- •Глава 1. Методы очистки сточных вод.
- •Глава 2. Процессы и аппараты механической очистки сточных вод.
- •3.3. Экстракционные аппараты и установки.
- •Глава 1. Методы очистки сточных вод.
- •1.1. Источники загрязнения гидросферы.
- •1.4. Методы и способы очистки сточных вод от примесей.
- •Глава 2. Процессы и аппараты механической очистки сточных вод
- •2.1. Сооружения первичной обработки сточных вод.
- •2.1.1. Усреднители.
- •2.1.2. Решетки.
- •Полезная длина стержней решетки составит
- •2.2. Аппараты для осаждения примесей из сточных вод.
- •2.2.1. Песколовки.
- •2.2.2. Отстойники.
- •Тогда объем осадка
- •2.2.3. Гидроциклоны.
- •2.2.4. Центрифуги.
- •Устанавливаем две центрифуги типа ногш-600.
- •2.2.5. Жидкостные сепараторы.
- •2.3. Фильтрационные установки.
- •2.3.1. Барабанные сетки и микрофильтры.
- •Продолжительность фильтроцикла, с . . . . . . . . . . . 9
- •Глава 3. Установки и аппараты для физико-химической очистки сточных вод
- •3.1. Установки для коагулирования и флокулирования примесей сточных вод.
- •Суммарное количество осадка, поступающего в уплотнитель
- •3.2. Флотационные установки.
- •3.3. Экстракционные аппараты и установки.
- •Определяем высоту рабочей части экстрактора
- •3.4. Сорбционные и ионообменные установки.
- •Тогда с учетом потерь расход сточных вод равен
- •Объем рабочей части фильтра (объем загрузки) составляет
- •Плотность частицы набухшего катионита
- •Характеристики ацетатцеллюлозных мембран
- •Глава 4. Аппараты для химической очистки сточных вод
- •4.1. Установки для нейтрализации.
- •Количество реагентов для нейтрализации 100%-х кислот и щелочей
- •Количество реагентов, требуемое для удаления металлов
- •Характеристика озонаторов трубчатого типа
- •Глава 5. Процессы и аппараты для биологической очистки сточных вод
- •5.1.1. Аэротенки.
- •В выражении (5.1) уравнение скорости реакции окисления загрязнений имеет вид
- •5.1.2. Окситенки.
- •Расчет.
- •5.2. Сооружения биологической очистки сточных вод в естественных условиях.
- •Глава 6. Процессы и аппараты для глубокой очистки (доочистки) сточных вод.
- •6.1. Глубокая очистка сточных вод на фильтрах с зернистой и плавающей загрузками.
- •6.2. Удаление растворенных веществ методом сорбции.
- •6.3. Биологическая денитрификация.
- •6.4. Установки для обеззараживания сточных вод.
- •6.5. Устройства для насыщения кислородом очищенных сточных вод.
- •6.5. Схемы сооружений глубокой очистки.
- •Сооружений доочистки:
В выражении (5.1) уравнение скорости реакции окисления загрязнений имеет вид
.
В практике расчетов аэротенков величину r [в г О2/(м3.сут)] называют окислительной мощностью (ОМ) аэротенка. Объем аэротенка в зависимости от ОМ определяют по формуле
,
где Qсут – суточная производительность аэротенка, м3/сут.
Величину мг/ (г.ч), находят по формуле
,
где ρmax — максимальная скорость окисления, мг/(г∙ч), равная для городских сточных вод 85; С0 — концентрация растворенного кислорода, мг/л; K0 — константа, характеризующая влияние кислорода, мг О2/л, равная для городских сточных вод 0,625; Ki — константа, характеризующая свойства органических загрязнений, мг БПКполн/л, равная для городских сточных вод 33; φ — коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, г/л, равный для городских сточных вод 0,07; а — доза ила, г/л.
Скорость окисления зависит от многих факторов, определяющими из которых являются: состав обрабатываемой сточной воды, степень адаптации биоценоза ила, температура, рН, наличие биогенных элементов, уровень нагрузки, концентрация растворенного кислорода и ингибирующего фактора.
Период аэрации в аэротенках-вытеснителях , ч, рассчитывают по формуле
,
где Kг — коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, равный при полной биологической очистке 1,5 при Lt < 15 мг/л и 1,25 при Lt = 30 мг/л.
Режим вытеснения обеспечивается при соотношении длины коридоров L/В > 30. При L/B < 30 необходимо предусматривать секционирование коридоров с числом ячеек 5…6.
Для промышленных аэротенков t равно 8…12 ч, а иногда достигает 20 ч.
Нагрузка на ил q, мг/БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки, составляет:
.
