резервуаров вместимостью 90 м3 каждый, обеспечиваю­ щих четырехдневный запас известкового молока.

Коагулирование осадка производится 10 % -ным рас­ твором известкового молока, требуемый расход которого

составит: 21,25·100/10=212,5 тjсут.

Ltля приготовления 10 о/о-ного раствора известкового

молока предусмотрены два резервуара объемом по 90 м3

каждый.
Ltля промывки ткани	вакуум-фильтров применяют
раствор ингибированной	кислоты. При	норме	расхода
50 л кислоты 30 %-ной концентрации на		1 м2	фильтру­

ющей ткани расход 30 °k-ного раствора ингибированной

кислоты составит: 50·40·11 =22 000	лjсут=22 м3/сут.
Промывку предусматривают 10 %-ным раствором ин­
гибированной кислоты, необходимый	расход раствора
22·30/10=66 мз;сут.

§ 34. Примеры расчетов

Пример 6.1. Выполнить расчет метантекков для станции полной

биолоrн'!еской очистки производительностью	50 000 м3/сут,	если в
nоступающей на станцию воде концентрация	взвешенных	веществ

составляет 200 мr/л, БПКпопн= 180 мr/л, эффект осветления в nер­ вичных отстойниках 50 %. Проектом nредусмотрено механическое

обезвоживание сброженного осадка с последующей термической сушкой.

Решение. По формуле (6.1) определяем расход осадка по сухо­

му веществу:

			200-0,5-1,1
		Осух = IOOO·IOOO 50 000 = 5,5 т/сут.
	В процессе осветления воды в первичных отстойниках происхо·
дит снижение концентрации				загрязнений,			фиксируемых БПК, при­
мерно на		15--25 %. Принимая среднее				из	приведеиных			значений
20 %, определяем БПК в воде, поступающей в аэротенки:
			La = 180 (1-- 0,2) = 144 мг/л.
	Вынос активного ила из вторичного отстойника примимаем рав­
ным 15 мr/л. Тогда по формуле (6.2)
н	сух=	0,8·200(1-0,5)+0,3·144-1550							54	1
			1000·1000				000 =		' 1	т сут.
	Для расчета расхода осадка и ила по беззольному веществу при
зольности		осадка	Зое= 30 %, зольности		активного			ила	3 кn .. 25 % и
гигроскопической			влажности	осадка	и	ила Br		и в;, равной 5 %,
применяем формулы (6.3) и (6.4):
		Обез = 5.5(100-5) (100-30)				= 3,66 т/сут;
			100·100

227

Ибез= 5,41 (100- 5) (10025) = 3,85 т' сут. 100·100

При удалении осадка из отстойников nлунжерными насосами

влажность его можно nринять равной 94 %. влажность уnлотненного

активного ила- 97 %. nлотиость		осадка	и		активного	ила можно
считать равной 1. Тогда по формулам (6.5) и (6.6):
	100·5,5			3
V0 c = (I00-94) 1= 91,7 м					/сут;
Vил =	100·5,41	= 180,3 м3 /сут.
	(10097) 1
По формулам (6.7)-(6.9) оnределим суммарные расходы осад­
ка и ила:
Мсух = 5,5 + 5,41 = 10,91					т/сут;
Мобщ= 91,7 + 180,3 =			272		м3/сут;
Мбез = 3,66 + 3,85 = 7,51					мз/сут.
Подсчитаем по формулам (6.10) и (6.11) среднее значение влаж­
ности и зольности:
Всм = 100 (1- 10,91/272) =					96%;
		7,51				]
Зил=IОО[ l - 5,5(100-5)/100-5,41(100-5)/100						= 28 %.
При выборе режима сбраживания следует иметь в виду, что тер­
мофильный. щюцесс закаичивае-rся		nримерно в 2 раза быс-rрее мезо­

фильного и обесnечивает nолную дегельминтизацию осадка, но требу­

ет доnолнительного расхода тоnлива на nодогрев метантенков. В то же время осадок, сброженный в термофильных условиях, труднее отда­ ет воду для его nромывки. Учитывая, что nроектом nредусматрива­

ется механическое обезвоживание сброженной смеси с nоследующей термической сушкой осадка, nримимаем мезофильный режим сбра­ живания, что nозволит nолностью обесnечить nроцесс теnлом, nолу­ чаемым от сжигания газов брожения, и nовысить нагрузку на ва­

куум-фильтры.

При влажности исходной смеси 96 % доза загрузки для мезо­ фильного режима составит 9% (СНиП 2.04.03-85), тогда требуе­

мый объем метаятеяков

V = Мобщ·lОО/Д = 272·100/9 = 3022 м8 •

Примимаем три тиnовых метан-rенка d= 12,5 м, nолезным объе­ мом одного резервуара 1000 м3• Суммарный объем метантемков nри этом окажется несколько больше требуемого, в связи с чем факти­ ческая доза загрузки Д nонизится:

д= 272·100/3000 = 9,1 %.

Подсчитаем nредел расnада смеси по формуле (6.15):

йсм = (53-3,66 + 44·3,85)/7,51 = 49,9%.

Для nодсчета выхода газа с 1 кг органического вещества осадка nримимаем коэффициент n=0,56 (nри Всм=96% и i=33 °С) (см.

228

СНиП 2.04.03-85). Тогда по формуле (6.17)

у'= (49,9- 0,56·9,1)/100 = 0,448 м3/кr.

Суммарный выход газа

Г= у' Моеэ·1000 = 0,448·7,51·1000 = 3364 мэ/сут.

Jtля выравнивания давления газа в газовой сети nредусматри· ваем мокрые газгольдеры, вместимость которых V, рассчитывается на 2-4-ч выход газа:

Vr = 3364·3/24 = 420,5 м3 •

Приннмаем два тиnовых газгольдера объемом 300 м3 каждый. Jtaлee следует определить качество сброженной смеси, т. е. рассчи­

тать ее влажность и зольность. В процессе сбраживания происходит расnад беззольных веществ, nриводящий к уменьшению массы сухого

вещества 11 увелнчению влажности осадка. Суммарный объем смеси

после сбраживания nрактически не изменяется. Величина у', выра­ женная в nроцентах, nредставляет собой стеnень раслада беззольно­ го вещества, nодсчитанную по выходу газа. В рассматрноаемом нрн­

мере у'= 44,8 %. Зная стеnень расnада, можно легко nодсчитать мас­

су беззольного вещества в сброженной смеси:

м~з = 7,51 (10044,8)/100 = 4,14 т/сут.

Разность Мсух-Мсез nредставляет собой зольную часть, не nод­

верrающуюся изменениям в nроцессе сбраживания. Масса сухого

вещества в сброженной смеси М~ух nоэтому выразится суммой

м~ух = (\0,91-7,51) + 4,14 = 7,44 т/сут.

Зная М~ух и М~3 и nринимая гигроскоnическую влажность

сброженной смеси 6 %, можно оnределить ее зольность

4,14·100·100

Зсм= 100- 7,44(100-б) =42%.

Оnределим влажность сброженной смеси В~". из соотношения

,	М~ух	7,44
вс". = 100 --- 100 = 100---100 = 97,3%.
	Моощ	272

Таким образом, сбраживание приводит к увеличению влажности

и зольности бродящей массы.

Пример 6.2. Jtля условий примера 6.1 nроверить правильиость

расчетной дозы загрузки метаитеиков, если известно, что концентра­ ция алкилбензолсульфонатов с nрямой алкнльной цепью в постуnа­ ющей сточной воде составляет 20 мгfл.

Решение. Оnределим концентрацию ПАВ в сыром осадке и ак­ тивном иле, nольэуясь данными табл. 60 СНнП 2.04.03-85. При концентрации ПАВ в воде 20 мr/л содержание их в сыром осадке

составит 17 мг/г, или 17 кг/т, а в активном иле- 7 кг/т сухого ве­

щества. Содержание ПАВ в смеси осадка и ила, nостуnающей в ме­

тантенк, вычисляем no формуле

С= (17·5,5 + 7·5,41)/10,91 = 12 мг/г.

229

180,3(100-

Предельно допустимую нагрузку по ПАВ на 1 мэ объема метан­

теяка приннмаем равной 40 г (си.			СНнП 2.04.03-85). Допустимую
дозу загрузки метантенков рассчитываем по формуле (6.13):
д	/ =	JO. 40	-	8 3 %
		12 (100-96) -		t	О•
Таким образом, расчеты показали, что при данной концентрации
ПАВ доза загрузки метантекков			должна быть понижена до 8,3 %
(вместо 10 %) . Следовательно, следует				произвести		корректировку
объема метантенков:
v =		(272·100)/8,3 = 3277 мз.
Примимаем четыре тиnовых метантеика					d= 12,5 м и		объемом
1000 мз каждый.
Таким образом, наличие ПАВ			в сбраживаемой			смеси	приводит
к увеличению требуемых объемов метантенков.
Пример 6.3. Для условий nримера 6. 1 рассчитать нариант аэроб·
ной стабилизации неуnлотненного			активного		ила и	смеси	сырого

осадка и неуnлотненного активного ила.

