Для радиальных отстойников диаметр можно определить по формуле

(5.13)

где V_TB – турбулентная составляющая скорости, мм/с (при скорости рабочего потока в отстойнике V_W = 10 мм/с получаем V_TB = 0,05 мм/с [12]); d_en – диаметр впускного устройства (принимаем 4,5 м).

В качестве первичных радиальных отстойников принимаем сооружения со следующими характеристиками, диаметр 30 м, глубина 3,4 м, общий объём 2530 м³. Типовой проект № 902-2-85 [12].

Перемещение выпавшего осадка к приямкам производится созданием наклона стенок. Удаление осадка из приямка отстойника производится самотеком. Диаметр труб для удаления осадка принимаем 200 мм.

6. Сооружения биологической очистки

6.1. Расчет аэротенка – вытеснителя

Для биологической очистки сточных вод от органических загрязняющих веществ и биогенных элементов, с учетом значения показателя БПК_полн (менее 300 мгО₂/дм³) в поступающих на биоочистку сточных водах [5, 14], используем сооружение аэротенк – вытеснитель. Процессы в системе осуществляются смешанной культурой ила. Для восстановления окислительной способности активного ила предусматривают устройство регенератора, так как значение показателя БПК_полн более 150 мгО₂/дм³.

Степень рециркуляции активного ила определяется по формуле

(6.1)

где a_i – доза активного ила в аэротенке (принимаем 3,5 г/л); J_i – иловый индекс, см³/г (для городских сточных вод принимаем 105 см³/г).

.

Для обеспечения рециркуляции активного ила во вторичных отстойниках необходимо предусмотреть устройство насосов.

БПК_ПОЛН сточной воды, с учетом разбавления рециркуляционным расходом, определяется по формуле

(6.2)

где L_EN – БПК_ПОЛН поступающей в аэротенки воды, мг/л; L_EX – БПК_ПОЛН очищенной воды (15 мг/л).

.

Продолжительность обработки воды в аэротенке с регенератором (БПК превышает 150 мг/л) определяется по формуле

(6.3)

Доза ила в регенераторе, г/л определяется по формуле

(6.4)

Удельная скорость окисления органических веществ в аэротенках определяется по формуле

(6.5)

где _MAX – максимальная скорость окисления (для городских сточных вод принимается _МАХ = 85 мг БПК_ПОЛН/(г^.ч); С₀ – концентрация растворенного кислорода (принимаем 2 мг/л); K_l – константа, характеризующая свойства органических загрязнений (для городских сточных вод принимаем 33 мг БПК_ПОЛН/л; К₀ – константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л (для ГСВ принимаем 0,625 мг О₂/л;  – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила (для ГСВ 0,07 л/г).

При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ, надлежит определять по формуле

(6.6)

где S – зольность ила (принимается для ГСВ 0,3).

Продолжительность регенерации, ч, необходимо определять по формуле

(6.7)

t_r = 5,59 – 1,414 = 4,177 ч.

Определим время пребывания сточных вод в системе «аэротенк – регенератор»:

t_a-r = 1,414(1+0,581)+0,581*4,177 = 4,66 ч.

Для уточнения илового индекса определяется средняя доза ила в системе аэротенк-регенератор по формуле

(6.9)

Подставив численные значения, получим

5,07 г/дм³.

По формуле (53) СНиП 2.04.03-85 определяется нагрузка на ил q_i, где доза ила принимается равной величине a_imix, а период аэрации равен продолжительности пребывания в системе аэротенк - регенератор t:

q_i = мгБПК_полн/(гсут).

По табл. 41 СНиП 2.04.03-85 для ила городских сточных вод при q_i = 359 мг/(гсут), J_i = 76 см³/г. Эта величина отличается от принятой ранее J_i = 105 cм³/г.

По формуле (6.1) с учетом скорректированной величины J_i = 76 см³/г уточняется степень рециркуляции

R_i = 3,5/ = 0,36.

Принимается R_i = 0,36. Эта величина существенно отличается от рассчитанной в первом приближении, поэтому нуждаются в уточнении величины L_mix и t_ai. По формуле (6.2)

L_mix = мг/л.

По формуле (6.3)

ч.

По формуле (6.4)

г/л.

По формуле (6.5)

= 15,27 мгБПК_полн/(гч).

По формуле (6.6)

t_o = 7,68 ч.

По формуле (6.7)

t_r = 7,68 – 1,49 = 6,19 ч.

Продолжительность пребывания в системе аэротенк-регенератор по формуле (6.8)

t_a-r = (1 + 0,36) 1,49 + 0,367,68 = 4,79 ч.

Далее необходима проверка величины a_imix по формуле (6.9)

a_imix = [(1+0,36)1,493,5 + 6,190,368,36]/4,79 = 5,37 г/л,

с учетом которой нагрузка на ил будет равна:

q_i = 330 мг/гсут,

а величина I_i по табл. 41 СНиП 2.04.03-85 равна 73 cм³/г, что не существенно отличается от ранее определенного значения этой величины (76 cм³/г), и дальнейшей корректировки расчетов не требуется. Оно отличается от принятого значения менее чем на 10 %, что допустимо при проектировании аэротенка по указанным выше параметрам.

Вместимость аэротенка, м³, следует определять по формуле

(6.10)

где q_w – максимальный часовой расход сточных вод, м³/ч.

Вместимость регенераторов, м³ следует определять по формуле

(6.11)

Часть сооружения, отводимая под регенераторы, составит

Общий объем аэротенков определяется как

W = W_at + W_r. (6.12)

W = 4031 + 4432 = 8463 м³.

Теперь подбираем необходимые аэротенки. Двухкоридорные аэротенки позволяют применять схему с 50 - процентным объемом регенератора от общего объема аэрационных сооружений, трехкоридорные аэротенки – с 33 и 66 - процентным, четырехкоридорные аэротен­ки – с 25, 50 и 75 - процентным. В данном случае подойдут аэротенки двух- и четырехкоридорные. Общий объем сооружения 8463 м³. Примем 4 секции двухкоридорных аэротенков-вытеснителей. Под регенераторы отведем по одному коридору каждой секции (50 %).

Определяем объем одной секции

W_c = W/n_c

W_c = 8463/4 = 2116 м³.

Определяем длину каждого коридора в аэротенке

l = W_c/(b∙h∙n),

где b∙– ширина коридора, м; h – рабочая глубина, м;∙n – число коридоров в аэротенке.

l = 2116/(4,5∙4,4∙2) = 53,4 м.

Принимаем длину коридоров по 54 м.

Таким образом, принимаем типовые аэротенки-вытеснители с размерами коридоров: ширина 4,5 м, рабочая глубина 4,4 м, длина коридора 54 м, рабочий объем 2134 м³. Типовой проект № ТП 902-2-195 [5, 14].

Прирост активного ила в аэротенках определяют по формуле

(6.13)

где С_CDR – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л; K_G – коэффициент прироста (для ГСВ 0,3).

Концентрацию взвешенных веществ в сточной воде на входе в аэротенки оценим, исходя из принятой эффективности очистки в первичных отстойниках

(6.14)