/0,9)- 0,009}

= 93 кr/ч = 2232 кг/сут.

По табл. 3.26 подбираем аэратор поверхностного типа диамет­ ром da=3,5 м, частотой вращения 24 мин- 1 , мощностью (нетто) 38,5 кВт и окислительной способностью 2600 кг/сут. Если условия

не позволяют применять аэратор с d.-3,5 м, то можно воспользо­

ваться аэраторами меньшего диаметра и nересчитать частоту вра·

щения и потребляемую мощность.

Например, можно применить аэратор диаметром da=2 м с час· тотой вращения n0 =38 мин-1 , потребляемой мощностью Nст=­ = 11,8 кВт и окислительной способностью 0Сст=800 кгjсут=33,3 кr/ч. Поскольку окислительная споеобиость стандартного аэратора недо­

статочна, необходимо повысить частоту его вращения и соответствен­

но увеличить мощность привода.				Необходимую частоту вращения
определим по формуле:		-		v-- =
n0·	v~~					- l
= по ОС/ОСст			38	93/33,3	64 мин		•

Рассчитаем требуемую мощность аэратора на валу:

N' = Nст ( ~Lno)2 = 11,8 (64/38)2 = 33,5 кВт.

Мощность привода аэратора при его КПД Na=0,7 составит: Nбр = N' /ТJэ = 33,5/0,7 = 47,9 кВт.

Интенсивность перемешивания механическим аэратором оценива­

ется по доиной скорости va в наиболее удаленной точке зоны его

действия, значение v111 должно быть не менее 0,2 м/с.

146

Подсчитываем величину tl.ц nри азраторе диаметром da-2 м:

2, 76J.:·б (n~)0,2			2, 76· 20,6 ·640,2
tlд = (Н/da)1,1 (Dalda)u,45		=	(4,5/2)1'1(15,5/2)о,45		= 1,5 м/с,
что значительно выше требуемой величины.
Подсчитаем необходимый расход кислорода
Qo =	(La. - Lt) Qp8011	=	(390 - 15) 730	= 304	кr/м.
	IOOO'Io		1000·0,9

Пример 3.18. Рассчитать циркуляционные окислительные каналы при следующих исходных данных: расход сточных вод Q•730 м1/сут;

БП~ сточных вод nосле решеток L 4 =250 мг/л; БПКа очищенных

сточных вод Lt-15 мг/л.

Решение. Оnределяеи продолжительность азрацин сточных вод.

в циркуляционном окислительном канапе по формуле (3.7) при а=

-3,5 г/л; S=0,35 н р-4 мг/(r·ч):

250-15

t = 3,5 (1 - 0,35) 4 = 25 ' 8 ч;

Принимаем один циркуляционный канап непрерывного действия О·образной формы, рабочей глубиной Нц=- 1 м, шириной по дну Вц= -=2,5 м; площадь живого сечения Sц=4 м2•

Канал оборудуем механическими азраторами клеточного типа длиной la-2,5 м и диаметром da-90 см, гпубииой погружения h.= -20 см и частотой вращения no=80 мин-1• По формуле (3.24) под· считываем требуемое количество кислорода nри Z-1,42 мг/мг:

Мтр = 1,42 (25015) 730/1000 = 244 кг/сут.

По табл. 3.8 находим расчетную производительность 1 м прннв· тоrо к устройству азратора

Ма = 2,4 кг01/(ч·и).

При дпине аэратора la=2,5 м его проИ3водитепьность в сутки составит: M=Mala·24=2,4·2,5·24-144 кг ОJсут. Принимаем к уста·

ковке два аэратора обUiей длиной 5 м.
Определим требуемую скорость движения	жив.кости в канале
по формуле (3.26)
Отр =О,25 'V3,'5=.\0,47 м/с.
Теперь подсчитаем требуемый объем канала V ц, его длину lц и
гидравлический радиус R:
Vц = tQ/24 = 25,8·730/24 == 785	мз;
lц = Vц!Sц = 785/4 = 196 м;

R = Sц/Х = 4/6,1 = 0,66,

где х- смоченный периметр, равный 6,1 м.

Определим скорость движения жидкости в канале, создаваемую

одним азратором, по формуле		(3.27) при 1.=0,03; п-0,014; Е~=0,5:
Оа =	0,03·2,5		= 0,45	м/с,
	0 , 0142	)
{	4 ( 0,661,33	196 +0,05·0,5

147

что незначительно отличается от Vтр. При двух работающих аэрато· рах в канале создается скорость Va=0,64 м/с, что существенно пре·

восходит Vтр·

Количество избыточноrо а1<тивного ила равно 0,5 кr на 1 кг БПКа; ero влажность при удалении нз отстойника составляет 98 %.

Для разделения иловой смеси применяются вертикальные отстойии·

ки диаметром 4-9 м, продолжительность nребывания сточных вод в них 1,8-2,4 ч. В качестве контактных резервуаров используются

вертикальные отстойинки днаметром 2-6		м,	nродолжительность
контакта составляет 0,5-1,2 ч.				902-2-256
В нашем случае в	соответствии с тиnовым		проектом
(пgоиэводнтельность	цнркуляцнонноrо	окислительного		кана.~а
70 м3/сут) nринимаем	один отстойник диаметром 9 м н			один кон·

тактный резервуар днаметром 6 м. Перед циркуляционным окисли·

тельным каналом устанавливаем две решетки-дробилки РД-200.

Пример 3.19. Рассчитать капельный биофильтр при следующнх

исходных данных: расход сточных вод Q-85o м3/сут, БПКоолн ПО·

стуnающих сточных вод L.,=-200 мr/л, БПКполв очищенных сточных вод L1= 19 мr/л, среднезимняя температура сточных вод Т= 12 °С, среднегодовая темnература воздуха Таоэд""5 •с.

Решение. Определяем коэффициент К по формуле (3.28):

к= 200/19 = 10,5.