В сутки на станции образуютек следующие количества осадков

и илапо сухому веществу, т: Осух=5,5, Исух=5,41, Мсух= 10,91; по беззольному веществу, т: Ооео=3,66, Ибеэ=3,85, Мбез=7,51; по объему фактической влажности: Voc=91,7 м3, Vпл=

-97)/(100-99,5)=1082 м3, Мобщ+Vос+Vuл=1173,7 м3•

nоскольку nодвергать аэробной стабилизации целесообразнее не·

уnлотненный активный ил, общий объем ила по сравнению с приме·

ром 6.1 ( Vил -180,3 м3 при влажности его 97 %) значительно воз·

растет и nри влажности неуплотненного ила 99,5 % составит, как

это было nоказано выше, V..л= 1082 м3•

Температуру сточных вод в аэротенке и активного ила в ста·

билизаторе nрннимаем: Та=-18 ос и Те= 15 °С.

Для условий данного примера подсчитано, что времк обработ·

ки воды в аэротенках /,=5,4 ч nри дозе ила а.=2 г/л. Содержаине

взвешенных веществ в сточной жидкости, поступающей в аэроте1tкн,

в.,= \00 мr/л.	Возраст ила	в этом случае может	быть подсчитан
по формуле
•=	f8 а8 • 1000	5,4 · 2·1000
	Ввз' 24	__;_1_00_·-24-- = 4,5	сут.
Решение. Время стабилизации неуплотненного активного ила в
стабилизаторе подсчитываем по формуле (6.24):
lип = [8 + 0,02 (2018) (4,5 + 5))/1,08'20-IS = 12,32 сут.
Удельный расход кислорода q оnределяем по			формуле	(6.25):
q = (0,96 + 0,016·4,5) / (4 + 0,108·4,5) = 0,76			кг 03/кr	ОВ.

Требуемый объем аэробного стабилизатора

V=Vипiип= 1082·12,32= 13340 ма.

В качестве стабилизаторов применяем типовые аэробные стаби· лизаторы, разработанные ЦНИИЭП инженерного оборудования.

Для	определения количества воздуха Д принимаем: k 1= 1,4 7,
k2 =2,68,	Ср-С-9,1, коэффициенты n1 и n2- по СНиП 2.04.03-85.

230

Кроме того, необходимо знать концентрацию беззольного вещества

So в nостуnающем на стабилизацию неуnлотненном активном иле.

При содержании беззольного вещества Ибеа=3,85 т/сут и общем

количестве ила	Vun= 1082	м3 значение	So	неуплотиениого	активного
ила составит:
S 0	Иоез	3,85-1000/4082 = 3,6 кг/м8 •
	= -- =
	Vил
Знзя все необходимые		величины,	по	формуле (6.26)	находим:
Д=	о, 76-3,6-1000			= 81,62 м3 /м3 •
	1,47-2,68-1,1·0,85·9,1

При расчете продолжительности аэробной стабилизации смеси

сырого осадка и неуnлотненного актквного ила необходимо опреде­

лить отношение БЗ осадка к БЗ смеси: В=-3,66/7,51 =0,49. Тогда по

формуле (6.27)
fc = 12,32 + 2·0,49 = 12,32 +0,93 =	13,3 сут.
Удельное количество кислорода Qc оnределяем по формуле
(6.28):
Qc =О,76 (1 + 0,4·0,49 у4,5) = 1,07 кг 01/кr БЗ.
Требуемый объем аэробного стабилизатора	Vс составит:

Vc=~oaщtc= 1173,7·13,3= 15600 м3 •

В качестве стабилизаторов nрименяем тиnовые аэробные ста­ билизаторы, разработанные ЦНИИЭП инженерного оборудования.

Необходимое удельное количество воздуха находим по формуле (6.26) . Концентрация беззольного вещества смеси сырого осадка и

неуплотненного активного ила составит:

S0 =	Мбез/Мобщ = 7 ,51·1000/1173, 7 = 6,4				кr/м3 •
Тогда по формуле {6.26)
д	_	1,07·6,4·1900	_	э;	м3.
	-	1,47·2,92·1, 1·0,85·9,	-180	м
			4
Значения	коэффициентов kt = 1,47,		k2=2,92,	Ср-С=9,4 взяты

в соответствии с принятым типом аэрации, используемым в качестве

аэробного стабилизатора. Коэффициенты n1 и n2 - по СНиП 2.04.03-- 85. Сооружения аэробной стабилизации рассчитываются по пара­

метрам, приведеиным в СНнП 2.04.03-85 (рис. 6.3).

Уnлотненный активный ил или смесь его с осадком первичных

отстойников нерационально подвергать аэробной стабилизации, так

как это приводит к резкому увеличению удельного сопротивлении

осадка.

Уn.10тнение (отстаивание) аэробно стабилизированных осадков

должно производиться в течение 1,5-2 •1 в специально выделенной

отстойной зоне внутри аэрационного сооружения или в отдельных уплотнителях (отстойниках). в.~ажкость осадка после уплотнения

составляет 95--96 %. Иловая вода наnравляется в начало очистных сооружений или в аэрациокные сооружения. БПК иловой воды мож­

но пе_инимать около 100 мг/л.

Дальнейшую обработку стабилизированных осадков следует

231

Рис. 6.3. АэробньrА минерализатор

1 - зона аэрации; 2 - отстойная часть; 3 - уплотнитель; 4 - система аэрации;

1 - избыточны А активный ил; 11- фугат от центрифугирования осадка из

первичиого отстоАника; //1- фугат от центрифугирования аэробно-мннерали­

эованноА смеси; 1V- отвод аэробноминералнзованноА смеси

предусматривать такую же, как и для осадков, сброженных в метан­

тенке в мезофильных условиях. Водоотдача аэробно стабилизиро­

ванных осадков больше, чем анаэробно сброженных. Нагрузку на

иловые площадки по сравнению с осадком, сброженным в метантен­

ках в мезофильных условиях, можно увеличить в 1,5 раза.

При аэробной стабилизации происходит гибель бактерий коли более чем на 95 %. но яйца гельминтов при этом не поrибают, по­

этому осадки после аэробной стабилизации необходимо обеззара­

живать.

Пример 6.4*. Сравнить условия работы двух метзитеикав объ­

емом 1000 м3 каждый по дозам загрузки, если в один метантенк

подается	осадок из первичt:ых отстойников		в количестве	60 м3 в
1 сут, а	во второйуплотненный	активный	ил в количестве 120 м3
в 1 сут. Влажность осадка 93 %. активного			ила 97 %,	зольность
осадка 30 %, активного ила 26 %.				%. метан
Решение. Из условия задачи		очевидно,	что доза Д,

тенка, работающего на иле, в 2 раза выше, чем метантенка, загру­

жаемого осадком. Нетрудно подсчитать, что доза загрузки метан­ тенка, в который подается осадок, равна 6 %. а доза загрузки ме­

тантенка, работающего на иле, - 12 %. Это означает, что дли тельность пребывания двух видов осадков Т в метантенках также различается в 2 раза. Осадок сбраживается в течение 16,7 сут, а активный ил-в течение 8,3 сут (Т=100/Д, %).

В метантенк, эагр~•жаемый осадком, подается за сутки 0,06 м3

осадка на 1 м3 объема сооружения. При влажности осадка 93 %

содержание сухого вещества в нем составляет 70 кr/м3 (при плот­

ности осадка, равной 1 кг/л), а беззольного вещества- 70 % массы

сухого вещества, или 49 кг/м3 • Следовательно, в метантенк загру­

жается беззольного вешества

дбез = 0,06-4923 , =94 кг/(м-сут).

Аналогичные рассуждения для второго случая дают дбеа=

=2,66 кг/ (мз. сут).

Иэ полученных результатов видно, что метантенки работают

• Примеры 6.4-6.11 составлены канд. техн. наук доц. Т. А. Ка­

рюхиной.

232

в различных условиях как по продолжительности пребывания в них осадков, так н по нагрузке беззольного вещества на единицу объема

метантенка.

Чтобы определить, к какому результату приведут сто.1ь различ­

ные условия работы метантенков, следует воспользоваться уравнени­

ями А. А. Карnинского, по которым можно подсчитать ожидаемый

процент распада беззольного вещества Рбез и выхода газа Гбез·

При сбраживании осадка нз первнчных отстойников в мезо-

фильных условиях уравнения имеют вид: Рбез=66,7Дбе_~'27 н Гоез=

=582Дбе0/7.

Для активного ила соответственно имеем: Рбез=40,4Дбе_~ 39 и fбез=365Д(Sе~'43,

Подставив в эти уравнения найденные величины диез, получаем, что ожидаемый распад осадка составит 50 % с выходом газа 436 л

с 1 кг загружаемого беззольного вещества, а ожидаемый распад

ила - 27,5 % с выходом газа 241 л на 1 кг загрузки, или соответ­ ственно 872 и 878 л/кг расnавшегося беззольного вещества.

Таким образом, можно видеть, что результаты работы метаll­ тенков ожидаются различными no глубине сбраживания двух видов осадков, но nочти с одинаковым выходом газа с 1 кг распавшегося беззольного вещества.

Пример 6.5. Подсчитать теоретнческн возможный выход газа nри сбраживании осадка из первичиых отстойников и активного ила, если анализом определен состав комnонентов, приведенный 11 табл. 6.4.

