Сооружения биологической очистки сточных вод

60

1.6.2. Механические аэраторы

Расчет систем аэрации с использованием механических аэраторов, как правило, сводиться к определению необходимого количества промышленно выпускаемых аэраторов по формуле:

Na =	z(L0 − Lt )V					,
		Cp −C
					(134)
	1000K n			tQ
	T 1				a
		Cp

где: V – объем сооружения, в котором устанавливаются аэраторы, м3; t – продолжительность пребывания сточной воды в сооружении, ч;

Qa – производительность аэратора по кислороду (окислительная мощность), кг/ч, принимаемая по паспортным данным аэратора, в частности, для поверхностных дисковых аэраторов можно использовать данные таблицы 12.

В случае необходимости создания специального не выпускаемого промышленно аэратора используются различные методики расчета соответственно предполагаемому его типу. Например, для расчета дискового аэратора (рис.8) можно применить следующую методику.

Диаметр аэратора, м,

dаэр = (0,15...0,20)b.

(135)

Количество лопастей

nл = (10...12) dаэр .

(136)

61

Таблица 12 Основные характеристики аэратора поверхностного типа

	Частота			Размеры
	вращения			лопасти, см
Диаметр аэратора, м	-1	м/с	Число лопастейшт,.	высота	длина	Мощность (нетто), потребляемая аэраторомкВт,	Окислительная способность, кг/сут
	мин
0,5	133	3,5	6	14	17	1,2	80
0,7	95	3,5	8	14	20	2,4	170
1	67	3,5	12	13	21	3,4	230
1,5	48	3,75	16	14	25	7,5	550
2	38	3,95	18	15	30	11,8	800
2,5	32	4,25	18	18	37	18,1	1250
3	27	4,5	24	17	35	26,5	1860
3,5	24	4,6	24	18	40	38,5	2600
4	22	4,76	24	20	47	52,5	3500
4,5	21	4,95	24	22	52	75	4900

Длина лопасти, м,

lл =	πdаэр	.
	π + nл
	(137)

Высота лопасти, м,

h =	gt	2		2gh ,
	л +t		л		(138)
л	2			п

62

Здесь: tл – время пробегания лопастного пути, равного расстоянию между лопастями (время поворота лопасти на угол, равный углу между лопастями), с, определяемое по формуле

t =	1	,
	n0nл		(139)

при чем, n0 – частота вращения аэратора, с-1;

hп – глубина погружения диска, принимаемого 0,08…0,10 м.

Частота вращения аэратора, с-1, задается исходя из условия, что окружающая скорость вращения vокр равна 3,5…4,5 м/с, т.е.

n

0

=

vокр

.

(140)

πdаэр

Статический напор аэратора, м,

К

ω2

(r

2

− r2 )

H

ст

=

аэр

аэр

вн

,

2Клg

(141)

где: Каэр – коэффициент использования боковой поверхности аэратора;

ω - угловая скорость вращения аэратора, рад/с; r аэр – радиус диска, равный dаэр /2, м;

rвн – внутренний радиус диска, принимаемый rаэр - lл, м; Кл – коэффициент учета числа лопастей.

63

ω

А

А

hп

hл

rв

lл

l

л

rаэ

А-А 1

2

dаэр

3

Рис.8 Схема механического дискового аэратора поверхностного типа

1 – прорези; 2 – лопасти; 3 – диск.

64

Коэффициент использования боковой поверхности аэратора

			t					gt
К	аэр	=			v	0	−	,	(142)
			2h
				л				3

при этом, V0 – скорость подъема воды в аэраторе, м/с;

v0 = 2g(hп −hл).

(143)

Угловая скорость вращения аэратора, рад/с,

ω = 2πn0 .

(144)

Коэффициент учета числа лопастей

Кл	=1+		3,6					.
					r	2
								(145)
					вн
		nл 1	−	r
					аэр

Правильность выбора частоты вращения аэратора проверяется условием

Hст ≤ hп + hл(1 − Каэр ).

(146)

Если это условие не выполняется, следует изменить n0 и повторить расчет приведенных выше характеристик аэратора.

65

Расход жидкости, перекачиваемой аэратором, м3/с.

	π	2	2
			dаэр			gt		lл
Qаэр =				v0	−	1	−		.
		2nл				3		dаэр

Мощность, потребляемая аэратором, кВт,

		ρQаэрvокр2			g(2h	+h	)
	Nнетто =		1	+	п	л	,
		2Кл
					v2
					окр

здесь: ρ - плотность сточной воды, ρ=1 т/м3. Окислительная способность аэратора, кг/ч,

Qa = (2,8...3,0)Nнетто.