По табл. 3.9 в завнеимости от среднезимней температуры сточ· ных вод Т н высоты слоя эагрузочноrо материала Н находим бли­ жайшее значение Ктабл· Приннмаем Н=2 м и находим Ктабл=-10,7. При этих условиях гидравлическая нагрузка q=2 м3/{м2 ·сут),

Площадь биофильтров находим по формуле (3.29):

F = 850/2 = 425 м2,

Принимаем четыре секции прямоугольной формы в плане био­ фильтра с размерами сторон АХВ=9Х12 м н высотой Н=2 м. Пло­ щадь одной секции F'= 108 м2, а объем V'=-216 м3•

В	соответствии со среднегодовой	темnературой воздуха ТаоэА=
= 5 ос	и nроизводительностью Q= 850	м3/сут биофильтры располага·

ем в неотаплнваемом nомещении облегченной конструкции.

Пример 3.20. Рассчитать водораспределительную снетему ка·

пельиого биофильт~а nри следующих исходных данных: расход сточ·

ных вод Q=900 м /сут; на станции биофильтрацни запроектировано

четыре секции биофильтров высотой Н-2 м, размером АХВ=15Х

Х 15 м каждая.

Решение. В соответствии с исходными данными выбираем сnрин­

клерную систему орошения биофильтра, расчет которой сводится к

определению расхода воды из каждого разбрызгивателя (спринкле· ра), необходимого их числа, диаметра разводящей сети, объема и времени работы дозирующего бака. Расчеты ведутся по максималь­

ным расходам. Максимальный расход сточных вод на каждую сек·

цию биофильтра

Qмакс = QКобщ/(4·24) = 900·2,73/(4 ·24) = 25,6 м3 /ч = 7,1 л(с.

При расчете водораспределительной сети начальный свободный напор у разбрызгивателей принимается около 1,5 м, конечныйне менее 0,5, диаметр отверстий разбрызгивателя 18-32 мм; высота

расположения головки разбрызгивателя над поверхностью загрузки

0,15-0,2 м; nериод орошения при Qмакс равен 5-6 мин.

148

6}

'*1·"'
2,51	1/	~	J
~
1,5	/~1	h )<з
	/ /	/
1		/

0,5 ,1 / /"

""'

О20 40 бО 80 100 '/с.ЛjflfVK

Ри~. 3.16. Заансимости Оор и q с от ff св

/-лрн dотв =-19 им; 2-лри d0т8 ~22 мм; J-лрн dотв-25 им

Примимаем статический напор у разбрызгивателей Но0щ-2 м;

высота расположения головки над поверхностью биофильтра 0,15 м; диаметр отверстий сnринклерной головки dан= 19 мм. Водораспре­

делительная сетьна глубине 0,5 м от поверхности биофильтра.

Потери напора в сети для предварительного расчета примимаем

равными 25 % общего напора и подсчитываем максимальный свобод· ныА напор у головки спринклера:

Нсв= 0,75·2 = 1,5 м.

Каждый разбрызгиватель орошает вокруг себя площадь радиу· сом Rop, значение которого зависит от свободного напора у разбрыз·

гивателя.	По рис. 3.16, а при Нсв= 1,5 м определим диаметр и ради·
ус круга	орошения: Dop=2,8 м; Rop= 1,4 м;	по рис. 3.16, б- макси·
мальный расход слринкпера q ~.макс =0,88 л/с.
Сnринклеры расnолагают в шахматном		nорядке на расстоянии

lc=l,73 Rop=l,73·1,4=2,4 друг от друга в каждом ряду; расстоя· ние между рядами lp= 1,5 Rop= 1,5·1,4-2,1 м.

Подсчитаем число рядов сnр~нклеров в секции биофильтра 11

число сnринклеров в одном ряду nc:

пр= Allp = 15/2,1 = 7,2; n~ = B/lc = 15/2,4 = 6,2.

Общее число рядов принимаем np=8, а число слринклеров в каждом ряду с учетом их расло.1ожения в шахматном nорядке по 6 и по 7 (соответственно в нечетных и четных рядах). Общее число спринклеров в одной секции биофильтра составит nc-6·4+7·4=52. Расстояние между рядами назначаем lp-2 м, а между спринклера·

ми в каждом ряду lc =2,4 м. Разводящую сеть устраиваем из чугун· ных труб и рассчитываем с учетом восстановительного напора н местных сопротивлений

149

	<::::i'					...,
	...	.--
						....
	~				~
		.--				..,.
	......					......
	""...-..				~
						N
						~
	..,.				...._,								EJ
"	""	~	·~		8	''1-	7.	6	~4	4	J	2
	~-t					....
					~								АТ
		,........	11			'<t-
						~
	......
					~
	"" ...--		12
						"-i
						..,.
	"!-				...._,
	(';					"'
		r---	1J
	;;}	45 '1		20 1.		"""		2.1	2.0	2,0	2.0	2,0	(/5
						2.0

Acf$

Рис. 3.17. Водораспределительнаа сеть каnельного биофил~отра

J - фильтрующая загрузка; JJ- водораспределительная сеть; JJJ- дозиро­ вочный бак; 1V- дренажное устройство; J-13- расчет11ые точки

rде Лl/D- параметр, :характеризующий потери напора по длине тру­

бопровода; (V~+1- ~}/(2g)-hв (эдесь h.-восстановительный на­

пор); v~+'• v~- скорости движения воды в распределительных тру­ бопроводах до и после ответвления.

Потери напора для nринятой схемы водораспределительной сети (рис. 3.17) определяем для наиболее удаленного от дозирующего бака разбрызгивателя при скорости движения воды в магистральной

трубе до 1 м/с, а в разводящих трубах, на которых установлены

стояки с разбрызгивателями,- до 0,75 м/с.

Расчет распределительной сети сводим в табл. 3.27*.