Т Л Б Л И Ц Л 8.4. К ПРИМЕРУ 6.11

	l(онцентрацня, %, в	пересчете на беззольное вещество
l(оыnоненты	осадка ttз первичных
	ОТСТОЙИНКОВ	активного ипа
Жироподобные ве-	35,6	32,3
щества	4,9	7,9
Азот общий
Углеводы:
альфа	10,2	1,5
геми	6,6	5

Решение. Теоретически возможный выход газа можно подсчи­

тать, если известно содержание в осадках жиро-, углевода- и белко­

воnодобных веществ. В прямом выражении здесь показано только содержание жироnодобных веществ. Для подсчета белковоподобных веществ исходят из предположения, что в них общий азот состаn­

ляет 16 % no массе. Поскольку в других группах веществ содержа­

ние азота малб, то для подсчета количества белковоподобных ве­

ществ нужно умножить концентрацию азота на 6,25 (100: 16=6,25) . Таким образом, величина б (белки) для осадка составляет 4,9·6,25=

=30,6 %.

233

(44: 58) 100=75

В составе углеводов nоказано наличие легкогидролизуемоА фракции (геми-углеводов) и трудиогидролизуемой (альфа-углево­

дов). В реакциях брожения участвуют обе фракции, nоэтому nри подсчете величины у наличие углеводов учитывается суммой обеих

фракций. В осадке содержание углеводаnодобных равно 16,8 %. а в иле-6,5 %.

При подсчете теоретически возможного выхода газа (или nре­

дела сбраживания) содержание жиров, белков и углеводов соответ­ ственно ж, б, у следует выразить в граммах на 1 г беззольного ве­ щества осадков. Таким образом, для осадка из nервичных отстоii­ ников по формуле (6.16) имеем:

а= О, 92·0,356 + 0,62·0, \68 + 0,34·0,306 = 0,536 г/г,

а для активного ила

а= 0,92·0,323 +0,62·0,065 +0,34·0,494 = 0,505 г/г.

Оценивая данные анализа и результаты nодсчета, можно видеть,

что химический состав осадка из nервичных отстойников заметно

отличается от состава активного ила меньшим содержанием белко­ nоnодобных веществ н большим углеводоnодобных. Это закономер­ но, так как в иле находится огромное число микроорганизмов, обус­ ловливающих повышенное содержание в нем белковоnодобных веществ и углеводаподобных (растительные остатки, бумага, раз­

дробленное тряпье и т. n.), которые в значительной мере улавлива­

ются в nервичных отстойниках.

Можно также отметить, что в беззольном веществе осадка со­

держание газообразующих комnонентов (т. е. сумма ж+б+у) со­

ставляет 83 %, а ила - 88,2 %. Следовательно, в nервом случае

на лигнино-гумусовый комnлекс веществ, не образующих газа nри

брожении, nриходится 17 %. а во втором- 11,8 %.

Пример 6.6. Сравнить nолученные результаты, если nредел сбра­

живания по данным химического анализа осадков из nервичных

отстойников равен 58, а для ила- 46 %. В nервом метантенке

сбраживается только осадок нз nервичных отстойников, а во вто­

ром -смесь осадка и ила в соотношении к беззольному веществу

0,5 : 1. Распад беззольного вещества, подсчитанный по выходу газа,

в nервом метантенке составляет 44 %, а во втором - 36 %.

Решение. Сравнить результаты nрименительно к условиям дан­

ной задачиэто значит определить глубину или стеnень сбражи­

вания осадков в двух метантенках аналогично тому, как оценива­

ется, наnример, степень очистки сточной воды, т. е. в nроцентах по отношению к начальному (или максимально возможному) коли­

честву.

В первом метантенке, где сбраживается только осадок, nолуче­ на степень его обработки, равная 75 % теоретически возможной:

%.

Во втором метантенке сбраживается смесь осадка и ила. Предел сбраживания смеси асм определяется как среднеарифметическое:

йсм = (58·0,5) + (46·1)/(0,5 + 1) = 48%.

Степень обработки смеси (или глубина сбраJКнвання) равна:

(36: 48) 100=75 %.

Таким образом, оба метантенка обесnечивают одинаковую сте­ nень обработки осадков, хотя количество газов, образующнхся в

двух сооружениях, может оказаться заметно различным.

234

Пример 6.7. Определить удельный расход		промывной		воды q,
если удельное сопротивление г подаваемоrо на		вакуум-фильтрацию
сброженного осадка составляет 2-1014 см/г, а		на брожение смеси
ила и осадка -	3 · 1QIO см/г.
Решение. Удельный расход промывнон воды для			осадка
q = lg (r·1Q-10)- 1,8 = tg (2·1014. 10-10) - 1,8 =			2,5 м3 /мэ,
а для смеси ила и осадка
q = Jg (З-!01° ·10-10} - J, 8 = 4,5		м3 /м3 ,
Пример 6.8.	Рассчитать, какое коли<1ество	реагентов		потребу­

ется для обработки осадков сnособом вакуум-фильтрации. Для этой

цели используют FeCI 3 11 Са (ОН) 2 с активностью этих веществ со­

ответственно 95 и 40 %. Установ:1ено, что необходимая доза Fе2Оз

составляет 3,5 %. СаО- !2 %.

Решение. Пересчитаем дозу с Fе2Оз на FeCI 3 н с СаО на Са(ОН)2.

Определим необходимую дозу FeC\ 3. В молекуле Fе2Оз имеются

два атома железа, на долю которых приходится 70 % молекулярноii

массы Fe20 3. Если доза Fez()3~3,5 %. то на до.1ю железа приходится
3,5 · 0,7=2,45 %. В FeCI 3 на 56 r железа приходится						162,5 r		соли,
или на 1 ч. железа по массе- 2,9 ч. соли. При nотребности							в	желе­
зе 2,45 % потребность	н соли	FeC\ 3 составит		2,45 · 2,9 = 7,1 %.					Пс.­
скольку исследуемое	вещество	имеет	активность		95 %,		то		для
обеспечения нужного	количества активного реагента					nотребуется
соли 7,1: 0,95=7,5 о/о.
Определим необходимую дозу Са(ОН)2• В составе этого									ве­
щества на долю СаО приходится по массе 73,7 %. или, что то									же,
на 1 ч. СаО требуется 1,36 ч.		Са(ОН) 2• При		дозе		СаО,	равной
12%. требуемая доза	Са(ОН) 2, следовательно, составит						12·1,36=
= 16,3 %. Поскольку активная		известь	составляет		всего		40 %,		то

для обеспечения достаточной дозы по активному продукту необхо­ димая доза Са(ОН) 2 будет: 16,3: 0,4=-40,8 %.

Окончательно получим, что для обработки 1 кг сухого вещества

осадков нужно взять 75 г хлорного железа н 408 г гашенон извести.

Пример 6.9. Проанализировать данные о работе вакуум-фильтра БОУ-40, если за 2500 ч его эксплуатации на nромывку было подано

80 000	м3	осадков	влажностью 96,8 %. Получено после		промывки
42 000	м3	осадков	влажностью 95 %,	а обезвоженного	осадка-
12 650 м3		влажностью 80 %. Использованы реагенты: хлорное желе­
зо с дозой 4 о/о и			гашеная известь с дозой 25 % по товарным про­
дуктам. Удельный			расход промывной	воды составляет 4	м3/м3•

Решение. На промывку подано сухого вещества 80 000-3,2/100=

=2560 т. После промывки и уплотнения сухого вещества			лолучено
42 000·5/100~2100	т. Потеря сухого вещества	осадка со сливной
водой 2560-2100=460 т.			80 000 · 4-
В уплотнитель	было подано смеси по	объему
=320 000 м3 •

Если удалено в виде осадка 42 000 мэ, то объем сливной воды

составит 320 000-42 000=278 000 м3.

Концентрация взвешенных веществ в сливной воде (460·1000)/

/278 000= 1654 мr/л.

По сухому веществу подано реагентов: хлорного железа

2100·0,04=84 т, гашеной извести 2100·0,25-525, всего 84+525= =609 т.

235

Значительная часть добавляемых реагентов оказывается	в воде
в нерастворенном виде. Этообраэующийся гидроксид	железа,
практически нерветворимый в воде, до 80 % добавляемой	извести

в связи с ее малой растворимостью и до 5-10% инородных веществ. Учет всех этих компонентов прямым способоы может быть выполнен

лншь ориентировочно, но такой подсчет показывает, что 70-80 %

массы реагентов добавляется к сухому веществу осадков.

После филырацни получено сухого вещества (12 650·20)/100= = 2530 т. Поскольку в осадке сухого вещества было 2100 т, то до­

полннтельные 430 т могут быть отнесены за счет реагентов.

