Принципы расчета аэротенков систем аэрации

Аэротенки различных типов следует применять для биологической очистки городских и производственных сточных вод.

Аэротенки, действующие по принципу вытеснителей, следует применять при отсутствии залповых поступлений токсичных веществ, а также на второй ступени двухступенчатых схем.

Комбинированные сооружения типа аэротенков-отстойников (аэроакселераторы, окситенки, флототенки, аэротенки-осветлители и др.) при обосновании допускается применять на любой ступени биологической очистки.

Регенерацию активного ила необходимо предусматривать при БПК_полн поступающей в аэротенки воды свыше 150 мг/л, а также при наличии в воде вредных производственных примесей.

Вместимость аэротанков необходимо определять по среднечасовому поступлению воды за период аэрации в часы максимального притока.

Расход циркулирующего активного ила при расчете вместимости аэротенков без регенераторов и вторичных отстойников не учитывается.

Период аэрации t_atm ч, в аэротенках, работающих по принципу смесителей, следует определять по формуле:

ч (1.1)

где: L_en — БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;

L_ex — БПК_полн очищенной воды, мг/л;

a_i — доза ила, г/л, определяемая технико-экономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников;

s — зольность ила, принимаемая по табл. 1.1 (Приложение 1);

r — удельная скорость окисления, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

мг БПК_полн/г (1.2)

здесь r_max — максимальная скорость окисления, мг/(г×ч), принимаемая по табл. 1.1 (Приложение 1);

C_O — концентрация растворенного кислорода, мг/л;

K_l — константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_полн/л, и принимаемая по табл. 1.1 (Приложение 1);

К_О — константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л, и принимаемая по табл. (Приложение 1);

j — коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый по табл. 1.1 (Приложение 1).

Примечания: 1. Формулы (1.1) и (1.2) справедливы при среднегодовой температуре сточных вод 15°С. При иной среднегодовой температуре сточных вод T_w продолжительность аэрации, вычисленная по формуле 1.1 (48), должна быть умножена на отношение 15/ T_w.

2. Продолжительность аэрации во всех случаях не должна быть менее 2ч, табл. 1.1 (Приложение 1).

Период аэрации t_atv ч, в аэротенках-вытеснителях надлежит рассчитывать по формуле:

, ч (1.3)

где: K_p — коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания: K_p = 1,5 при биологической очистке до L_ex = 15 мг/л; K_p = 1,25 при L_ex > 30 мг/л;

L_mix — БПК_полн, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

мг/л (1.4)

здесь R_i — степень рециркуляции активного ила, определяемая по формуле 1.5; обозначения величин a_i, r_max, C_O, L_en, L_ex, K_l, K_O, j, s, следует принимать по формуле 1.2.

Примечание. Режим вытеснения обеспечивается при отношении длины коридоров l к ширине b свыше 30. При l/b < 30 необходимо предусматривать секционирование коридоров с числом ячеек пять-шесть.

Степень рециркуляции активного ила R_i, в аэротенках следует рассчитывать по формуле:

(1.5)

где: a_i — доза ила в аэротенке, г/л;

J_i — иловый индекс, см³/г.

Примечания: 1. Формула справедлива при J_i < 175 см³/г и a_i до 5 г/л.

2. Величина R_i должна быть не менее 0,3 для отстойников с илососами, 0,4 — с илоскребами, 0,6 — при самотечном удалении ила.

Величину илового индекса необходимо определять экспериментально при разбавлении иловой смеси до 1 г/л в зависимости от нагрузки на ил. Для городских и основных видов производственных сточных вод допускается определять величину J_i по табл. 1.1

Таблица 1.1

 

Сточные воды	Иловый индекс Ji, см3/г, при нагрузке на ил qi, мг/(г×сут)
Городские
Производственные: а) нефтеперерабатывающих заводов	—
б) заводов синтетического каучука	—
в) комбинатов искусственного волокна	—
г)целлюлозно-бумажных комбинатов	—
д) химкомбинатов азотной промышленности	—

Примечание. Для окситенков величина J_i должна быть снижена в 1,3—1,5 раза.

