1. Аэротенки

Основными типами этих сооружений, имеющими наиболее четкие конструктивные особенности, являются аэротенки–вытеснители и аэротенки–смесители. Первые из них рекомендуется использовать при отсутствии залповых поступлений токсичных веществ, а так же в качестве последней ступени двух и многоступенчатых аэротенков, вторые же практически не имеют ограничений к применению. Кроме того, если БПК_полнсточной воды, подаваемой в аэротенк любого типа превышает 150 мг/л, то необходимо предусматривать регенерацию активного или в отдельностоящих регенераторах.

1. Расчет аэротенков–вытеснителей

Аэротенки этого типа, как правило, выполняют коридорными с отдельно стоящими отстойниками (рис. 1). В данном случае аэоротенк разделяется на параллельно работающие секции, которые включают в себя два и более продольных коридора.

Режим вытеснения обеспечивается при отношении длины коридора к его ширине более 30. Если указанное отношение составляет 30 и менее, следует предусмотреть секционирование коридоров продольными перегородками, отстоящими от поперечных стенок на 2…5 м, на 5…6 ячеек.

Очищаемая сточная вода смешивается с активным илом и подается к аэротенку по каналу, затем поступает в секционные каналы, из которых так же по каналам поступает в коридоры. Обработанная вода собирается водосборными лотками и отводится по каналу и трубопроводу во вторичные отстойники.

Продолжительность периода аэрации, ч,

(1)

где: φ – коэффициент ингибирования продуктами распада органических веществ активного ила, л/г, (табл. 1);

а_i– доза активного ила по сухому веществу, г/л, (табл.2);

Р_max– максимальная скорость окисления органических веществ, мг/(г·ч) (табл. 1);

С₀– концентрация растворенного кислорода, равная 1…2 мг/л;

s– зольность активного ила, доли единицы (табл. 1);

К₀– константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л (табл. 1);

L_cм– величина БПК_полн, определяемая с учетом разбавления сточных вод рециркуляционным расходом возвратного активного ила, мг/л;

L_t– величина БПК_полночищенной сточной воды, мг/л;

К_l– константа, характеризующая свойства органических веществ, мг БПК_полн/л (табл. 1);

L₀– величина БПК_полнпоступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

К_р– коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания на процесс очистки сточных вод: К_р=1,5 при очистке стоков доL_t=15 мг/л и К_р =1,25 – приL_t>30 мг/л.

Величина БПК_полнс учетом разбавления сточных вод рециркуляционным расходом возвратного активного ила, мг/л,

(2)

здесь: r_i– коэффициент рециркуляции активного ила, доли единицы, определяемый по рис. 2, в зависимости от дозы активного ила по беззольному веществу а_iи величины илового индексаiили по формуле:

(3)

Примечание: 1. Формула (1) справедлива при i175 см³/г и а_i5 г/л;

2. Величина r_iдолжна быть не менее 0,3 для отстойников с

илососами, 0,4 – с илоскребами, 0,6 – при самотечном удалении активного ила.

Доза активного ила по беззольному веществу, г/л,

(4)

Величину илового индекса следует определять экспериментально. При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать по табл. 3 в зависимости от нагрузки по БПК_полнна 1 г беззольного вещества активного ила в суткиR_a, мг/(г^.сут), равной:

(5)

где t_р– продолжительность периода аэрации с учетом температуры сточной воды, ч,

или рассчитывать по формуле:

(6)

Таблица 1

Основные расчетные данные характеристики процесса сточных вод в аэротенках

Сточные воды	Pmax, мг БПКполн/ (г.ч)	Кl, мг БПКполн/л	Ко, мг О2/л	, л/г	s
Городские Производственные: а) нефтеперерабатывающих заводов: I система II система б) азотной промышленности в) заводов синтетического каучука г) целлюлозно-бумажной промышленности сульфатно-целлюлозное производство сульфитно-целлюлозное производство д) заводов искусственного волокна (вискозы) е) фабрик первичной обработки шерсти: I ступень II ступень ж) дрожжевых заводов з) заводов органического синтеза и) микробиологической промышленности: производство лизина производство биовита и витамицина к) свинооткормочных комплексов: I ступень II ступень	85 33 59 140 80 650 700 90 32 6 232 83 280 1720 454 15	33 3 24 6 30 100 90 35 156 33 90 200 28 167 55 72	0,625 1,81 1,66 2,4 0,6 1,5 1,6 0,7 - - 1,66 1,7 1,67 1,5 1,65 1,68	0,07 0,17 0,158 1,11 0,06 2 2 0,27 0,23 0,2 0,16 0,27 0,17 0,98 0,176 0,171	0,3 - - - 0,15 0,16 0,17 - - - 0,35 - 0,15 0,12 0,25 0,3

Примечание. Для других производств указанные параметры следует принимать по данным научно-исследовательских организаций.

Таблица 2

Основные технологические характеристики аэротенков

Режим нагрузок по загрязняющим веществам	Сооружения	Продолжительность аэрации, ч	Доза активного ила по сухому веществу, г/л	Иловый индекс, см^3/г
Низкие	Аэротенки продленной аэрации	10…30	3…12	40…80
Средние	Аэротенки обычные	6...8	2…4	50…100
	Аэротенки с регенераторами	5…6	2…4	50…100
	Аэротенки высокопроизводительные	3..5	3,5…8	50…100
Высокие	Аэротенки высоконагружаемые	0,4…4	1,5…10	80…200

Период аэрации с учетом температуры сточных вод, ч,

(7)

здесь: T– среднегодовая температура сточных вод,⁰С.