Производительность вакуум-фильтра			по сухому веществу при
площади поверхности фи.%тра 40 м2 (с		учетом		реагентов) составит
(2530·1000)/(2500·40) =25,3	кг/(ч·м2 ),	а	без	учета реагентов-
21 кг/(ч-м2).
Пример 6.10. Рассчитать,	какая часть		ила	по объему удалпется

в виде фугата, и определить качество фугата, если на центрифуги­

рование подается ил	влажностью 96,8 %. Влажность обезвожен­
ного ила 80 %,	эффективность	задержания	взвешенных ве­
ществ 28 %.
Решение. В 1 м3	исходного ила	было 32 кг	сухого вещества

(влажность ила 96,8 %). В виде обезвоженного ила получено сухого

вещества 32·0,28=8,96 кг/м3• Объем этого ила при его	влажности
80 %, т. е. содержании сухого вещества 200 кг/мЗ,	составляет
8,96/200 = 0,0488 м3jм3 .

Если с 1 м3 обрабатываемого ила получается 0,0488 м3 обезво­ женного продукта, то фугата nолучится 0,9552 м3/м3, что составляет 95,5 % первоначального объема ила. В полученном фугате имеется сухого вещества 32-8,96=23,04 кг/м3• Концентрация фугата по взвешенным веществам составит 23,04/0,9552=24,1 кг/м3, или 24,1 r/л.

При концентрации сухого		вещества в фугате	24,1	г/л его	влаж­
ность составляет 97,6 %.
В	результате центрифугирования получилось по объему				более
95 %	фугата от расхода	отработанного ила	с	качеством,	nрак­

тически близким к исходному илу. Влажность фугата всего

на 0,8 % выше влажности ила, поданного на центрифугиро­

вание.

В схеме сооружений должна быть предусмотрена система обра­

ботки или исnользования фугата.

Пример 6.11. Определить влажность осадка после удаления ило·

вой воды, если на иловые площадки с поверхностным отводом воды

подан осадок влажностью 97,4 %. После отстаивания удалена ило­

вая вода в объеме 50 °k первоначального объема осадков с кон­ центрацией взвешенных веществ в ней 1 г/л. Расчет следует выnол­

нить nрименительно к 1 л осадка.

Pemeнue. При влажности осадка 97,4% содержание сухого ве­ щества составляет 26 г/л. После удаления отстоявшейся воды объем осадка уменьшнлся в 2 раза, т. е. стал равным 0,5 л. Удалено ило­ вой воды также 0,5 л с содержанием в ней сухого вещества 0,5 г.

Следовательно,	в 0,5 л	осадка осталось сухого	вещества 25,5 г, а
в пересчете на	1 л- 51	г/л. При концентрации	сухого вещества

5I r/л влажность осадка составит 94,9 %.

Пример 6.12. Расчетный расход очистных сооружений полной

биологической очистки Q=20 000 м3/сут, очищенная вода имеет

БПК20=20 мг/л. Рассчитать илауплотнители для уплотнения избы­

точного активного ила.

236

Решение. Для данных условий прирост активного и.1а составит

Р=200 г/м3 [10, табл. 4.59]. При kmax= 1,2

Ртах= 1,2·200 = 240 г/м3 •

Максимальный nриток избыточного активного ила

Чтах = 240·20 000/(20 000· 24) = 10 м3 /ч.

Предnолагаем, что будут nрименены два илауплотнителя вер­

тикального типа. Согласно табл. 58 СНиП 2.04.03-85 и табл. 4.\30

[10] приннмаем продолжительность					уnлотнения				t= 10	ч, скорость
v=0,07 мм/с, влажность исходного					ила W1 =99,2 %. уплотненного
W2=98 %. Высота проточной части h=3,6·0,07·10=2,52 м.
Максимальный	расход		жидкости,			отделяемой			nри	уплотнении
ила,
qж =	10 (99,2- 98)/(10098) = 6 мз/ч.
Полезная nлощадь илоуплотнителя
	fпол = 6/{3,6·0,07) = 23,81 м2 •
Площадь поnеречного сечения центральной трубы {тр= I0/(3600X
Х 0,1) = 0,0277 м2 ~ 0,03		м2.	Общая nлощадь илауnлотнителя Fобщ=
=23,81 +0,03=23,84 м2,		Диаметр одного илауnлотнителя
	D =	'1	f	4 · 23,84		=	3 •9	м
		v		3,14·2				.
Принимаем к установке два илоуплотнителя. Объем иловой ча­
сти илауплотнителя
Vил = 10			100-99,2			10
			100	_		- - = 20 м3			•
				98		2

Пример 6.13. Расчетный расход очистных сооружений полной биологической очистки Q=250 000 м3/сут, очищенная сточная вода

имеет БПК2о=25 мr/л. Рассчитать илоуnлотнители.

Решение. Прирост активного ила Р=220 г/м3 [10, табл. 4.59},

тогда, принимая kmax= 1,3,

Ртах= 1,3Р = 1,3·220 = 260 г/м3 •

Максимальный приток избыточного активного ила nри С=20 г/л

Чтах = 260· 250 000/(24· 20 000) = 135 м3 /<У,

Предnолагаем, что будут использованы два радиальных ила­

уплотнителя.

Согласно СНиП 2.04.03-85 при С=20 г/л принимаем расчетную нагрузку на nлощадь зеркала уплотнителя Чс ,.,0,3 м3/(м2 • ч) [1 0). Полезная площадь поnеречного сечения радиальных илауплотните­

лей

Fпon = 135/0,3 = 450 мz.

Днаметр радиального илауплотнителя определяется так же,

как н у вертикального илоуплотнителя:

V4·450

D= -- = 16 9 м

3,14·2 ' •

237

Принимаем к установке два типовых радиальных илауплотни­ теля диаметром D= 18 м (один рабочю"1 и один резервный).

Необходимая высота рабочей зоны илауплотнителя при продол­ жительности уплотнения 9 ч flO] составит Н=0,3·9=2,7 м.

Общая высота илауплотнителя при использовании илоскреба Нобщ=2,7+0,3+0,1=3,1 М.

Пример 6.14. Рассчитать сушилку с фонтанирующим слоем. Расход уплотненной смеси осадков Q1=5,5 м3/сут при влажности В1 = 92 % и количестве секций п.= 13. При расчете сушилки исполь­

зуем результаты исследований данного аппарата: влажность сухого

осадка	В2=8 %,	напряжение	по	влаге		в	объеме	сушилки А1=
= 100	кг/(м3 ·ч),	напряжение	по	влаге		на	площадь	неnодвижного
слоя (сухого осадка) 615 кг/(м2 • ч),					удельное количество затрачивае­
мой теплоты Qт=4590 кДж/кг.
Решение. Расход сухого осадка
Qc.o = Q1 (100- 8 1)/(100- 8 2)					= 5,5 (10092) /(100- 8) =
		=	0,478 т/сут.

Расход испаряемой влаги

QI'I.B = QlQc.o = 5,5-0,478 = 5,02 т/сут.

При равномерной в течение суток nодаче уnлотненного осадка в сушилку его расход будет:

Qy.o = 5,5·1000/24 = 229 кr/ч.

Расход исnаряемой воды

Q~.в = 5,02·1000/24 = 209 кг/ч.

Объем сушилки

Vc = Qи.8/Ai = 209/100 = 2,09 м3 •

Площадь плотного слоя сухого осадка

Fп.с = Vc!A, = 2,09·100/615 = 0,34 м2 •

Диаметр сушилки

d1 = Vo,34·4/3,14 = 0,658 м.

Высоту плотиого слоя сухого осадка hп.о рекомендуется nрини­

мать 0,2 м. Наклон образующей конического днища к горизонту 70°. Обозначая диаметр нижнего основания усеченного конуса су­

шилки d 1, заnишем: d2-d,=2x; x=hn.c/tg 70°; х=0,2/2,747=0,081,

тогда

dl = 0,658- 2·0,081 = 0,496 м.

Площадь нижнего основания

Fд = 3,14·0,4968/4 = 0,193 м2.

Диаметр трубы отбора сухого осадка dз=0,25 м, т. е. площадь сечения этой трубы fтр=0,049 м2• Площадь нижнего основания­

площадь газораспределительной решетки

Fp = fдFтр = 0,193-0,049 = 0,144 м2.

Приннмаем живое сечение решетки равным 0,5. Тогда fж.с=0,144/0,5=0,072 м2 •

!38

Расход теплоносителя

Qтн = Qи'.в nв = 209·13 = 2717 кr/ч,

или, принимая плотность теплоносителя 1,205 кг/м3,

Q~н=2717/1,205=2255 м3/ч(О,626 мз/с).

Скорость движения теплоносителя при проходе через решетку

v = Qт'нiFж. с = 0,626/0,072 = 8,69 м/с.

В качестве теплоносителя используют дымовые газы котельной, разбавленные воздухом до температуры 400 °С. Для преодоления

сопротивлений в газовых коммуникациях устанавливают последова· тельно два дымососа Д-8.

Диаметр цилиндрической части сушилки принимаем dц= 1,3 м, Площадь цилиндра

Fц= nd~/4= 3,14·1,3214= 1,327 м!.

Высота усеченного конуса днища
Ну.н = (dy- d1) tg 70°/2 = (1,3-0,496) 2,747/2 = 1,1						м.
Объем усеченного конуса
Vу.н= 11~у.11		[( ~ц у+(~i у+(d2~~i )] =
= 3,14·1,1	[(Q)'(0,496 )'			+	1,3·0,496] =о1742	мз.
3	2	+	2		2·2

Высота цилиндрической части сушилки

Н= (Vc- Vу.н)/Fц = (2,09- О, 742)/1,327 ~ 1,02.

