8.6 Розрахунок аеротенків

Кінцевою метою розрахунку аеротенків є визначення їхніх об’ємів і витрати повітря, необхідних для досягнення потрібного ступеня очищення, а також об’єму надлишкового активного мулу, який утворюється в процесі очищення та підлягає постійному виведенню з аеротенків.

Вибір типу аеротенка (аеротенк–витиснювач, аеротенк–змішувач, аеротенк з розосередженим впуском стічних вод) і режиму його роботи (з регенерацією активного мулу або без неї) здійснюється виходячи з характеру очищуваних стічних вод (природи окислюваних забруднень, їхньої концентрації, режиму надходження й витрати стічних вод) та необхідного ступеня їх очищення.

Згідно зі СНіП 2.04.03–85 [5] аеротенки–витиснювачі доцільно застосовувати при БПК_повн стічних вод, що надходять до 300 мг/л, а аеротенки–змішувачі – при БПК_повн. до 1000 мг/л. Аеротенки–витиснювачі без регенераторів рекомендується застосовувати для очищення міських і близьких до них за складом виробничих стічних вод з БПК_повн не більше 150 мг/л, при БПК_повн до 300 мг/л – аеротенки–витиснювачі з регенераторами.

Об’єм аеротенків визначають за витратою стічних вод, що надходять на очищення, і тривалістю їх перебування в аеротенках (її називають також періодом чи тривалістю аерації). При розрахунку об’єму аеротенків користуються середньогодинною витратою за період аерації в години максимального припливу.

Витрата активного мулу, що рециркулює, при розрахунку об’єму аеротенків без регенераторів і вторинних відстійників не враховується.

При проектуванні аеротенків визначають період аерації залежно від принципу їх роботи й наявності регенерації активного мулу.

Ступінь рециркуляції активного мулу R_i (частках одиниці) в аеротенках розраховують за формулою:

, (8.1)

де а_і – доза мулу в аеротенках, г/л, що визначають техніко–економічним розрахунком з урахуванням роботи вторинних відстійників;

І_і – муловий індекс, см³/г.

Визначення періоду аерації за СНиП 2.04.03–85 здійснюється за питомою швидкістю окислення забруднень.

Питома швидкість окислення, мг БПК_повн на 1 г беззольної речовини мулу за 1 годину,

, (8.2)

де  – коефіцієнт інгібування продуктами розпаду активного мулу, що приймають 0,07 л/г для міських стічних вод;

_max – максимальна швидкість окислення, що приймають за даними науково–дослідних організацій: для міських стічних вод 85 мг БПК_повн на г за годину;

s – зольність мулу, для міських стічних вод дорівнює 0,3;

С₀ – концентрація розчиненого кисню, мг/л (у першому наближенні допускається приймати 2 мг/л і уточнюють на основі техніко–економічних розрахунків з урахуванням періоду аерації і питомої швидкості окислення);

К₀ – константа, що характеризує властивості органічних забруднюючих речовин, яку для міських стічних вод приймають 0,625 мг О₂/л;

L_mix – БПК_повн, що визначають з урахуванням розбавлення рециркуляційною витратою.

Під час розрахунку часу аерації і питомої швидкості окислення необхідно враховувати, що наведені формули справедливі при середньорічній температурі стічних вод 15^оС. При іншій середньорічній температурі стічних вод T_ тривалість аерації повинна бути помножена на відношення 15/T_.

У всіх випадках тривалість аерації повинна бути не меншою за 2 год.

Тривалість окислення забруднень, год, у системі “аеротенк–регенератор” визначаємо за формулою:

, (8.3)

де S – зольність мулу, дорівнює 0,3.

Визначення об’єму аеротенків–змішувачів без регенераторів

В аеротенках–змішувачах період аерації t_atm визначають за формулою:

, (8.4)

де  – питома швидкість окислення, мг БПК_повн на 1 г беззольної речовини мулу за 1 годину;

L_en – БПКповн стічних вод, що надходять в аеротенк, мг/л;

s – зольність мулу, частка одиниці, яка для міських стічних вод приймається рівною 0,3;

a_i – доза мулу, г/л;

Навантаження на мул q_i, мг БПК_повн на 1 г беззольної речовини мулу на добу, визначають за формулою:

, (8.5)

де t_a – період аерації стічних вод, год;

а_і – доза мулу в аеротенку.

