7.3. Примеры выполнения практических заданий

7.3.1. Расчет аэротенка-нитрификатора и денитрификатора

Исходные данные:

• расход сточных вод =600,0 м³/cyт;

• БПК сточных вод, подаваемых в сооружение, 188,28 мг/л;

• БПК сточных вод, требуемая при сбросе в водоем, ≤6 мг/л;

• исходная концентрация аммонийного азота = 27 мг/л;

• требуемая концентрация аммонийного азота на выпуске в водоем

≤ 2 мг/л;

• исходная концентрация азота нитратов = 0 ;

• требуемая концентрация азота нитратов на выпуске сточных вод в водоем ≤ 9,1 мг/л;

• активная реакция очищаемых сточных вод pH=7.5

• соединения, ингибирующие биоокисление, в сточных водах отсутствуют;

• среднезимняя температура очищаемых сточных вод Т°=15 °С;

Задание: определить основные параметры работы аэротенка-нитрификатора и денитрификатора.

Решение:

Расчет ведется по справочному пособию к СНиП 2.04.03-85 «Проектирование сооружений для очистки сточных вод» /3/.

Балансовая схема процесса по бпк и азот содержащим соединениям

Рис. 7.10

Расчет аэротенка-нитрификатора

В качестве биоокислителя принимается аэротенк – смеситель без регенератора. Концентрация растворенного кислорода в сооружении поддерживается в соответствии с п. 6.157 СНиП 2.04.03-85 С_о=2 мг/л.

1. При очистке городских сточных вод в режиме продленной аэрации, т.е. в случае окисления и органических веществ, и аммонийного азота константы процесса принимаются по справочному пособию /3/:

• максимальная скорость окисления ;

• константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ ;

• константа, характеризующая влияние кислорода ;

• коэффициент ингибирования активного ила продуктами распада ;

2. Определяется (сут^-1) - удельная скорость роста микроорганизмов- нитрификаторов. Именно она является диктующей в процессе, т.к. она значительно меньше, чем скорость роста других микроорганизмов. показывает, на какую долю от исходного количества увеличивается ежесуточно масса нитрифицирующего ила.

_[7.14]

_{в формуле:}

• - максимальная скорость роста нитрифицирующих микроорганизмов, определяемая экспериментально в принятых стандартных условиях: pH=8,4; t^o=20 ^oC; отсутствие токсикантов.

=1,77 сут^-1

• коэффициенты учитывают отличие реальных условий от стандартных, принимаются по данным /3/ (см. табл. 7.2, 7.3).

Таблица 7.2

Коэффициент К_pH, учитывающий влияние pH на процесс окисления

pH	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9
КpH	0,15	0,31	0,5	0,6	0,87	1,0	1,23

Таблица 7.3

Коэффициент К_Т, учитывающий влияние температуры сточных вод на процесс окисления

Т°С	10	15	20	25	30
КТ	0,32	0,56	1,0	1,79	3,2

По данным таблиц, при pH=7,5 =0,6; при t^o=15^oC =0,56; при отсутствии токсикантов К_с =1.

В присутствии токсинов К_с определяется по формуле:

; [7.15]

где: С_i – концентрация ингибитора в воде, мг/л; J_i – константа полунасыщения ингибитора, мг/л.

• коэффициент - учитывает влияние концентрации растворенного кислорода:

[7.16]

где: - концентрация растворенного кислорода в иловой смеси, =2 мг/л; - константа полунасыщения кислорода, =2 мг/л

По формуле [7.16]:

• множитель учитывает требуемую концентрацию аммонийного азота в очищенной жидкости;

= =2 мг/л;

- константа полунасыщения аммонийного азота (N-NH ), =25 мг(N-NH )/л

По формуле [7.14]:

_{Это значит, что количество нитрифицирующего ила ежесуточно увеличивается на 2,2% .}

3. Следовательно, минимальный допустимый возраст ила θ составляет:

[7.17]

Параметр «возраст ила» показывает, за какое время ил в системе полностью обновится.

4. Удельная скорость окисления органических веществ в аэротенке-нитрификаторе определяется по экспериментальной формуле:

[7.18]

где:

• - энергетический физиологический коэффициент; для городских сточных вод =3,7

• - физиологический коэффициент роста микроорганизмов активного ила; для городских сточных вод =864

По формуле [7.18]:

(Для сравнения: при полной биологической очистке »15-20 ).

5. По формуле [49] п.6.143 СНиП 2.04.03-85, зная , находим - концентрацию беззольной части углеродокисляющего активного ила при заданной L_ex=6 мг/л:

[7.19]

Отсюда =2 г/л.

6. Продолжительность обработки сточных вод в аэротенке-смесителе с нитрификацией аммонийного азота определяется по формуле (63) СНиП/1/:

[7.20]

Объем аэротенка-нитрификатора:

[7.21]

7. Концентрация нитрифицирующего ила в иловой смеси определяется по формуле:

[7.22]

где:

• - концентрация нитрифицирующего ила “стандартная”, которая необходима, чтобы окислить 20 мг аммонийного азота до нитратов → за период времени t=24 часа при температуре t^о=20 °С.

Величина получена экспериментальным путем и приводится в пособии /3/ (см.таблицу 7.4):

Таблица 7.4

Параметры процесса нитрификации

Прирост ила, мг/мг N-NH	Возраст ила, , сут	Концентрация микроорганизмов, , г/л	Удельная скорость окисления , мг/(г·ч)
0,17	5	0,017	49,0
0,17	10	0,034	24,5
0,16	15	0,048	17,4
0,138	20	0,055	15,2
0,09	25	0,048	17,4
0,055	30	0,033	25,2
0,03	35	0,021	33,7
0,02	40	0,016	52,1
0,048	50	0,048	17,4
0,044	60	0,053	15,7
0,018	70	0,025	33,3

В данном примере при возрасте ила θ=45сут =0,032 .

• - снижение концентрации аммонийного азота в аэротенке-нитрификаторе,

= - [7.23]

=(27-2) мг/л

• t – продолжительность обработки сточных вод в сооружении; принят аэротенк-смеситель, поэтому t= t_atm=20,25 час

Тогда по формуле [7.22]:

8. Общая концентрация беззольного вещества ила в иловой смеси аэротенка-нитрификатора:

[7.24]

При зольности S=0,3 доза ила по сухому веществу составит а=2,05/0,7=3 г/л.

9. Удельный прирост активного ила - ( ):

[7.25]

в формуле: 41,7 – коэффициент пересчета единиц измерения.

10. Суточное количество избыточного ила:

[7.26]

11. Расход воздуха, подаваемого в аэротенк-нитрификатор, определяется по п.6.159 по формуле (61) СНиП 2.04.03-85 с учетом расхода воздуха на нитрификацию:

[7.27]

где: , - соответственно начальная и конечная концентрации аммонийного азота в очищаемых сточных водах.

В остальном расчет ведется так же, как для аэротенка на полную биохимическую очистку (см. курсовой проект по теме «Сооружения очистки городских сточных вод»).