Примимаем одну рабочую и одну резервную сушилки.

Пример 6.15. Рассчитать экспериментальную установку тепловой

обработки	осадков сточных вод производительностью 120 м3/сут,
принимая:	температуру обработки осадков 200 °С, продолжитель·

ность обработки осадков в реакторе 1,5 ч, рабочее давление в реак­ торе 1,8 МПа, период уплотнения обработанного осадка 3 ч, про·

изводительность вакуум-фильтра при обезвоживании обработанного и уплотненного осадка 30 кr/(м2·ч).

Решение. Обработка осадка принимается в такой последователь­ ности. Осадок из первичных отстойников (рис. 6.4) пропускают че·

рез дробилку и вместе с активным илом подают в приемный резер·

вуар насосной станции 3. Затем через теплообменник смесь осадка и ила поступает на обработку в реактор, куда одновременно пода· ется пар от источника теплоснабжения. Обработанный осадок из реактора проходит через теплообменник и редукционный I{лапан в уплотнитель осадка. Уплотненный осадок подается в накопитель осадка и насосной станциеil 10 направляется на обезвоживание, ко­

торое производится на вакуум-фильтре или на иловой площадке.

Кек, снимаемый с вакуум-фильтра, подается в бункер или на склад

осадка. Вода, выделившаяся в процессе уплотнения, отводится на сооружения биологической очистки. Из реактора образующиеся га•

зы отводятся в систему газоудаления.

239

Р11с. 6.4. Схема установки тепловой обработки осадков сто•tных вод

1 - дробилка; 2 - прнемиыll резервуар; 3, 10- насосные станции; 4 - тепло·

обменник; 5 - реактор; б- котельная; 7 - редукционный клапан; 8 - уплат· питель осадка; 9 - накопитель осадка; 11- вакуум-фильтр; 12- иловые пло­

щадки; 13- бункер; 14- склад осадка; 15- система газаудаления

Осадок из первичных отстойников и избыточный активный ил nодаются по самостоятельным трубопроводам. Расчетный расход

смеси осадка и ила равен 5 м3/ч при исходной влажности сырого осадка 94 % и избыточного активного ила 97 %. Объем nриемнога

резервуара nринимается равным 9 мз из учета 1,5-ч хранения осадка. Для теплового расчета теплообменного аппарата, предназначен­

ного для nредварительного нагревания осадков, nоступающих в ре­

актор, принимают следующие nараметры:					Т1 =200 остемnература
теnлоносителя на входе				в теnлообменник;	t 1 = 12 остемnература
осадков	на	входе в	теnлообменник; Т2=50°С- температура тепло­
носителя	на	выходе	из	теплообменника;	t2= 150 °С- температура
осадков	на	выходе	нз теплообменника; р= 1,8 МПарабочее дав­

ление в теплообменнике. По технологическим соображениям прини­

мается противсточная схема движения греющего н нагреваемого

осадков -труба в трубе: днаметр внутренней трубы 80 мм, наруж­ ной-150 мм.

Площадь поверхности нагрева теплообмениого аппарата, м2,

F = Q (Ысрk),

где Q- теплопроиэводнтельность аппарата, Дж/ч; k -коэффициент

теплопередачи, Дж/(ч· м2); Ыер -средняя разность температур

греющего н нагреваемого осадков, град.

Расход теплоты на нагревание осадков

Q = cG (12 -		t1) = 4,2.5000 (15012) = 2,9·106			кДж,
где 0=5000 л- количество			подогреваемого осадка		в	1	ч; с-
теплоемкость осадка, равная 4,2 кДж/(кr·К).
Средняя разность температур
(Ti- 12)	-	(Т2- /1)	(200150)- (5012)			=	44 ос.
МсР= ~-"----'"'--__..:.-=--""-			3	200-150
2,31gTl-t2
	Tz- tl		2 '	Ig 50-12

240

Если принять k=2100 кДж/(м2 ·К), то необходимая площадь nоверхности нагрева

F = 2,9·10'/{2100·44) = 31,4 м'.

Длина секции составляет 4 м, при этом площадь поверхности нагрева одной секции равна 1,12 м2• Число труб n=31,4/1,12=28.

По условиям компоновки к установке принимается 30 секций,

при этом площадь поверхности нагрева равна 33,6 м2.

Реактор предназначен для подогревания осадков при заданной температуре. Продолжительность их обработки 1,5 ч. Необходимый

рабочий объем реактора равен 7,5 м3•		Объем реактора		с	учетом
использования части объема	под выделившийся		газ	составляет
10 м3•
К установке приняты два	реактора	КОСП-IСО	(один		рабочий

и один резервный) диаметром 1400 мм, рабочим объемом 10 м3 н рабочим давлением 1,8 МПа; материал реакторасталь марки 20.

Уплотнитель предназначен для предварительного обезвоживания осадков, подвергнутых тепловой обработке. Уплотнение осадка про­

изводится в течение 3 ч. При этом выделяется до 30% воды от

первоначального объема осадка. Рабочий объем уплотнителя у=

=5·3= 15 м3• Принимаем диам·етр уплотнителя 2,5 м, площадь

зеркала воды 4,9 м2, рабочую глубину 3,1 м.

На вакуум-фильтр, nредназначенный для обезвоживания осадков,

подвергнутых тепловой обработке и уплотнению, осадок подают

с помощью плунжерного насоса по трубопроводу d= 150 мм. Расчет­ ный расход уплотненного осадка, подаваемого на один вакуум­

фильтр, Qрасч=2,5 м3/ч при влажности его 94 %. Период работы

вакуум-фильтра 16 ч в сутки. На основании экспериментальных дан­ ных производительность прииимается равной 30 кг/м2 в 1 ч. Ре­ комендуется принять к установке два ваукум-фильтра БОУ-5-1,75.

На иловую площадку подается осадок, подвергнутый тепловой обработке. В этот период вакуум-фильтр не работает. Осадок пода­

ется с помощью плунжерного насоса по трубопроводу диаметром

100 мм. Расчетный объем осадка по технологическим соображениям

принимается равным 60 м3/сут, или 21 900 м3/год, при исходной

влажности уплотненного осадка 94 %. Предполагается, что полови­

на осадка, nрошедшего тепловую обработку, направляется на ило­

вую площадку. Лабораторными опытами установлено, что осадок после тепловой обработки хорошо отдает влагу, и поэтому годовая

нагрузка на иловые площадки может быть припята 5 м3/(м2·год).

Тогда необходимая площадь иловых площадок составит 21 900/5= =4300 м1. Принимаем размер одной карты 43XIO м. Общее число

карт 10.

Склад обезвоженного осадка предназначен для открытого хра­

нения осадка, подвергнутого тепловой обработке и механическому

обезвоживанию. Влажность кека, снимаемого с вакуум-фильтра,

75 %. При дальнейшей сушке в естественных условиях его влажность

в течение 2 мес. снижается до 20-25 %.

При расчете теплообменника припята разность температур осадка, поступающего в реактор и выходящего из него, 50 ос. Тем­

пература осадка	в реакторе составляет примерно 200 ос при рабо­
чем давлении 1,8	МПа. С учетом потерь напора необходимое давле­

ние пара на выходе из котельной принимается равным 2 МПа. Количество теплоты. необходимое для нагревания поступающего в реактор осадка, кДж/ч, для 5 м3/ч осадка составляет Q=

= 1·5000 (200-150) = 1 046 500 кДж/ч.

241

При давлении пара 2 МПа энтальпня равна 2589 кДж/кг. Рас­

ход пара	для	нагревания	1 мэ осадка	1 046 500/2589=404 кг/ч.
С учетом	25%	теплопотерь	расход пара	будет равен: 404-25/100=

= 101 кг, следовательно, расход пара на нагревание 5 м3/ч осадка

составит 500 кг/ч. Таким образом, суточное потребление пара на один реактор будет равняться 12 т.

Пример. 6.16. Рассчиrать флотационныii илауплотнитель nри

следующих исходных данных: расход ила V= 1000 м3/сут, началь­ ная концентрация активного ила Со=4,5 кг/м3 •

Решение. При рециркуляции ила во флотаторе количество су­ хого вещества Исух=Со V=4,5·1000-450 кг.

Согласно рекомендациям принимаем: давление воздуха р= =0,4 МПа, степень насыщения воздухом fв=0,6, температура t=

= 15 °С, рабочая глубина флотатора h= 1,4 м, что соответствует

гидростатическому давлению 0,09 МПа. Рабочее давление воздуха Ра=0,4+0,09=0,49 МПа.

Объем растворимого			воздуха		q~, освободивщегося		при сниже­
нии давления с 0,49		до 0,1 МПа,			оnределяем	по номограмме (рис.
6.5) q~ =100-20=80 см3/л. Тогда					q0=q~fн=80·0,6=48		смз/л.
Необходимое содержание воздуха в иловой смеси находим по
формуле (6.41):
	1 4• 48 (О 6• 4 9 - 1)					мЗfмЗ.
	Wp=	>	s'	~	=0,03
		4,	·1
Подставляя значение			Wp	из уравнения (6.40), находим объем
рециркуляционного потока, насыщенного воздухом:
Vп =	Wp VC0			0,03· 1000·4,5		= 1250 м3 /сут.
	hBp Uн Ра- 1)
			1 ,4·48 (0,6-4,9- 1)
Общий расход, поступающий во флотатор,
	Q = V + Vп = 1000 + 1250 = 2250					м3 /сут,

или, при равномерном поступлении ила по часам суток, 94 м3/ч.