• Шевелев Ф. д. Таблицы для гидравлического расчета сталь­ ных, чугунных и других труб.- М., 1973,

150

Т А S Л И Ц А 3.27. РАСЧЕТ		ВОдОРАСDРЕдЕJJИТЕЛЬНОЙ			СЕТИ &НОФНЛЬТРА
06означение		Днаметр	Скорость,	Длина	Вид местного	"дп	"дп
участкои								t	"м· м	"и' м
	Расход, nfc			участ-	соnротивпе-	ка едини·	на весь
и точек		труб, мм	М/С			цу дпнны,
				ка. "	нии		участок, м
(см. рнс. 3.17)						..

1	45,7	250	0,91	-	Вхо~~: в сифон
1-2	45,7	250	0,91	2,2	-
2	45,7-40,48	250	0,91-0.81	-	Крестовика
2-3	40,48	250	0,81	2	-
3	40.48-34,3'2	250	0,81-0,69	-	Крестовина
3--4	34,3'2	250	0,69	2	-
4	34,32-29,04	250	0,69-0,58	-	Крестовяна
4-.5	29,04	250Х200	0,9	2	Лереход
5	29,04-22,88	200	0,9-0,71	-	l(ресТО8НИ8
5-6	22,8	200	0,71	2	-
6	22,88-17,6	200	0,71-0,54	-	Крестовина
6-7	17,6	200Х150	0,96	2	Лереход
7	17,6-11,44	150	0,96-0,63	.2-	l(рестовнна
7-8	11.44	150	0,63		-
8	11,44-6,16	150	0,63-0,34	-2	Крестовина
8-9	6,16	150Х100	0,76		Лереход
9	6,16-3,52	100	0,76-0,43	-	Тройник
9-10	3,52	100Х80	0,65	0,7	Лереход
10	3,52-2,64	80	0,65-0,5	-	Тройник
J0-11	2,64	80	0,5	2,4	-
11	2,64-1,76	80	0,5-0,33	-	Тройник
JJ-12	1,76	80	0,33	2,4	-
12	1,76-0,88	80	0,33-0,17	-	Тройник
12-13	0,88	80Х50	0,42	2.4	Лереход
13- гопоака	0,88	5О	0,42	0,7	Троliннк
-
спрниклера

-""

-

0,0054

-

0,0044

-

0,0033

-

0,0072

-

0,0047-

0,0118

-

0,0054

-

0,0126

-

0,0128

-

0,0077

-

0,0037

-

0,0106

0,0106

-

0,012

-

0,009

-

0,007

-

0,014

-

0,009

-

0,023

-

0,011

-

0,025

-

0,009

-

0.019

-

0,009

-

0,025

0,007

~"д=

=0,17~ м

2.5	0,105
-	-
1	0,043
-	-
1	0,033
-	-
1	0,024
0,2	0,008
1	0,041
-	-
1	0,026
0,2	0,009
1	0,047
-	-
1	0,02
0,2	0,006
1,5	0,045
0,2	0,004
0,5	0,01
-	-
0,5	0,006
-	-
0,5	0,003
0,2	0,002
0,5	0,005

~ltм=

=0,43 ..

-

-

0,009

-

0,009

-

0,007

-

0,016

-

0,011

-

0,027

-

0,014

-

0,02

-

0,009

-

0,007

-

0,004

-

-

:Е "в= ..

= 0,133

Сумма потерь напора в водораспределительной сети

h = hnп + hмhв = 0,179 + 0,437-0,133 = 0,483 и.

Свободный наnор у головки сnрннклера

Нс8 =Нобщ-h=2-0,483= 1,517 м,

что nрактически не отличается от предварительно принятого Нсв•

= 1,5 м. Если отличие будет значительным, то следует nроизвести полный перерасчет распределительной сети.

Минимальный суммарный расход через сnрннклеры должен

быть больше максимального nритока в бак Qмакс. в nротивном слу· чае сnринклеры будут работать неnрерывно, что nриведет к нерав·

номерному орошению и ухудшению работы биофильтра:

qс.мии:;;.. 1,5Qмакс = 1,5. 7,1 = 10,65 л/с.

Минимальный свободный напор у сnринклера Hcn должен быть

не менее 0,5 м. В этом случае расход через один сnринклер q~.мин

составит 29 л/мин, или 0,5 л/с (см. рис. 3.16, 6), а суммарный расход qс.мив = qс•.мии по= 0,5·52 = 26 л/с> 1,5Qмакс•

Потери наnора при минимальном расходе, м,

hмив = h (qс'.мннlqс' .мU<с)2 = 0,483 (0,5/0,88)2= 0,156 м.

Тогда рабочая глубина дозирующего бака будет:

Нраб= Нобщ- (Нсв.мив + hмик) = 2 - (0,5 + 0,16) = 1,34 м.

При среднем расходе через сплннклеры, обслуживаемые дозиро· вочным баком,

qcp = (q;.макс + q~.мнн) n0 ·1,1 /2 = (0,88 +0,5) 52·1,1 /2 = 39,5 л/с,

объем дозирующего бака

Vбак = (qcp- Qмакс) fоп·60 = (39,5 - 7 ,1) 2·60 = 3888 л= 3,88 м3 ,

где /on= 1+5 минnродолжительность оnорожнения бака.

Оnределяем продолжительность наnолнения бака lнan и полный

цикл его работы t:

fнап = V/qмакс = 3888/7,1 = 9,13 мин; t=lиап+lоп=9,13+2= 11,13 мин.

На капельных биофильтрах nериод орошения nри максимальноu nритоке сточных вод должен быть не менее 5-6 мин, что в нашем случае соблюдается.

Пример 3.21. Рассчитать высоконагружаемый биофильтр nри

БПКпопк nостуnающих сточных		вод La= 180	мr/л, БПКпопн о•rищен­
ных	сточных вод Lr=20 мг/л,	среднезимняя	температура сточных
вод	T=I0°C.
	Решение. Оnределяем коэффициент К no		формуле (3.28) ;

к= 180/20 = 9.

Высоту биофильтра находим для двух значений объема nода·

ваемого воздуха дуд nри гидравлической нагрузке q= \0 м3/(м2·сут).