Объем аэротенков V можно подсчитать как произведение Q. - (где Q — среднечасовой расход за время аэрации в часы максимального притока).
Расход воздуха (м3/м3 воды) в аэротенке при (пневматической аэрации определяется из условия равенства скоростей потребления кислорода (при изменении БПКполн сточной воды от до ) и его растворения.
В соответствии с основным уравнением массопередачи (для кислорода воздуха в процессе аэрации жидкости в аэротенке)
, (5.2)
где — масса кислорода, переходящего из пузырьков воздуха при аэрации в воду за время ; — коэффициент массопередачи; — поверхность контакта фаз (общая поверхность пузырьков воздуха при аэрации); — рабочая концентрация кислорода в сточной воде; с* — растворимость кислорода в воде при условиях аэрации.
Величина поверхности контакта фаз зависит от объемного расхода воздуха, пропускаемого через аэраторы, высоты барботажа в аэротенке и типа диспергатора (аэратора) воздуха:
, (5.3)
где — коэффициент, учитывающий влияние типа аэратора на величину .
Подставляя значение из (9.8) в (9.7) и учитывая, что , получим
. (5.4)
Пусть — дефицит кислорода в воде, доли от насыщения. При 10мг/л, 20 °С и обычно минимально достаточной величине мг/л значение составляет 0,8. Вообще дефицит кислорода в сооружениях аэрации изменяется в пределах 0,2…1,0, часто приближаясь к максимальным значениям.
С учетом дефицита кислорода уравнение (5.4) можно представить в виде
.
Скорость растворения кислорода равна скорости потребления кислорода dL/dτ. Поэтому
;
;
.
Таким образом
Значения обобщенного коэффициента K массопередачи в реальных условиях аэрации составляют 6…7 г О2/м4 для аэраторов в виде дырчатых труб и 15…18 г О2/м4 для фильтросных пластин. С ростом глубины Н аэротенка дефицит d кислорода в воде уменьшается, что используется на практике при сооружении так называемых «шахтных» глубоких аэротенков.
Пример 5.1. Рассчитать аэротенки-вытеснители для городской станции аэрации производительностью Q = 85000 м3/сут; БПКполн поступающих стоков Len = 140 мг/л; БПКполн очищенных стоков Lex = 15 мг/л; среднегодовая температура стоков Tw = 10,5 ˚С; среднемесячная температура сточных вод Tw = 22 ˚С.
По графику притока бытовых и промышленных сточных вод города приток в часы максимального расхода в % от Qсут составляет:
Часы суток |
5-6 |
6-7 |
7-8 |
8-9 |
9-10 |
10-11 |
11-12 |
Приток в % от Qсут |
4,3 |
5,9 |
5,8 |
6,3 |
6,1 |
6,1 |
5,0 |
1. Принимается:
- доза ила ai = 3,0 г/л;
- иловый индекс Ji = 100 см3/г;
- концентрация растворенного кислорода СО = 2 мг/л.
2. Степень рециркуляции активного ила определяется по формуле
=0,43
3. Принимаются вторичные отстойники с илососами.
Определяется БПКполн с учетом рециркуляционного расхода по формуле
=102,4 мг/л.
4. Период аэрации, ч, определяется по формуле
.
Для городских сточных вод принимаются следующие значения параметров: ρmax = 85 мг/(г.ч); Kl = 33 мг БПКполн/л; KО = 0,625 мгО2/л; φ = 0,07 л/г; s = 0,3; Kр = 1,5 для полной биологической очистки до Lex = 15 мг/л.
= 1,9 ч.
С поправкой на температуру
= 2,7 ч.
5. Определяется расчетный расход.
Средний часовой расход за время аэрации (3 ч) в часы максимального притока с 8 до 11 ч составляет:
= 6,17 % Qсут
Расчетный расход:
qw = 0,0617.85000 = 5244,5 м3/ч.
6. Необходимый объем аэротенка:
Wat = tatv∙qw = 2,7.5244,5 = 14160 м3.
Принимается 5 секций 2-коридорных аэротенков-вытеснителей с шириной коридора Вa = 6 м и глубиной Hat = 4,6 м.
= 51,3 м,
где N - количество секций, шт; n - количество коридоров в секции, шт.
Принимается Lcor = 54 м. Отношение = 45 м.
Следовательно, секционирование коридоров не требуется.
7. Уточняется нагрузка на активный ил qi и величина илового индекса Ji:
= 529,1 мг БПКполн/(г.сут).
Этой нагрузке на ил соответствует иловый индекс Ji = 105 см3/г, что близко к предварительно принятому значению Ji = 100 см3/г. Следовательно, пересчета параметров не требуется.