Рис. 6.5. Растворимость

воsдуха в активном ""'е

в зависимости от давllе­ нив н темnературы

0,2	0,5 р, мпа

242

Принимаем, что при \О-мин разрежении высота флотируемоrо

слоя составляет 77 %, а слоя разреженного осадка- 23 %. тогда

гидравлическая нагрузка

Q'=0,23·1,4110=0,00332 мЗf(м2 -мнн), или 1,93 мЗf(м2·ч).

Площадь флотатора

F = QIQ' = 94/1,93 = 49 м~.

Объем флопtруемоrо слоя

Vф=F/1=49-1,4=69 мз.

При непосредственном насыщении ила воздухом (без рецирку­

ляции ила) из формулы (6.41) определяем необходимое давление

воздуха

0,03 = 1,4·48 (О,бра- 1)/(4,5-1000);		Ра = 0,57 МПа.
Площадь флотатора
F = V /(24Q') =	1000/(24·1 ,93) =	22	м2,
Сравнивая рассмотренные	варианты, можно		отметить, что по

nервому варианту необходимая nлощадь флотатора nочти в 2 раза

больше, чем	по второму (49 и 22 м2 ),	но необходимое давление на­
сыщения воздухом во втором варианте выше (0,57 и 0,49			МПа).
Пример	6.17. Произвести расчет	вакуум-фильтров и	барабан­

ной сушилки для обезвоживания и сушки сброженной смеси осадка

и активного ила. Расход			сырого	осадка влажностью		W1 = 93 % нз
nервичных		отстойников Q1= 250		м3/сут,	расход избыточного		актив­
ного	ила	влажностью	W2 -97 %,		Q2 =420 м3	/сут.	Удель­
ное	сопротивление осадка		первичных		отстойников	220·1010 см/г,

щелочность 25 мr-экв/л, удельное сопротивление уплотненного актив­ ного ила 2200· 1010 см/г, щелочность 12 мг-экв/л.

Решение. Влажность смеси осадка и активного ила оnределяем

по формуле (6.42):
	Wсм= \00- -Q;:;1.o_,_(_ot _o_-_W~1>_+.:.......:Q""'2.о.<1_о_о_-_w_:2.:....>
		Qi+Q.
	= 100250·7 + 420·3			= 95 5%
		250+ 420		' •
Щелочиость смеси находим по формуле (6.44):
	250· 25 +	420·12		16,85 мг-экв/л.
	Щсм =	=
	250 + 420
Удельное сопротивление смеси вычисляем по зависимости						(6.43):
RСМ =	220·\Q-10, 250·7 + 2200· Ю-10,420-3
	(250 + 420) (10095,5)			= 1047· 10-10		СМ/Г.
Дозу извести (по СаО) оnределяем по формуле (6.45):
	,/'	.. ('	95 5·0 01685		)
Д=0,25 ( V\047-\01		Э+v	1	~_' S,S	=9%.
				9
Доза	хлорного железа	составляет	3 % массы		сухого вещества

243

смеси. Количество сухого вещества обезвоженного осадка в 1 сут определяется по известной зависимости

Р1 = (Ql + Q2) (100- Wсм)/100 = (250 + 420) (100- - 95,5)/100 = 35,5 т.

Удельное сопротивление скоагулированного осадка r=28 см/г,

а при вакууме 350·133,322=46662 Па R=28·46662/500=19,6 см/г.

При этом удельном сопротивлении осадка продолжительность одно·

го оборота барабана равна 3 мин.
Принимая влажность кека			W.. =80 %, по формуле			(6.46) опре­
делим nроизводительность вакуум-фильтра в 1 ч:
-	100-80	.. 1 1·80·350 (10095,5)		-		2
П-	0 ' 24 95,5-80	V	1·3·19,6	-	19	•7 кг/м·

При работе вакуум-фильтров 24 ч в сутки необходимая площадь поверхности фильтров составит 70,8 м2• Примимаем три рабочих и один резервный вакуум-фильтр тиnа БОУ с площадью поверхности фильтрования 20 м2 каждый.

Количество осадка, обезвоженного на вакуум-фильтрах в 1 сут,

составит:

Qoc= (Qi+Q3) (	100-Wсм)	=670		100-99,5				=!50 мз.
	IOO-Wн			100		_	80
Принимаем, что в барабанной		сушилке			осадок			подеушивается
до влажности 30 %. Таким образом, в сутки						из	осадка удаляется
107 мэ воды, или 4,46 м3/ч. Нагрузка			по	испаряемой влаге на 1 м3
объема барабана составляет 60 кг/ч.		1
Удельный расход	теплоты на		кг	испаряемой				влаги равен
4943 кДж. Тогда расход теплоты		в	сутки		будет:			107 000·4943=
=4491·10~ кДж.

Количество термически высушенного осадка составит: 150-107 =

=43 т в 1 сут.

Пример 6.18. Рассчитать центрифуги для обезвоживания сырого осадка первичных отстойников и избыточного активного ила из вто­

ричных отстойников. По схеме фугат при обезвоживании осадка направляется в первичные отстойники, а фугат при центрифугиро­

вании	активного ила- в аэротенки.		Производительность станции
Q=30 000 м3/сут. Концентрация взвешенных веществ в сточной жид·
кости	С1=200	мг/л. Эффект осветления в первнчных отстойниках
50%. На 1 м3		сточных вод прирост	активного ила составляет Си=
... JQQ	г/сут.

Решение. Определим коэффициент выноса взвешенных веществ

из первичных отстойников

k = 1 - Э0с/100 = 1-50/100 = 0,5.

Принимая эффективность задержания сухого вещества в цент­

рифуге 55%, определим коэффициент выноса m= 1-Э/100= 1-55/

/100=0,45.

Увеличение концентрации взвешенных веществ при подаче фу­ гата перед первичными отстойниками определим по формуле (6.49):

С	п.ф	= 200 + 200 ' 0 •45 (1	- 0 ' 5) = 258 г/м3,
		1-0,45 (1	- 0,5)

244

Объем сырого осадка влажностью 95 %, задержанного в пер·

вичных отстойниках,

V =	Сп.Ф QЭoc·IOO	258·30 000· 50·100
	1000·1000·100 (10095)	1000· 1000· 100·5 = 77 •4	мз/сут.

Принимая эффективность задержания сухого вещества 55 %при

центрифугировании осадка первичиых отстойников и влажность ке­

ка 70 %. определим его объем
v -		77,4(100-95) 100·55		- 709 м3
к	-	100 (10070) 100		- '	•
Плотность кека Рк=0,85, поэтому масса кека
		М= Vн Рк = 7 ,09·0,85 = 6,03 т.
Определим	коэффициент		прироста активного		ила (прирост его
массы)
		К= Сп.Ф/С1 = 258/200 =		1,29;
М11	=	С11 QK	100·30 000·1 ,29 = 3 87
		1000·1000	1000·1000		'
Считая эффективность задержания сухого вещества активного
ила на центрифугах 20% и			влажность кека 70 %, получим массу
ила и его объем, подаваемый на центрифуги:
М1 = Ми·\00/Э = 3,87·100/20 = 19,35 т;
V1 = М1• 100/(100- Wи) = 19,35·100/(10097) = 645						м3 •
К установке принимаем центрифуги ОГШ-50К-4, имеющие про­
изводительность		14 м3/ч. Тогда число рабочих			центрифуг	n=645/

/(14·24) =2. Кроме того, имеются две резервные центрифуги.

Пример 6.19. Рассчитать установку по сушке осадков городских сточных вод под вакуумом. Производительность очистной станции

40 000 м3/сут. На станции образуется ежесуточно 150 м3 сырого осадка и 250 м3 избыточного уплотненного активного ила. Влаж­ ность сырого осадка 93 %, а уплотненного ила Wм=97 %. Активный

ил nеред сушкой nодается на центрифуги, где его влажность снижа­

ется до Wc=93 %. Температура пара 160°С. Влажность осадка nосле сушки W2 =35 %.

Решение. Объем активного ила в 1 сут после центрифугирования

	V	_	Vил (100- Wи) _	250 (10097)	_	107	мз
	ил.ц-		100-Wc -	100-93	-		'
	По формуле		(6.50) определим объем испаряемой			влаги в 1 сут:

W = Q(l- IOO-W1) = (150 + 107) (1- ~~~-:) = 228,73 м3•
100-W2	1 -
На станции устанавливаем	вакуум-сушилку ВГСУ-3000, имею­

щую рабочий объем барабана 30 м3 и производительность по испа­ ряемой влаге 3960 кг/ч. Напомним, что за 1 цикл в аппарате обра­

батывается объем осадка, равный тройному рабочему объему аппа­ рата, который равен половине его геометрического объема.

По формуле (6.51) определим объем осадка, обрабатываемого

245

за J цикл сушки:

Qц = 3-30/2 = 45 мз.