152

1. При 81~~,=8 м3/м3 из табл. 3.10 следует, что nри высоте био­ фильтра Н1=3 м К=6,2, а при Н2=4 м К-10,4. Так как 6,2<9, то при высоте биофильтра Н1 =3 м необходима рециркуляция.

По формуле (3.30) определяем Lc,., по формуле (3.31)- ко­ эффициент рециркуляции пр, а по формуле (3.32) -площадь био­ фильтров F1:

Lcмi = 6,2·20 = 124 мr/л;

npi = (180124)/(12420) = 0,54;

Fi = 28 000 (0,54 + 1)/\0 = 4312 м~.

При Н=4 м рециркуляции не требуется и площадь биофильтров

составит:

F2 = Q/q = 28 000/!0 = 2800 м~.

Объемы фильтрующей загрузки соответственно будут:

Vi = Fi Hi = 4312·3 = 12936 м3;

V1 = F1 Н2 = 2800-4 = 11 200 мз,

2. При В.,~~,= 12 м3/м3 из табл. 3.10 следует, что при высоте био­

фильтра Нз=3 м, К=8,35, а при Н.=4 м К= 14,8.

Следовательно, при Н3=3 м необходима рециркуляция. Расчеты производят аналогично, как для 8.,~~,=8 м3/м3 :

Lсмз = 8,35·20 = 167 мr/л; nрз = (180167)/(16720) = 0,09;

F3 = 28 000 (0,09 + 1)/10 = 3052 м~.

При Н4=4 м рециркуляции не требуется и F 4 =2800 м2. Объемы фильтрующей загрузки соответственно составляют: Vз=9156 м3 и V4 = 11 200 м3• Окончательный выбор варианта следует принимать

иа основе технико-экономического расчета.

Принимаем 8.,11 =8 м3/м3, Н=4 м и к проектированию назнача­

ем четыре биофильтра D=30 м с общим объемом фильтрующей за­ грузки V= 11 304 мз.

Расход воздуха

В0ощ = Вуд Q = 8-28 000 = 224 000 м3/сут.

Для подачи воздуха в высоконагружаемые биофильтры уста· навливаем два рабочих и один резервный вентиляторы низкого дав­

ления ЭВР-5 производительностью по воздуху 5000 м3/ч и напором до 80 мм (табл. 3.28).

Пример 3.22. Рассчитать высоконагружаемый биофильтр при

следующих исходных		данных:		расход	смеси	производственных и
бытовых сточных	вод	Q-=6500		м3/сут,	БПКпо11	н поступающих	сточ­
ных вод La=450 мг/л,		БПКпо11в очищенных сточных вод Lt=25 мг(.r,
среднезимняя температура сточных вод Т= 14 °С.
Решение. Подсчитаем величину К:
	К= 300/Lt = 300/25 = 12.
Из табл. 3.10 по показителям Т и К находим, что при удельном
расходе воздуха	8.,11 = 12		м3/м3	и высоте биофильтра Н=4 м			гид­
равлическая нагрузка q1=20 м3/(м2 ·сут).							q2=
Рассмотрим	другой		вариант: при К= 11,7 нагрузка

=10 м3/(м2 ·сут), Н2=3 м и в.,~~,=12 м3{м3,

153

Т А В Л И Ц А 3.!8. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЯТОРОВ НИЗКОГО

,II.AB.IIEHИJI

Mapu вентппятора	Прокзводительность,,		Напор , ми	Мощность
	1	и•/ч		двкrаrеля, кВт
ЭВР-2		200-2000	15-70	0,25-1
ЭВР-3		400-4 000	15-60	1-1,7
ЭВР-4		700-8 500	10-100	1,7-7
ЭВР-5		1 500-10 000	15-80	2,8-7
ЦЧ-70 .М 2,5		300-2000	10-55	0,27-0,6
ЦЧ-70 N2 3		400-3 800	10-90	0,6-1
ЦЧ-70 N! 4		600-4 500	8-55	0,6-1
ЦЧ-70 М 5		1000-8500	8-80	1-1,7
ЦЧ-70 М 6		1 500-14 000	8-110	1,7-4,5
ЦЧ-70 М 7		2000-20000	8-120	2,8-10
Аналогично расчету, nриведеиному в nримере 3.21, вычисляем
требуемые nараметры для вариантов:
nервого
		Lcмi = 12· 25 = 300 мг/л;
	npi = (450300)/(30025) = 0,55;
	Ft = 6500 (0,55 + 1)/20 = 503,8 м~;
		v1 = 503,8.4 = 2015 м3;
второго
		Lc111 = 11,7·25 = 292,5 мr/л;
npa =		(450292,5)/(292,5- 25) = 0,59;
	F2 = 6500 (0,59 + 1)/10 = 1033,5 мz;
		Va = 1033,5·3 =	3100,5 мз.

Выбираем nервый вариант и nодсчитываем общий расход воз­

дука

Вабщ = Вуд Q= 12·6500 = 78000 м3/сут.

Принимаем два биофильтра диаметром D-18 м с общим объ· емом фильтрующей загрузки V=2032 м3• Для nодачи воздуха уста· навливаем один рабочий и один резервный вентиляторы низкого

Аавления ЦЧ-70 Nt 3 nроизводительностью 3800 м3/ч н наnором АО

90 мм (см. табл. 3.28).

Пример 3.23. Рассчитать реактивные оросители для высокона­ гружаемых биофильтров (аэрофильтров) nри следующих исходных данных: расчетный расход сточных вод qое~щ=-0,12 м3/с; число био­

фильтровдва (рис. 3.18);	диаметр биофильтра D= 12 м,		высота
загрузки Н=4 м.
Решение. Расчет реактивного оросителя состоит в оnределении
его размеров, числа расnределительных труб,		числа отверстий на
расnределительных трубах,	расстояний между	отверстиями,	числа

оборотов оросителя и наnора воды, обеспечивающего необходимые

скорости истечени11 воды из отверстий оросители.