Концентрация возвратного активного ила, г/л,

. (8)

Таблица 3

Значение илового индекса

Сточные воды	Иловый индекс I, см^3/г, при нагрузке на илRa, мг/(г^.сут)
	100	200	300	400	500	600
Городские Производственные: а) нефтеперерабатывающих заводов б) заводов синтетического каучука в) комбинатов искусственного волокна г) целлюлозно-бумажных комбинатов д) химкомбинатов азотной промышленности	130 - - - - - - - - - - -	100 120 100 300 220 90	70 70 40 200 150 60	80 80 70 250 170 75	95 120 100 280 200 90	130 160 130 400 220 120

Концентрация активного ила в иловой смеси с учетом концентрации возвратного ила и коэффициент рециркуляции, г/л,

(9)

где: С_вв– концентрация взвешенных веществ в поступающих в аэротенк сточных водах, г/л;

К_и=0,80…0,85.

Продолжительность периода аэрации с учетом рециркуляции возвратного активного ила, ч,

(10)

Рабочий объем аэротенка, м³,

(11)

Здесь: q– расчетный расход сточных вод, м³/ч, принимаемый в зависимости от величины коэффициента неравномерности притока сточных вод:

• при коэффициенте неравномерности не более 1,25 – qравен среднечасовому расходу сточных вод;

• при коэффициенте неравномерности более 1,25 – qравен среднему расходу в часы максимального притока сточных вод;

N– количество аэротенков.

Рабочий объем секции аэротенка, м³,

(12)

при чем, N_c– количество секций в аэротенке,N_c 2.

Примечание: Количество секций в аэротенке ориентировочно рекомендуется принимать для станций производительностью до 50000 м³/сут равное 4…6, для станций большей производительности – 8…10.

Ширина коридора, м,

(13)

где: К_b= 1…2;

h₁– рабочая глубина аэротенка,h₁ = 3…6.

Ширина секции аэротенка, м,

(14)

здесь n– количество коридоров в секции,n= 2…4.

Длина коридоров аэротенка (рабочая длинна аэротенка), м,

(15)

Примечание: Так как, сооружения с большими габаритными размерами принято выполнять из сборного железобетона, то длина коридоров должна быть кратна 6 м и составлять 36…114 м. Если это условие не выполняется, то необходимо скорректировать ширину коридоров, их количество, количество секций или количество аэротенков.

Общее число секций в аэротенке:

(16)

здесь N_c.p.– число резервных секций, определяемое из условия, что их пропускная способность должна составлять не менее 50% производительности рабочих секций, т.е.

(17)

Ширина аэротенка, м,

(18)

Полная глубина аэротенка, м,

(19)

где h₂– высота бортов аэротенка,h₂ = 0,3…0,5 м.

Диаметр магистрального трубопровода подачи сточных вод к аэротенкам, м,

(20)

здесь v_св– скорость движения воды в трубопроводе, м/с, равная при напорном движении – 3 м/с, при безнапорном движении – 0,8…1,0 м/с.

Диаметр трубопровода подачи сточных вод к аэротенку, м,

(21)

Расход рециркулирующего возвратного активного ила для одного аэротенка, м³/ч,

(22)

Диаметр трубопровода подачи рециркулирующего возвратного активного ила к аэротенку, м,

(23)

здесь v_ил– скорость движения активного ила в трубопроводе,v_ил = 3 м/с.

Ширина канала подачи иловой смеси к аэротенку, м,

(24)

где: К_к=1,10…1,25;

D' – расчетный диаметр трубопровода, принимаемый приD_св.а.D_ил-D'=D_св.а., приD_св.а.D_ил - D'=D_ил.

Глубина канала подачи иловой смеси к аэротенку, м,

(25)

здесь v_к - скорость движения иловой смеси в канале,v_к = 0,8…1,0 м/с.

Ширина секционных каналов подачи иловой смеси, м,

(26)

Ширина каналов подачи иловой смеси к коридорам аэротенка, м,

(27)

Диаметр трубопровода, отводящего иловую смесь от аэротенка в отстойники, м,

(28)

где v_отв– скорость движения иловой смеси в трубопроводе, принимаемая аналогично скорости движения сточной воды в магистральном трубопроводе ее подачи к аэротенкам.

Ширина канала, отводящего иловую смесь от аэротенка, м,

(29)

Глубина этого канала, м,

(30)

здесь v_отв.к.– скорость движения иловой смеси в канале,v_отв.к. = 0,8…1,0 м/с.

Ширина водосборного лотка, м,

(31)

При небольших расходах сточных вод аэротенки–вытеснители могут быть запроектированы как полнообъемные сооружения. В этом случае из их конструкции исключаются коридоры, а ширина секций определяется как ширина коридора по выражению (11). В остальном методика расчета аналогична представленной выше, соответственно, расчет основных параметров выполняется с использованием формул (1)–(12), (15) - (26), (28)–(31).