Количество воды, выпариваемой из осадка за J цикл, подсчи·

тываем по формуле (6.52):

wц = 45 000	100-93)	= 40 200 кг.
	( 1 - 100 - 35

По формуле (6.53) находим количество циклоn, необходимое

для испарения воды из суточного расхода осадка:

пц = 228 730/40 200 = 5,68.

Продолжительность цикла вакуум-сушки n одном аппарате определяем по формуле (6.54):

't= 40 200/3960 = 10 ч.

Количество циклов работы апарата в сутки

n1 = 24/'t = 24/10 = 2,4.

Необходимое число сушилок

n = nцln1 = 5,68/2,4 = 2,37.

Принимаем три рабочих и один резервный аnпараты. Необходимый расход пара

D1 = 1,41\7/Т = 1,4-228 730/24 = 13,3 т/ч.

Пример 6.20*. Подсчитать расnад по газу Pr и по беззольному веществу Рбеэ, если загружаемый в метантенк осадок имеет влаж­ ность 96 %, зольность 25 %. а сброженныйсоответственно 97,5 и 38 %. Удельный выход газа составляет 12 м3/м3 ; nлотность газа- 1,02 кг/м3 (nлотность, nодсчитана по результатам химического ана­

лиза брожения). Оnределить также, какая часть расnавшеrося ве·

щества nереходит в газ и какая- в иловую воду.

Решение. Подсчитаем расnад по беззольному веществу исходя

из данных измерения влажности и зольности осадков в nроцессе

брожения. При подсчетах плотиость осадков до и после брожения

принимаем равной 1 кг/л.

В исходном осадке количество сухого вещества было 40 кг, а

беззольного: 40(1-0,25) =30 кг. В сброженном осадке осталось су­ хого вещества 25 кг, а беззо.~ьного- 62% сухого, или 25(1-0,38) =

=15,5 кг.

Поскольку в nроцессе брожения объем осадка не изменяется, то

количество расnавшегося беззольного вещества можно определить

по разности 30-15,5= 14,5 кг, откуда распад по убыли беззольного

вещества оказывается равным:

р = 14,5/30 = 0,483, или 48,3%.

Подсчитаем теnерь расnад по газу. В процессе сбраживания выделилось 12 м3 газа с 1 м3 загружаемого осадка. Масса выде.1ИВ­ шегося газа 12·1,02= 12,2 кг. Распад по газу, т. е. отношение массы

* Примеры 6.20-6.25 составлены канд. техн, наук доц. Т. А, Ка·

рюхиной,

246

выделившегося газа к массе загруженного беззольного вещества,

Р,- ( 12,2/30) 100=40 %.

Поскольку с 1 м3 загружаемого осадка расnалось 14,5 кг без­

зольного вещества, а в виде газа nолучено 12,2 кг, то 2,3 кг рас­ лавшихся веществ перешло в иловую воду. В процентнам отношении sто pacn ределение составляет соответственно 83 и 17 %.

Если фиксируется соотношение PGeз>Pr, это свидетельствует о глубоко прошедшем процессе сбраживания, когда после выделения

основной массы газа дальиеншее брожение сопровождается выде­

лением продуктов распада практически только в иловую воду.

Пример 6.21. Оценить работу метантенков, если анализ иловой

жидкости дал результаты по содержанию жирных кислот в одном

метантенке 33 мг-экв/л и щелочности 42 мг-экв/л, а в другомсо­

ответственно 8 и 92 мг-экв/л. Газы брожения в nервом метантенке

имеют состав СН4-25 %, H:r-29 %, CO:r-45 %, N-1 %. а во вто­

ромсоответственно 65, 1, 33 и 1 %.

Решение. В составе газов первого метантенка мало проuентное содержание метана и в больших количествах присутствуют ко~о!По­

ненты первой, кислой фазы броженияднокснда углерода и водо­

рода, в составе иловой воды этого метантенка содержание жирных кислот превышает предел для нормально работающего сооружения

при одновременно низком запасе щелочности. Все эти показатели

однозначно свидетельствуют о подавлении щелочной фазы брожения

и наличии явных признаков сзакисання:о метантенка.

Для второго метантенка покаэатели по составу воды и газа на­ ходятся в пределах норм стабильно работающего сооружения.

Пример 6.22. Оценить эксплуатационные данные о работе ме­

тантенков, если доза загрузки равна 11 %, влажность загружаемой смеси осадка и ила- 95,5 %, зольность- 28 %. влажность сбро­

женного осадка- 97,1 %. зольность сброженного осадка- 42 %.

Температура брожения 51,5 •с.

Соотношение загружаемого осадка и ила по беззольному веще­

ству равно 1: 1. Газы брожения имеют состав СН4-65 %. Нт-О%,

CO:r-34% и N-1 %. Выход газа составляет 13 м3/м3• В иловой жидкости среднее содержание низших жирных кислот (НЖК) рав­ няется 7,5 мг-экв/л и щелочности- 91 мг-экв/л. Концентрация азота аммонийных солей в иловой воде составляет 845 мг{л.

Решение. Метаитенки работают в термофильном режиме сбра­ живания при температуре бродящей массы 51,5 °С, весьма близкоil:

к оптимальной, которая nринимается 53 °С. Термофильно сброжен­

ные осадки nолностью обезврежены в санитарном отношении. Со­

оружения эксnлуатируются в условиях очень низкой для термо­

фильного режима дозы загрузки, составляющей всего 11 %. тогда

как по нормам nроектирования nри исходной влажности осадков

95,5 % она может быть принята равной 19 %.

Определим глубину проuесса распада органического вещества,

для чего выполним ряд предварительных расчетов.

Доза дбез составляет

дбез= О, 11·45 (1 - 0,28) = 3,56 кг/(м3 ·сут).

В сброженном осадке осталось беззольного вещества:

дбез =О, 11 · 29 ·0 ,58= 1 ,85 кг/)мз · сут).

Расnад по беззольному веществу:

Рбез =(Дбездеб) 100/дбез= (3,56-1 ,85) 100/3,56 = 48,1%.

247

Найдем распад по выходу газа. Плотность газов брожения, найденная по сnравочнику н nодсчитанная как среднеарифметиче­

ская величина, составляет 1,15 кг/м3• При выходе газов 13 м3/м3

загружаемого осадка их вес будет:	13·1,15= 14,9 кг/м3		или в	рас­
чете на 1 м3 объема метаитенка (что	нужно для получения сравни­
мых величин): 14,9·0,11 ... 1,64 кг/(м3	·сут).	Расnад по	газу	Pr=
= 1,64·100/3,56=46,2 %.
Предел сбраживания загружаемой смеси (учитывается по				вы­
ходу газа) при соотношении осадка н ила		по беззольному веществу

1 : 1, асм= (53,6·1+50,5·1)/2=52,1 %.

Стеnень (или глубина) сбраживания осадков, учтенная по вы­

ходу газов, 46,2 · 100/52,1 = 89 %.

Из полученных результатов можно сделать следующий вывод. Метантенки работают с низкими дозами загрузки как по объему,

так и по беззольному веществу. Вследствие этого получены высокие

результаты по степени обработки осадков. Расnад по беззольному

веществу несколько превышает величину Pr, что позволяет говорить

опрактически закончившемся выделении газа (речь идет о таком

газовыделении, которое проходит со скоростями, прнемлемыми в

техническом отношении). Глубина сбраживания осадка составляет 89 %, т. е. до теоретнческн возможного выхода остается недополу­ ченным лишь 11 % количества газа. Состав газов брожения н ило­ вой воды свидетельствует о стабильно идущем nроцессе брожения.

Интересно сравнить также результаты, полученные в эксплуа­

тации, с данными СНиП 2.04.03-85. Согласно этим СНиП, при влажности сырых осадков 95,5 % и Kr=0,27 ожидаемый распад

беззольного вещества, учитываемый по выходу газа, должен соста­

вить:

У= Pr = (асм -Кrд)/100 = 52,1- 0,27·11 = 49,03%.

В нашем случае в натуре мы получили Pr=46,2 %. т. е. ре­ зультат, близкий к тому, который по требованиям СНиП следовало бы nолучить при Д== 11 %. Это означает, что nри той же степени

сбраживания метантеики могли бы обработать осадка больше, чем обработано, т. е. что метантенки заметно недогружены.

Пример 6.23. Определить ожидаемую стеnень сбраживания осад­ ков сточных вод в метантенках по рекомендациям СНиП 2.04.03-85.

Решение. Назовем степенью сбраживания (или глубиной распа да) отношение ожидаемого расnада беззольного вещества у к мак­ симально возможному сбраживанию беззольного вещества а. На­

помним, что по СНиП распад беззольного вещества учитывается по выходу газа. Решим задачу для трех вариантов исходной влажности

осадков, загружаемых в метантенки,- 93, 95 и 97 %.

Примгннтельно к осадкам городских сточных вод справедливо предположить, что nри исходной влажности загружаемой массы

93 % речь может идти об осадке нз первичных отстойников, при влажности 97 %-об активном иле и nри исходной влажности 95 %-

о смеси осадка из первичных отстойников и активного ила. Для этого последнего варианта допустим, что в загружаемой смеси со­ отношение масс беззольного вещества осадка и ила составляет 1 : 1. Тогда по рекомендациям СНиП предел сбраживания осадков

можно принять: для осадка из первичных отстойников 53%. для

активного ила 44 % и для смеси осадка и ила при указанном соот­

ношении количества беззольного вещества 48,5 %.