154

Рис. 3.18. Bwcoaoнarpy•aeмwe био•.но~•трw (а8рофн.а•трw) с реактианwмн

оросите.аями

1 - nодача сточных аод; 3 - расnределитеn•иая камера; 3 - фн.~t•труJОщая

заrруэка: 4 - реактивный ороснтеп•: 5 - вентиляционная камера; 6 - nотки

дпя отвода сточных вод; 7 - дренажное устройство; 8 - rидрозатвор .

Диаметр реактивного оросителя

D0 p=D-0,2= 12-0,2= 11,8 м.

В каждом оросителе nринимаем no четыре расnределительных

трубы и оnределяем их диаметр Dтр nри условии движения жид·

кости в начале трубы v свыше 0,5 м/с, но не более						1 м/с:
_		_	v	4·0,12·0,5		,...
D'I'P{4q-	общ·О,5 -				-_О,1	38 ,.... О,\ 5 М.
	4nv			4·3,14·1
Число отверстий на каждой расnределительной трубе noYa на­
ходим нз условия скорости истечения					из отверстия не менее 0,5 м/с,
а днаметра отверстия dота не менее 10 мм:
nотв= 1 - (1- 80/Dop)~				___.....;____ = 74.
				1 -	(1- 80/11 800)!
Расстояние до		любого	отверстия		от оси реактивного		оросителя
		Гf = Rop Vi!noтв.
где Rop- радиус оросителя, мм;				i - nорядковый		номер	отверстия
от оси реактивного		оросителя,

155

Тогда
ri = 5900 V 1/74 = 686 мм;			r 1 =	970	мм;
'io = 2169 мм;	Гао= 3067 мм;		r 70 = 5738		мм 11 т.	д.
Частота вращения реактивного оросителя
34,8·!06	_q -	34,8·10		60
потв d2отв Dор		---'---- -- = 2,66				мнн-1 ,
	4 -	74·152·11 800		4

где dота~ 15 мм.

Требуемый наnор у реактивного оросителя при четырех распре-

делительных трубах определяется по формуле
_ (.!L)2 (	256· !0		6	_ 81·10	8	294D	0	)
				D4 +			p
hop- 4	d4	n2				kЧОЗ		'
	отв	отв		тр

где k - модуль расхода, вычисляемый по формуле k~ (nD~PC i"R) /4

(здесь С- коэффициент сопротивления, определяемый по формуле

Н. Н. Павловского; R- гидравлический радиус распределительной

трубы реактивного оросите.'!Я).
В табл. 3.29 лриведены значения k для								труб	диаметром		50-
250 мм. Подсчитаем требуемый наnор:
			-- (~)2		(256·108		- 81·!06		+
		hop -		4	15'·74~			150'
+	294·11 800 )		= 225 (0,9- 0,16 +0,19)					= 209 мм~ 0,21			м.
	134!-10~
Т А Б Л Н Ц А 8.29. ЗНАЧЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ 1<
Dтр'	ми1 f<, li / C	~ Dтр•мм1 k,			11/С 11	DTP'ММ1		k, li/C	~ Dтр•	мм1	k, 11 /С
50	6		100	43		!50		134	200		300
75	19		125	86,5		175		209	250	1	560
	1
В	соответствии с данными				[6)	назначаем hop=0,5 м. Таким об­
разом, в каждом биофильтре лринимаем								реактивные		оросители
Dop= 11,8 м с четырьмя				распределительными				трубами Dтр= !50 мм

и размещаем их на 0,2 м выше поверхности загрузочиого материала.

Пример 8.24. Рассчитать биофильтр с	плоскостной	загрузкой
при следующих исходных данных: расход	сточных вод	Q=8650

м3/сут; БПК5 nоступающих сточных вод L,.-150 мг/л; БПКs очи­

щенных сточных вод Lt = 15 мг/л; среднезимняя	температура сточ·
ных вод Т= 12 •с.
Решение. Выбираем загрузочный материал	нз чередующихся

плоских и гофрированных полиэтиленовых листов с удельной пло­

щадью nоверхности Sуд= 100 м2/м3 и пористостью Р=94 %.

Для расчета можно восnользоваться табл. 3.30 или табл. 3.31,

составленных для блочной nластмассовой загрузки с лористостью '

93-96 %. удельной площадью nоверхности 90-110 м2/м3 и БПК5

11оступающей сточной воды до 200 мг/л.

156

Т А & Jl Н Ц А 3.30,			ДОПУСТИМАЯ ГНДРАВJIНЧI!СКАЯ НАГРУЗКА
Чn• м'/(м•.сут),		НА &НОФНJIЬТРЫ С ПJIOCKOCTHOR ЗАГРУЗКОЙ
				Нагрузка,		М1/(М1 ·сут)		nри среднезнwнrА
Эффrкт		Высота слоя			темnературе сrочных вод,				•с
очистки,	%	загрузки, Н. м
				8	1	10	1	12	1	14
90				6,3		6,8		7,5		8,2
85			3	8,4		9,2		10		11
80				10,2		11 t	2	12,3		13,3
90			4	8,3		9,1		10		10,9
85				11,2		12,3		13,5		14,7
80				13,7		15		16,4		17,9
Т А 6 Jl И Ц А		8.31.	ДОПУСТИМАЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА							НА
БНОФНJIЬТР С ПJIOCI(OCTHOR ЗАГРУЗКОН
			Нагрузка по БПК,. кr/(М1 ·сут), при высоте
					слоя	загрузки, м
вnк, очищенной				з		1		4
сточноn	воды,	мг;л
			nри среднезимнеА rемnературе сточной воды, •с
			10-12 1 13-15 1		16-20 1 10-12			1 13-15		1 16-20
	15		1,15	1,3	1,55		1,5	1, 75		2,1
	20		1,35	1,55	1,85		1,8	2,1		2,5
	25		1,65	1,85	2,2		2,1	2,45		2,9
	30		1,85	2,1	2,5		2,45	2,85		3,4
	40		2,15	2,5	3		2,9	3,2		4

Поскольку требуемый эффект очистки составляет 90 %, высоту

слоя загрузки назначаем равной н..4 м. По табл. 3.30 при средне·

зимней температуре		Т= 12 ос определим допустимую					гидравличе­
скую нагрузку чn= 10 м3/(м3 ·сут). Далее				находим			необходимый
объем загрузочного материала биофильтра V н площадь биофильт­
ра F:
	V = Qlqп = 8650/10 = 865 ма;
		F=VIH=86514=216 ма.
Назначаем две секции биофильтров круглой формы в плане и
определяем их диаметр:
D=		F·4	v216·4
		- =	-=114м			•
	V 2л		2-3,14	•
Принимаем два		биофильтра	диаметром	12 м	каждый и разме­

щаем их в отапливаемом помещении.