(147)

(148)

(149)

Зона, обслуживаемая одним аэратором, принимается как квадрат со стороной lаэр, исходя из условия обеспечения придонной скорости движения воды (на высоте 0,2 м от дна), равной 0,35 м/с. При этом,

lаэр =	2	Кэ2Qаэрvабс	,	(150)
		vx2πdаэр

где: Кэ – эмпирический коэффициент, Кэ=1,14;

vабс – абсолютная скорость выхода жидкости из аэратора, м/с. vх – поверхностная скорость движения воды, м/с.

Абсолютная скорость выхода воды из аэратора, м/с,

66

vабс = vr2 +vокр2 ,

здесь: vr – радиальная скорость выхода жидкости из аэратора, м/с,

vr = vн +2vокр ,

при чем, vн – скорость вращения в начале лопасти, м/с,

vн =π(dаэр −2lп)n0.

Поверхностная скорость движения воды, м/с,

vx = 0,35 Ha −0,2 0,14.

0,2

(151)

(152)

(153)

(154)

Количество аэраторов, необходимых к установке в аэротенке (или другом сооружении), в соответствии с их окислительной мощностью определяется по формуле (134), а их число по условию обеспечения перемешивания иловой смеси

	Nа′ =	F	,	(155)
		lаэрb

67

где, F – площадь сооружения, оснащаемого аэраторами, м2. Оптимальным условием работы аэраторов будет

Na = Na′.

(156)

1.6.3.Пневмомеханические аэраторы

Впневмомеханических системах аэрации возможны два основных варианта сочетания пневматических и механических аэраторов:

-пневматические аэраторы служат для подачи воздуха, а механические – для его диспергирования и перемешивания содержимого сооружения биохимической очистки;

-пневматические аэраторы предназначены для диспергирования воздуха, а механические для его подвода к пневматическим и турбулизации потока сточной воды.

Взависимости от выбранного варианта расчет пневмомеханического аэратора, производится по методикам представленным в п. 1.6.1. и п.1.6.2. При этом потребляемую мощность кВт, следует определять с учетом газосодержания жидкости

n3d5,22

N = 0,9 0 аэр , (157)

D0,4Qв.уд

где D – диаметр аппарата, м.

68

2.Циркуляционные окислительные каналы

Циркуляционные окислительные каналы (ЦОК) (рис.9) допускается применять для биохимической очистки сточных вод в районах с расчетной зимней температурой не ниже минус 25 0С при производительности очистных станций до 1400 м3/сут. Эти сооружения оборудуются механическими аэраторами и, следовательно, являются, по сути, аэротенками–смесителями. Тогда их следует рассчитывать по методике расчета указанных аэротенков, принимая:

-форму канала в плане – 0–образной;

-форму сечения канала – трапециевидной с уклоном стенок 1 : 1,5;

-рабочую глубину канала – h1 ≈ 1м;

- удельную скорость окисления органических веществ по БПКполн –

Р = 6 мг/(г. ч);

-удельное количество избыточного активного ила – 0,4 кг на 1 кг

БПКполн;

-максимальную допустимую величину БПКполн очищаемых сточных вод

– L0 max = 600 мг/л;

-удельный расход кислорода на снятие 1 мг БПКполн сточных вод – z = 1,25 мг/мг;

-место установки механических аэраторов – в начале прямого участка канала;

-количество аэраторов – не менее двух;

-длину аэраторов – не менее ширины ЦОК по дну и не более ширины по зеркалу воды;

-размеры аэраторов и параметры их работы – по паспортным данным в зависимости от производительности по кислороду и скорости воды в канале, определяемой по формуле, м/с,

69

	Vc =			J аэрlаэр	,
			2
					(158)
			nш
		ω		Lк +0,05∑ζ
			3 / 4
			Rг

где: Jаэр – импульс удавления аэратора принимаемый по характеристике аэратора;

lаэр – длина аэратора, м;

ω - площадь живого сечения, м2;

nш – коэффициент шероховатости для бетонных стен – nш=0,014; R – гидравлический радиус, м;

Lк – длина канала, м;

Σζ - сумма коэффициентов местных сопротивлений, Σζ=0,5.

-выпуск иловой смеси из ЦОК во вторичный отстойник – самотеком;

-продолжительность пребывания сточных вод во вторичном отстойнике по максимальному расходу – tотс=1,5 ч;

-подачи возвратного активного ила из вторичного отстойника в ЦОК - непрерывной;

-отвод избыточного активного ила из вторичного отстойника на обработку – периодическим.

3.Биологические пруды

Биологические пруды с естественной и искусственной (пневматической или механической) аэрацией. Применяют для очистки и доочистки городских, производственных и поверхностных сточных вод, содержащих органические загрязняющие вещества.