4.3.2 Расчет сооружений биологической очистки

4.3.2.1 Расчет сооружений биологической очистки с учетом необходимого удаления азота и фосфора.

Расчет сооружений биологической очистки с учетом необходимого удаления азота и фосфора производится в соответствии с указаниями пунктов 7.6.17 и 7.6.18 [2] в зависимости от минимального возраста активного ила.

В соответствии с пунктом 7.6.17.4.[2] определение объема денитрификатора к общему объему емкостного сооружения с активным илом следует производить в зависимости от отношения концентрации азота нитратов, подлежащего удалению при денитрификации, к БПК₅ исходной сточной воды приведенного в таблице 7.12 [2].

Исходные данные для расчета:

Расходы сточных вод: м³/сут; м³/ч; м³/ч.

В соответствии с данными таблицы В.1 [2] на сооружениях механической очистки эффект удаления примесей составляет: БПК₅ -20-33%; NH₄ – 9%; N_общ -11%; Р_общ-11%.

Определяются концентрации загрязнений сточных вод, поступающих на сооружения биологической очистки с учетом их снижения на сооружениях механической очистки: мг/л;мг/л;мг /л; мг /л; мг/л.

Ход расчета:

1) Определяется концентрация нитратного азота, подлежащего удалению по балансовому уравнению:

_(4.52)

где		-	содержание общего азота в сточной воде, поступающей на биологическую очистку, мг/л;
		-	содержание органических веществ в сточной воде, отводимой после вторичных отстойников, мг/дм3. При очистке бытовых сточных вод допускается принимать ;
		-	содержание аммонийного азота в сточной воде, отводимой после вторичных отстойников, принимаемая по таблице 4.11.
		-	содержание нитратного азота в сточной воде, отводимой после вторичных отстойников, Концентрация нитратного азота в сточной воде, отводимой после вторичных отстойников, может быть определена исходя из допускаемой концентрации общего азота, аммонийного азота и азота органических соединений в сточных водах, отводимых после вторичных отстойников, мг/л.
		-	азот органических веществ, поступающих в биомассу активного ила, мг/дм3. В соответствии с пунктом 7.6.17.7[2]

В соответствии с пунктом В.2 [2], удаление аммонийного азота при биологической очистке с нитрификацией в зависимости от нагрузки на активный ил принимают по таблице В.2[2], или по таблице 4.11.

Таблица 4.11 – Удаление аммонийного азота при биологической очистке с нитрификацией в зависимости от нагрузки на активный ил

Нагрузка на активный ил, кг БПК5/кгсут	0,15	0,12	0,09	0,06
Остаточное содержание аммонийного азота, мг/дм3	5,0	1,0–3,0	0,6–0,8	0,4–0,5

_{2) Определяется соотношение}

По таблице 7.12 [2] в зависимости от соотношения определяется соотношениедля варианта с предварительной денитрификацией. В соответствии с п.7.6.17.5 [2] отношение объема денитрификатора к общему объему технологических емкостных сооружений с активным илом менее чем 0.2 не рекомендуется. При значениях менее 0,2 ,принимается.

_{3) Объем технологических сооружений с активным илом рассматривается как сумма объемов сооружений , предназначенных для деструкции органических веществ, нитрификации и денитрификации. Объем для анаэробной емкости для удаления фосфора определяется отдельно.}

_{Объем технологических сооружений с активным илом Vобщ, м3, определяется по формуле:}

(4.53)

где		-	доза ила, г/дм3, принимаемая по таблице 7.5 [2] в зависимости от цели обработки сточной воды. На станциях очистки сточных вод с предварительным отстаиванием в первичных отстойниках при очистке с нитрификацией и денитрификацией
		-	возраст активного ила, сут. Определяется в зависимости от цели обработки сточной воды, соотношения нагрузки по органическим загрязнениям и температуры сточных вод по таблице 7.11 [2]. Определяется нагрузку по органическим загрязнениям qорг, кг/сут , по формуле: (4.54) Принимается температура стоных вод Т=10о- 12оС, и определяется возраст активного ила tTS ,сут.
		-	прирост активного ила, мг/л. В соответствии с пунктом 7.6.19 [2] при возрасте активного ила от 4 до 25 суток и температуре иловой смеси 10-12оС, прирост активного ила принимается по таблице 7.15[2] в зависимости от соотношения ben/Len учетом коэффициента Ki по формуле: (4.55)

4)Уточняется нагрузка на ил, которая должна быть не более 0,15 (смотри таблицу 7.14 [2]).

Нагрузка на ил , кг/м³сут., определяется по формуле:

(4.56)

5) Определяется объем зоны денитрификации (аноксидной зоны)

6)Определяется требуемая степень рециркуляции возвратного активного ила из вторичных отстойников по формуле:

(4.57)

где		-	концентрация аммонийного азота, подлежащая нитрификации,
		-	концентрация нитратного азота в сточной воде после вторичных отстойников,

7) Определяется требуемая степень денитрификации по удаляемому азоту при предварительной денитрификации 7.48 [2] по формуле :

(4.58)

8) Определяются расходы циркуляционного активного ила из вторичных отстойников Qi ,м3/ч, и расход иловой смеси Qiсм,м3/ч:

(4.59)

(4.60)

9) Для удаления из сточных вод соединений фосфора биологическим методом, в соответствии с пунктом 7.6.18.2 [2], предусматриваются технологические емкости после первичного отстаивания, вместимость которых определяется из условия времени контакта от 0,5 до 0.75 ч при максимальном притоке с учетом расхода циркуляционного расхода активного ила.