157

Для расчета биофильтров можно воспользоваться табл. 3.31.

По требуемой БПКа очищенной сточной воды L, =-15 мг/л, нзвестиui1

среднезимней температуре сточной воды Т-12 ос и принитой вели·

чине Н-4 м находим, что допустимая органическая нагрузка М=

=1,5 кг/(м3 ·сут) -1500 г/(м3 ·сут) .

Далее находим допустимую гидравлическую нагрузку:

q0 = M/L4 = 1500/150 = 10 м3 /(м8 -сут),

изатем подсчитываем конструктивные размеры биофильтра и иа·

экачаем их число.

Пример 3.25. Рассчитать биофильтр с nлоскостной загрузкой

при следrющих исходных данных: расход сточных вод Q=48 000

м/3сут, БПК5 nоступающей сточной воды Lo=250 мг/л; БПК5 очи­ щенной сточной воды L,=50 мг/л; среднезимняя температура сто•l­ ных вод т= 16 °С.

Решение. Выбираем загрузочный материал из чередующихся

гофрированных асбестоцементных листов с удельной площадью по­

верхиости Sy11 =60 м2/м3 н пористостью Р-80 %. Высоту слоя за­

грузки назначаем Н-6 м. По табл. 3.12 находим значение критери­

алького комплекса '1""1,2. а по формуле (3.35) подсчитываем К.:

Кт= 0,2·1 ,04716- 20 =О, 166.

Определяем допустимую нагрузку по органическим загрязнениям Мп по формуле (3.38) н гидравлическую нагрузку q,. по формуле

(3.39):

М0 = 80·6·0, 166/1,2 = 66,4 г/(м2 ·сут); q0 = 66,4·60/250 = 15,9 м3 /(м3 -сут).

Необходимый объем загрузки биофильтров V и их площадь F

находим по формулам:

V=Q/q0 =48000/15,9=3019 м3;

F = VIН = 3019/6 = 503 м2.

Назначаем четыре секции биофильтров круглой формы в плане

иопределяем их диаметр :

D' =, f	F	4 =	-. (	503	_4_ =	12 6 м·
v	4	1t	у	4	3,14	' '

прниимаем четыре биофильтра диаметром по 12 м.

Как вариант можно принять две секции биофильтров, тогда их

диаметр

у 2	1t v	2	3,14		17	•	9	м.
D"=-.f F	4 =,/503		_4_=
Окончательно принимаем два		биофильтра		D= 18		м		(общий об-ь·
ем 3060 м3), поскольку	в первом случае биофильтры					будут работать

с перегрузкой н не обеспечат требуемый эффект очистки.

Пример 3.26. Рассчитать поrружной дисковый биофильтр для

очистки сточных вод спиртово-крахмального завода при следующих

исходных данных: расход сточных вод Q~500 м1/сут; БПКпоnн по­ стуnающей сточной воды Lo=700 мг/л; БПК,.ои• очищенной сточноli

158

о)

J)

А-А

-t-.[{

95

'\

92

\

.

Рис. 3. 19. Поrру•ноR АНСХО8ЫА бнофнаJ.ТР

а- зависимость Э-/(М0); 6 - схема биофильтра; 1- поАача сточных вoJI:

2, 3. 4, 5 - соответственно 1, 11, 1\1 н IV ступени norpyжвoro JIHCкoвoro био­

фильтра; 6 - •ыпуск обработанных сточных вод

воды L, = 20 мr/л; среднезимняя температура сточных вод Т= 18 ос. Кобщ= 1.

Решение. На основании проведеиных исследований по очистке

сточных вод спиртово-крахмальных заводов на четырехступенчатых

погружных дисковых биофильтрах была			найдена зависимость	меж·
ду ·эффектом очистки Э, %, и		усредненной нагрузкой по БПКпом
на 1 м• nлощади	поверхности	днеков в	сутки Mn, r/(м2 ·сут)	(рис.
3.19, а) .
Требуемый эффект очистки
Э =	La-Lt 100= 700-20 100=97%.
	La	700

По графику зависимости Э=f(Mn) найдем допустимую наrруз· ку по БПКполк на 1 м2 площади поверхности дисков:

М0 = 75 Г БПКпопн/(МI·сут).

Общая nлощадь дисков

Fобщ = La Q!Mn = 700·500/75 = 4667 м!.

Конструктивно примимаем диаметр диска Dд=2,5 м, в этом

случае его рабочая поверхность с обеих сторон будет:

Fд = 2nDi/4 = 2·3,14·2,52/4 = 9,8 .,2.

Необходимое число дисков

nд = Fo(Jщ!Fд = 4667/9,8 = 476.

Принимаем установку nогружного дискового биофильтра, со·

стоящую из двух секций по четыре ступени в каждой секции (рис.

3..19, 6), и оnределяем ее конструктивные размеры:

159

число дисков в одной ступени

п' = nд/8 = 476/8 = 59,5;::::: 60;

ширина секции поrружноrо биофильтра

В= 0,1 + 61 n' + 68 (n'1)- = 0,1 + 0,01·60 +

+0,02(60-1)= 1,88 м,

где 61 - толщина диска, зависящая от материала; принимаем по·

ливинилхлоридные листы, б.-о.оt м; б2 - расстояние между диска· ми, примимается равным 0,015-0,03 м;

длина секции погружного биофильтра

lп.б = nc lc = nc (0,2 +Dn) = 4 (0,2 +2,5) = 10,8 м;

где nc- число ступеней в секции; lc- длина одной ступени.