Рассчитаем теперь стеnень сбраживания для первого случая nри

248

загрузке в метантенк осадка нз первнчных отстойников для мезо·

фильнаго режима. По табл. 59 и 61 СНиП принимаем суточную дозу загрузки по объему Д= 7 % и коэффициент п-1,05. Следова­

тельно, распад беззольного вещества, vчтенный по выходу газа,

составит: у=а-пД=53-1,05·7=45,65 %, а степень сбраживания

у/а=45,65·100/53=81,1 о/о.

Выполненные аналогично расчеты для остальных вариантов

загрузки сведены в табл. 6.5.

Т А 6 Л И Ц Л 6.5. К ПРИМЕРУ 6.23
	Степень сбраживания,		%
Режим сбраживания	осадка пер-	1 смеси осадка	активного
	внчных	и IIJ!a	IIJI8
	отстоАннков
Мезофильный	81 ,1	86,4	90
Термофильный	82,3	88,5	91,5

Анализируя результаты подсчетов, приведеиных в таблице, мож· но сделать вывод о том, что ожидаемая степень обработки раэлич·

ных категорий осадков неодннакова при одном и том же режиме брожения и что ожидаемая степень обработки одного и того же осадка неодинакова для разных режимов сбраживания.

На первый взгляд, разница в цифрах ожидаемой степени обра­

ботки осадков в мезофильных и термофильных условиях ничтожна

(для всех случаев не превышает 2 о/о), однако даже такая незначн­

тельная разница в степени обработки осадка приводит к заметным

изменениям в требуемых объемах метантенков. Убедимся в этом

путем дополнительных расчетов.

Допустим, что при мезофнльном режиме сбраживания требует­

ся получить такую же степень обработки осадка нз первичных от­

стойников, как н при термофильном, т. е. 82,3 о/о. Решив задачу в

обратном порядке, найдем, что доза загрузки в этом случае должна

составлять 5,9 о/о, а не 7 %. как рекомендуется нормами для проек­

тирования. Такое снижение дозы загрузки требует увеличения объ­

емов метантекков на 16% (1-5,9/7=0,16).

Допустим теперь, что такая глубокая обработка осадковна

82,3 % теоретически возможной - не требуется н можно ограни­ читься в термофильном режиме степенью сбраживания на 81,1 о/о. В этом случае допустимая объемная доза загрузки могла бы, по расчету, составить уже 25,9 о/о вместо 22 о/о по рекомендациям СНнП, что дает экономию в объеме метантекков на 18 о/о.

Нетрудно видеть, что если к столь разительным результатам

приводит изменение ожидаемой глубины обработки всего на 82,3- -81,1 = 1,2 %. то требование одинаковой степени сбраживания для

осадков разных категорий приведет к еще более серьезным измене­ ниям расчетных объемов метантенков.

Пример 6.24. Проанализировать данные о работе вакуум-фильт­

ра БОУ-40, если за 2500 ч его эксплуатации на промывку было подано 80 тыс. м3 осадков влажностью 96,8 о/о, получено после про­ мывки 42 тыс. м3 осадков влажностью 95 % и получено обезвожен· наго осадка 12,65 тыс. м3 влажностью 80 %. Использованы реаген­ ты: хлорное железо с дозой 4% и гашеная известь с дозой 25%

249

по товарным продуктам. Удельный расход промывной воды составил

3 м3/м3•

Решение. Выполним предварительные рас•1еты. Сухого вещества nодано на промывку 80-32=2560 т. Получено сухого вещества nосле промывки и уплотнения 42·50=2100 т. Потеря сухого вещества

осадка со сливной водой составила 2560-2100=460 т.

Вуплотнитель было подано смеси по объему (при удельном

расходе	nромывной воды	4 м3/м3 ) 80·4=320 тыс. м3• Если удалено
в виде	осадка 42 тыс. м3,	то объем сливной воды составил 320-

-42=278 тыс. м3• Концентрация взвешенных веществ в сливной во­ де 460/278= 1654 т/тыс-м3 = 1654 мr/л. По сухому веществу подано

реагентов хлорного железа 2100·0,04=84 т; гашеной извести

2100·0,25=525 т; всего реагентов 84+525=609 r.

Значительизя часть добавляемых реагентов оказывается в воде

иперастворенном виде. Этообразующийся гидроксид железа,

практически нерастворимый в воде, до 80 % добавляемой извести, в силу малой ее растворимости, и до 5-10 % инородных веществ.

Учет всех этих компонентов прямым способом может быть выпол­

нен лишь ориентировочно, но даже такой подсчет показывает, что к сухому веществу осадков по массе добавляется реагентов до 7080 %. Более определенный ответ на этот вопрос можно получить

иным путем, при условии достаточно точно налаженного учета объ­

емов осадков и проведения лабораторного контроля качества осад­

ков. Осадок влажностью 80 % еще не рассыпается, он имеет полугу­

стую консистенцию; для такого осадка можно рассчитать количе­

ство сухого вещества исходя из данных по объему и влажносп1

осадка.

Получено сухого вещества после фильтрации 12,65·200=2530 т.

Поскольку в осадке сухого вещества было 2100 т, то дополнитель­

ные 430 т могут быть отнесены за счет реагентов. К сожалению, в

отчетных данных не приведены nоказатели зольности осадков до

и после фильтрации. Столь значительная добавка реагентов должна была повысить зольность осадка на 3-5 %.

Производительность вакуум-фильтра по сухому веществу при

площади поверхности фильтра 40 м2	с	учетом	реагентов составит:
2 530 000/ (2500·40) =25,3 кг/(ч· м2),	а	без	учета реагентов-
21 кг/(ч·м2).

Оценивая полученные результаты, можно отметить, что nри ва­ куум-фильтрации получен осадок удовлетворительного качества по влажности. Производительность аппарата находится в пределах рекомендуемых норм. На обработку осадков затрачено боJ1ьшое ко­ личество реагентов, в общей сложности nорядка 30 % по массе от

массы сухого вещества осадков. Велика потеря сухого вещества осадков (до 20 %) при их промывке и уплотнении. Сливная вода из

илауnлотнителя имеет очень высокую концентрацию загрязнений и

должна быть в силу этого дополнительно обработана. Добавка этой воды в первичные отстойники заметно отражается на работе по­

следних.

При фильтрации образуется большой объем фильтрата. В нашем nримере объем фильтрата составляет более 31 тыс. м3 с учетом воды растворов реагентов. Поскольку фильтрат наnравляется в

уплотнитель, то общее количество сливной воды будет больше, чем это определено первичным расчетом. При фильтрации изменяются физико-химические свойства осадков, в них заметно увеличивается

доля зольных элементов.

250

Пример 6.25. На центрифугирование nодается ил влажностыо

96,8 %. Влажность обезвоженного ила 80 %. эффективность задер·

жания взвешенных вешеств 28 %. Рассчитать, какая часть нла по объему удаляется в виде фуrата. Определить качество фугата.

Решение. В 1 м3	исходного и.1а было сухого вещества 32 кг.
В виде обезвоженного	ила полу11еио сухого вещества 32 · 0,28=

=8,96 кг/м3 • Объем этого ила при его влажности 80 %, т. е. при со· держании сухого вещества 200 кг/м3 составляет 8,96/200=

=0,0448 м3/м3•

Если с 1 м3 обрабатываемого ила получается 0,0448 м3 обезво­

женного продукта, то фугата полуqится 0,9552 м3/м3, что составляет

95,5 % первона11альноrо объема ила.

Получаемый фугат имеет сухого вещества 32-8,96=23,04 кr/м3• Концентрация фуrата по взвешенным веществам оказывается 23,04/ /0,9552=24,1 кr/м3 (г/л). При концентрации сухого вещества в фу­

гате 24,1 г/л его влажность равна 97,6 %.

В результате центрифугирования получилось более 95 % фуга·

та по объему от объема обработанного ила с ка'!еством, практи'!е·

ски близким к исходиому илу. Влажность фугэта всего на 0,8%

ниже влажности ила, поданного на центрифугирование.

В схеме сооружений должна быть предусмотрена система об· работки или исnользования фугата.

Пример 6.26. На иловые площадки с поверхностным отводом воды подан осадок влажностью 97,4 %. После отстаивания удалена иловая вода в объеме 50 % первоначального объема осадков с

концентрацией взвешенных веществ в ней 1 г/л. Оnределить влаж·

ность осадка после удаления иловой воды.

Решение. Выполним рас'!еты применнтельно к 1 л осадка. При влажности 97,4 % содержание сухого вещества составляет 26 r/л. После удаления отстоявшейся воды объем осадка уменьшился в 2 раза, т. е. стал равным 0,5 л. Удалено иловой воды также 0,5 л с содержанием в ней сухого вещества 0,5 г. Следовательно, в 0,5 л осадка осталось сухого вещества 25,5 г, а в расчете на 1 л- 51 г/л. При концентрации сухого вещества 51 r/л влажность осадка соста·

вит 94,9 %.