Принимаем нахождение сточных вод в анаэробной зоне - 0,5 ч. Тогда объем анаэробной зоны составит:

(4.61)

10) Общий объем емкостного сооружения с активным илом для удаления азота и фосфора V, м³ составит:

(4.62)

В качестве емкостного сооружения с активным илом принимаются аэротенки различных типов.

11) Принимается типовой аэротенк и определяется объем одной типовой секции - W_сек,м³.

Определяется количество секций аэротенков:

шт. (4.63)

Количество секций округляется в меньшую сторону.

12) Определяется действительный объем одной проектируемой секции:

(4.64)

13) Определяется длина аэротенка:

м, (1.67)

где - количество коридоров в аэротенке,

–ширина коридора, м ,

–рабочая глубина коридора, м.

10) Принимается конструктивное решение по разбивке емкости аэротенка на зоны денитрификации, аноксидную зону и зону нитрификации сточных вод.

Общий объем емкостного сооружения с активным илом для удаления азота и фосфора составляет:

(4.68)

При принятых N секциях аэротенка в каждом аэротенке зоны составят следующие объемы:

(4.69)

Каждая зона в аэротенке отделяется поперечной перегородкой.

11) Определяется длина каждой зоны по формуле:

(4.70)

Схема сооружений биологической очистки с учетом необходимого удаления азота и фосфора представлена на рисунке 4.6.

R_см

Анаэробная зона,V _ан,м³

Аноксидная зона, V_d,м³

Зона нитрифи-кации,V_N,м³

Вторичный отстойник

R_i

Рисунок 4.6 - Схема сооружений биологической очистки с учетом необходимого удаления азота и фосфора.

12)Определяется удельный расход воздуха в аэротенке:

, м³О₂/м³, (4.71)

где – удельный расход О₂, принимаемый при очистке до БПК₅ 15–20мг/л – 1.1 мг/мг снятой БПК₅,

– коэффициент учитывающий тип аэратора, определяется в зависимости от отношения площади аэрируемой зоны к площади аэротенка. В качестве аэраторов в аэротенках применяем аэраторы из дырчатых труб. Для мелкопузырчатой аэрации принимается в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны () и аэротенка () по таблице 4.11.

Соотношениеследует принимать в пределах (0.3 - 0.75). Принимаем, тогда

Таблица 4.11 - Параметры для расчета удельного расхода воздуха в зависимости от соотношения

	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.75
	1.47	1.68	1.89	1.94	2.0	2.13
	0.59	0.64	0.66	0.72	0.77	0.88
,м3/(м2 ч)	10	20	30	40	50	75

– коэффициент зависящий от глубины погружения аэратора , м, и принимаемый по таблице 4.12.

Таблица 4.12 - Параметры для расчета удельного расхода воздуха в зависимости от глубины погружения аэратора .

,м	0.9	1	3	4	5	6
	0.9	1	2.08	2.52	2.92	3.3
,м3/(м2 ч)	28	24	4	3.5	3	2.5

Глубина погружения аэратора,м, определяется из выражения

,м. (4.72)

– коэффициент качества воды, учитывающий скорости переноса кислорода в иловой смеси и скорости его в чистой воде. Для городских сточных вод , а при наличии в них СПАВ – в зависимости от соотношенияпо таблице 4.11;

– коэффициент , учитывающий температуру сточных вод, который определяется по формуле:

, (4.73)

где – среднемесячная температура сточной воды за летний период, ⁰С. Принимаемаем , тогда

– растворимость кислорода воздуха в воде:

мг/л, (4.74)

– растворимость О₂ в воде в зависимости от температуры и давления, определяемая по таблице 4.13.

Таблица 4.13 - Растворимость О₂ в чистой воде при давлении 0.1 МПа

Tw, , oС	16	18	20
,мг/л	9.82	9.4	9.02

- средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л,

Определяется общий расход воздуха по формуле:

(4.75)

13) Определяем интенсивность аэрации:

м³/(м²·час), (1.76)

где F_air – площадь зоны аэрирования(зоны нитрификации), м² .определяемая по формуле

(1.77)

Полученная интенсивность аэрации должна быть в пределах: ,

где ,– определяется по таблице 4.11, 4.12 в зависимости от.

Если условие не выполняется, принимается интенсивность аэрациим³/(м²·час), и определяется необходимый расход воздуха :

м³/·ч

Перемешивание сточных вод с активным илом в анаэробной и аноксичной зонах предусматривается механическими мешалками.

1 – канал циркуляционного активного ила; 2 – циркуляционный активный ил; 3 – подача сточных вод после первичного отстаивания; 4 – аэротенк; 6 – соединительный канал; 7 – очищенная вода с активным илом на вторичные отстойники; 8 – очищенная вода с активным илом; 9 – сырая вода; 10 – канал биологически очищенных сточных вод; 11 – нижний канал сырой воды; 12 – верхний канал сырой воды

Рисунок 4.7 – Схема трехкоридорного аэротенка

По таблицам или графикам технических характеристик подбираются воздуходувки (таблица 4.14).

Таблица 4.14 Технические характеристики воздуходувок марки ТВ

Тип воздуходувки	Производительность, тыс. м3/ч	Давление, МПа	Мощность двигателя, кВт
ТВ-42-1.4	2,5	0,14	46
ТВ-50-1.6	3,6	0,16	71
ТВ-50-1.9	3,6	0,195	130
ТВ-80-1.4	6	0,142	89
ТВ-80-1.6	6	0,163	135
ТВ-80-1.8	6	0177	155
ТВ-175-1.6	10	0,163	210
ТВ-200-1.4	12	0,14	172
ТВ-300-1.6	18	0,16	350

.