Рабочую глубину секции поrружноrо биофильтра принимаем Н.-О,4+0,5Dд, частоту вращения вала с дисками no=2+5 мнн-1 ;

расстояние от нижней кромки дисков до дна секции б3,."3+5 см.

Пример 3.27*. Требуется произвести реконструкцию биофильт­

ров на действующих очистных сооружениях при следующих исход­

ных данных: расход городских сточных вод, поступающих на очист­

ные сооружения, Qrop= 15 270 м3/сут; БПК5 - осветленных сточных

вод Lrop==275 мг/л; среднезимняя температура сточных вод Т= 12 °С.

а)

ФФФ

ФФФ

6)

Рис. 3.20. Станция биофипьтрации

а- до реконструкции; 6 - nосле реконструкции; 1 - решетки; 2 - nесколов­

ки; 3 - nервичные отстойники; 4 - насосная станция; 5 - биофильтры I сту·

пени; 6 - вторичные отстоАинкн;	7 - сооружения по дезинфекции	стnчнык
вод; 8 - биофильтры 11 стуnени; 9 - третичные оrстоАникн
На очистных сооружениях	(рис. 3.20, а) эксплуатируется	шесть

аэрофильтров с гравийной загрузкой, высота слоя которой Н=4 м, диаметр биофильтров D= 18 м, БПК5 очищенных сточных вод L1 =

=20 мr/л. На очистные сооружения предполагается равномерная по·

дача высококонцентрированных сточных вод от промышленного

предприятия в количестве Qпр= 12 000 м3/сут с БПК5 после меха·

• Пример составлен при участии инж. А. Л, Ивчатова.

160

63-21:..

50-75

На

(n2=4)

(n 1= 2),

нической очистки Lup= 1250 мг/л и среднезимней те~шературой Т= = 12 °С. Требуемая БПК5 очищенной смеси городских и nроизводет­ венных сточных вод L, =20 мг/л. На станции биофнльтрации отсут­

ствует резервная nлощадь для строительства сооружений биологи­

ческой очистки.

Решение. В связи с увеличением концентрации загрязнений по БПКs обрабатываемых сточных вод целесообразно при реконструк­ ции очистных сооружений nерейти с одностуnенчатой на двухсту­

пенчатую технологическую схему очистки, заменив объемный загру­ зочный материал в биофильтрах на nлоскостной. В качестве

первой ступени nредварительно принимаем два биофильтра с плос­ костной загрузкой в качестве второйчетыре биофильтра

также с nлоскостной загрузкой.

nервой ступени nредnолагается осуществить грубую очистку на %. дальнейшая глубокая очистка до требуемой величины

L1 =20 мг/л будет осуществляться на второй ступени.

Для реконструкции биофильтров в данном случае можно исnоль­

зовать один из двух видов плоскостного загрузочного материала:

А -из	чередующихся гофрированных асбестоцементных листов
( S~д=56	м2/мЗ, Р'=80% ); Б- из чередующихся гофрированных и

nлоских nолиэтиленовых листов (s~д=90 м2/м3; Р"=92 %).

Поскольку nри решении задачи реконструкции биофильтров имеются ограничения по числу действующих биофильтров на каж­

дой ступени и по качеству очищенных сточных вод, то целесообраз­

нее вначале произвести расчет второй стуnени биологической очист­

ки, а затем nервой.

Определим БПК5 смеси городских и nроизводственных сточных

вод, поступающих на nервую ступень биофильтров:

	Lсм = Lrop QroP +Lпр Qпр			=
	Qrop + Qпр
-	275· 15 270 + 1250·12 000	-	о	1
-	15270+12000	-	74	мгл.
Приняв, что на nервой стуnени снижение				БПК5 должно быть
50-75 %, БПК5	сточных вод, nостуnающих		на	вторую стуnень, L2

составляет 50-25% Lсм или L2=352+176 мг/л.

БПК5 сточных вод, nрошедших очистку на второй стуnени био­

фильтров с плоскостной загрузкой, рассчитываем по формуле, по­

строенной на основе критериального комплекса fJ		(8]:
Lt = 102,tS-O,звs1J,
по формулам (3.36) и (3.37):
РНКт	РНКтSуд
fJ= -- =	.
Мп	L2qu
Для nроведения расчетов с изменяющимися		nараметрами Р, Н,

Sуд и L2 целесообразно исnользовать nрограммируемые инженерные микрокалькуляторы. Самым nростым и достуnным микрокалькуля­ тором является «Электроника В него может быть введена

программа с максимальным числом шагов- 60, количество регист· ров nамяти в нем -7, кроме них еще имеется стековая nамять-

11. Ък:н _,\"~ K-739/J

161

6 ячеек. Более совершенными являются «Электроника МК-54» и ее

базовая модель «Электроника БЗ-34».

Программа, вводимая в микрокалькулятор, предстамяет собой

определенную последовательность команд, которая задается ЭВМ

и выполняется ею по оnределенной схеме (алгоритму) путем uажа­ ,·ия соотвеrетвующих клавиш микро-ЭВМ в режиме программиро­

вания.

Программа может быть: а) линейной, с выполнением всех

команд строго nоследовательно по одной ветви; б) разветвляющей­

сн, где вычисление происходит по несколышм ветвям; в) цИКJIИ·

ческой, хоrда определенные фрагменты программы многократно повторяются до тех пор, п<>ка не будет получен результат с за.а.ан­

ной степенью точности.