Необхідний об’єм аеротенків–змішувачів без регенераторів визначається за розрахунковою витратою та тривалістю аерації без врахування витрати зворотного активного мулу

, м³. (8.6)

Визначення об’єму аеротенків–витиснювачів без регенераторів

Згідно зі СНиП 2.04.03–85 режим витиснення в аеротенках забезпечується при співвідношенні довжини коридорів до ширини більше 30.

Тривалість аерації в аеротенках–витиснювачах без регенерації визначають за формулою:

, (8.7)

де  – коефіцієнт інгібування продуктами розпаду активного мулу, що приймають 0,07 л/г для міських стічних вод;

_max – максимальна швидкість окислення, що приймають за даними науково–дослідних організацій: для міських стічних вод 85 мг БПК_повн на г за годину;

s – зольність мулу, для міських стічних вод дорівнює 0,3;

С₀ – концентрація розчиненого кисню, мг/л (у першому наближенні допускається приймати 2 мг/л і уточнюють на основі техніко–економічних розрахунків з урахуванням періоду аерації і питомої швидкості окислення);

К₀ – константа, що характеризує властивості органічних забруднюючих речовин, яку для міських стічних вод приймають 0,625 мг О₂/л;

К_l – коефіцієнт, що враховує вплив поздовжнього переміщення (при біологічному очищенні до L_ex=15 мг/л – K_l=1,5; при L_ex>30 мг/л – K_l=1,25);

L_mix – БПК_повн, що визначають з урахуванням розбавлення рециркуляційною витратою:

, (8.8)

де R_i – ступінь рециркуляції активного мулу, що визначають за формулою (9.1);

Об’єм аеротенків–витиснювачів при цьому буде складати:

, м³. (8.9)

Визначення об’єму аеротенків з регенераторами

У цьому випадку об’єм власне аеротенка визначається швидкістю сорбції, а загальний об’єм системи «аеротенк–регенератор» – швидкістю окислення забруднень стічних вод активним мулом. При цьому загальний час переробки забруднень t_o у системі «аеротенк–регенератор» складається з двох величин – часу перебування суміші стічної води з мулом в аеротенку, t_at, і часу перебування мулу в регенераторі, t_r.

Тривалість окислення органічних забруднень t₀, год:

, (8.10)

де a_r – доза мулу в регенераторі, г/л:

, (8.11)

де  – питома швидкість окислення, що визначають за формулою (9.1) при дозі мулу в регенераторі a_r.

Тривалість обробки води в аеротенку, год:

. (8.12)

Знаючи час t_o і t_at, можна визначити необхідну тривалість регенерації активного мулу в регенераторі, год:

. (8.13)

Об’єм аеротенка, м³, визначають залежно від розрахункової витрати стічних вод q_, м³/год, і часу обробки:

. (8.14)

Об’єм регенераторів визначають за формулою:

. (8.15)

Для забезпечення роботи систем видалення ущільненого мулу з вторинних відстійників СНиП 2.04.03–85 встановлює мінімальні значення R_i: 0,3 – для відстійників із мулососами; 0,4 – для відстійників із мулоскребами; 0,6 – при самопливному видаленні мулу.

Як і при розрахунку аеротенків без регенераторів, розрахунок аеротенків з регенераторами повторюють, якщо значення мулового індексу J_i, отримане за табл. 41 СНиП 2.04.03–85, не відповідає прийнятому на початку розрахунку.

Питання для самоперевірки

1. Які є типи аеротенків?

2. Що таке активний мул і його роль в очищенні стічних вод?

3. Які відомі основні показники стану активного мулу?

4. В яких випадках необхідно проектувати аеротенки з регенерацією?

5. Для чого потрібна подача стисненого повітря в аеротенки?

6. Як здійснюють аерацію стічних вод у аеротенках?