По укруnненной бJЮк·схеме расчета осуществляется nереход с nостоянного эначе11Ия поверхностной гидравлической нагрузки на

значение объемной, зависящей от высоты слоя загрузочного мате­

риала (блок 1). Затем оnределяются численное эначеRне Т] (блок 2)

н Lt (блок 3); вычисленоое значение Lt еравнивается с требуемок Lt=20 мг/л (блок 4) . Логический блок (блок 5) необходltм длJI

контроля выnолнения условия, которое в нашем примере можно :~а­

писать:		L1 - 20..;:0.	Если данное		уеловне выnолняется,		то	на инди­
каторе		высвечивается		численное	значение Х= Lt-20,		если	условие
не	выполняется, то		L2	корректируется (блок		6). При	каждом цик­
ле	nрохождения программы через блок 6					значение	L 2 уменьша­
ется иа		10 мг/л.
L 2	Конечной целью		вычислений		является оnре.а.елеиие допустимой
	сточных вод, nостуnающих на				вторую стуnень биофильтров, при

которой обесаеrtнваеrея необходимое конечиое эШ~чение Lt =20 мг/л. Для решения этой задачи на микрокалькуляторе БЗ-21 необходимо

составить программу, закрепив за каждым технологическим nара­

метром L2, Кт, Н, S,,., q и Р соответствующий регистр nамяти 2, З,

4, 5, 6 и 7. Темnература с:rочных вод, nостуnающих на биофильтры второй ступени, после их очистки на первнчных о:rстойниках, био­

фи,1ырах nервой ~:rуnеии 11 вторичных отстойниках Т= 10 °С. Про­

грамму дпя вычисления по укрупненной блок~хеме заnишем в таб­

ли••ной форме (табл. 3.32).

Поред введением nрограммы мнкрока.nькулятор переводмтся в

режим	nрограммирования			nоследовательным нажаткем клавиш Р
и РП;	после введения nрограммы, для перевода мккрокалькулятора
в режим работы необходимо последовательно нажать JUJавиши Р и
РР.		L2 в
Значение			переом	приближении приннмаем L2=0,5Lcм=
=0,5-704=352		мr/л.	При температуре сточных вод Т= 10 ос коэф­

фициент Кт=0,126.

Определим гидравлическую нагрузку на единицу nоверхнос:rи биофильтров второй стуnени:

"	QroP +Qop		15 270 + 12 000		= 26 ' 8 мз/(м	2	·сут).
q =	0, 785D2 n	=	0,785·182 · 4
	1
Чиспеяное значение			q" в	процессе	выnолнения		nрограммы
(блок 1)	эаJU11Яется в	шестом		регистре nамяти микрокалькулятора

ва значение объемной гидравлической нагрузки, завнеящей от из-

меняемой высоты C.IIO!i з.аrрузки q~ =q"/H, м3/(м3·сут),

162

Т А Б Л И Ц А 3.32. ПРОГРАММА ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ L,

01	F6	62	30	t	36	55	1	1,!
02	t	Об	31		06	60	о	01
03	F4	42	32	F2	22	61	ХУ	3~
04	:	36	33	:	36	62	2	24
05	Р6	61	34	t	Об	63	о	04
10	F7	72	35	о	04	64	-	86
11	t	Об	40	3	46	65	Р<О	69
12	F4	42	41		34	70	F7	72
13	х	26	42	8	24	71	С/П	78
14	r	06	43	5	54	72	F2	22
15	F5	52	44	х	26	73	i	06
20	х	26	45	1-1	56	74	1	14
21	i	Об	50	2	24	75	о	04
22	F3	32	51	.	46	во	-	86
23	х	26	52	1	14	81	Р2	21
24	i	06	53	8	84	82	БП	58
25	Fб	62	54	+	96	83	t	06

Условные обозначения: АК-адрес команды; НК­ нажатие клавиши; ККкод команды.

После ввода в микрокалькулятор программы и ввода в ячейки

памяти числеиных значений технологических параметров, можно

пристуnать к расчетам. Численное значение L2, допустимое дли кон­

кретных технологических условий, вызывается на индикатор после

остановки программы (на индикаторе			высвечивается		Х= Lt-20)
нажатием клавиши F2 .
Результаты расчетов L2 и требуемого эффекта очистки на nер­
вой ступени	Э1 сводим в табл. 3.33. При		увеличении слоR загрузки
Т А БЛИЦ А	3.33. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ L,, иr/11, И Э,, %
			Значе11ня noкaзaтeneJ.i: для
Высота CЛOII		Показат~ли		материала
заrр узкм
				1
			А		Б
4		L2	140		270
		э.	во		62
4,5		L2	-		340
		эl	-		52
5		L2	230		>350
	1	эl	67		<50

11

163

3,,%

	80
	70 "'~ ...........
	60	--		~.............		"'--.._
				-	:
					1 r--	·-	~
	50						1
					1
					:		1
	40			40			1
		20	!О		50	50	70
	Рис, 3.21.		3ааисимость Э1-((Мп)

следует учитывать, что высота блока из асбестоцементных листов

конструктивно раnна 1 м, а из п.1астмассовых листов- 0,5 м. Расчеты показывают, что загрузочный материал из гофрирован­

ных асбестоцементных листов может быть применен при высоте слоя

загрузки не менее 5 м, в то время как загрузочный материал из

пластмассовых листовпри высоте слоя 4 м. ТЗ!<ИМ образом, при реконструкции биофильтров целесообразно исnользовать на второй ступени биологической очистки загрузочный материал вида Б.

Из формулы

определим высоту слоя загрузочного материала в биофильтрах пер­ вой ступени:

Для nервой ступени биофнльтроn целесообразно использовать также пластмассовую загруз1<у (вид Б). Тогда при необходимой

степени очистки Э1, равной	52	и 62 % (см. табл. 3.33), по кривоИ
Э1= f (Мп), представленной	на	рис. 3.21, определим, что значение

Мп соответственно должно быть 80 и 48 г/(м2 ·сут).

Теперь определим высоту слоя загрузки биофильтра первой сту-

пени при требуемом эффекте очистки э; =52 %:

н;= 704 (15 270 + 12 000) =5,24 м; 0,785·182·2·80·90

аналогично подсчитаем н'; при Э~ =62%:

н;=	704 ( 15 270 + 12 000)	= 8,74 м.
	0,785· 182·2·48-90

164