Нагрузку на ил q_i, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в сутки, надлежит рассчитывать по формуле:

(1.6)

где: t_at — период аэрации, ч.

При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ t_O, ч, надлежит определять по формуле:

ч (1.7)

где: R_i — следует определять по формуле (1.5);

a_r — доза ила в регенераторе определяемая по формуле:

г/л (1.8)

r — удельная скорость окисления для аэротенков — смесителей и вытеснителей, определяемая по формуле (1.2) при дозе ила a_r.

Продолжительность обработки воды в аэротенке t_at, ч, необходимо определять по формуле:

,ч (1.9)

Продолжительность регенерации t_r, ч, надлежит определять по формуле:

(1.10)

Вместимость аэротенка W_at, м³, следует определять по формуле:

м³ (1.11)

где: q_w — расчетный расход сточных вод, м³/ч.

Вместимость регенераторов W_r, м³, следует определять по формуле:

, м³ (1.12)

Прирост активного ила P_i, мг/л, в аэротенках надлежит определять по формуле:

, мг/л (1.13)

где: C_cdp — концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л;

K_g — коэффициент прироста; для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод K_g = 0,3; при очистке сточных вод в окситенках величина K_g снижается до 0,25.

Необходимо предусматривать возможность работы аэротенков с переменным объемом регенераторов.

Для аэротенков и регенераторов надлежит принимать число секций — не менее двух, рабочую глубину — 3 — 6 м, свыше — при обосновании, отношение ширины коридора к рабочей глубине — от 1:1 до 2:1.

Аэраторы в аэротенках допускается применять:

мелкопузырчатые — пористые керамические и пластмассовые материалы (фильтросные пластины, трубы, диффузоры) и синтетические ткани;

среднепузырчатые — щелевые и дырчатые трубы;

крупнопузырчатые — трубы с открытым концом;

механические и пневмомеханические.

Число аэраторов в регенераторах и на первой половине длины аэротенков-вытеснителей надлежит принимать вдвое больше, чем на остальной длине аэротенков.

Заглубление аэраторов следует принимать в соответствии с давлением воздуходувного оборудования и с учетом потерь в разводящих коммуникациях и аэраторах.

В аэротенках необходимо предусматривать возможность опорожнения и устройства для выпуска воды из аэраторов.

При необходимости в аэротенках надлежит предусматривать мероприятия по локализации пены — орошение водой через брызгала или применение химических антивспенивателей. Интенсивность разбрызгивания при орошении следует принимать по экспериментальным данным. Применение химических антивспенивателей должно быть согласовано с органами санитарно-эпидемиологической службы и охраны рыбных запасов.

Рециркуляцию активного ила следует осуществлять эрлифтами или насосами.

Удельный расход воздуха q_air, м³/м³ очищаемой воды, при пневматической системе аэрации надлежит определять по формуле:

, м³/м³ (1.14)

где: q_O — удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн, принимаемый при очистке до БПК_полн 15 — 20 мг/л — 1,1, при очистке до БПК_полн свыше 20 мг/л — 0,9;

K ₁ — коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка f_az /f_at по табл. 1.3 (Приложение 2); для среднепузырчатой и низконапорной K ₁ = 0,75;

K ₂ — коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов h_a и принимаемый по табл. 1.4 (Приложение 3);

K _T — коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:

(1.15)

здесь T_w — среднемесячная температура воды за летний период, °С;

K ₃ — коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85; при наличии СПАВ принимается в зависимости от величины f_az /f_at по табл. 1.5 (Приложение 4), для производственных сточных вод — по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать K ₃ = 0,7;

C_a — растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

(1.16)

здесь C_T — растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным;

h_a — глубина погружения аэратора, м;

C_O — средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л; в первом приближении С_О допускается принимать 2 мг/л и необходимо уточнять на основе технико-экономических расчетов с учетом формул (1.1) и (1.2).

Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов включает просветы между ними до 0,3 м.

Интенсивность аэрации J_a, м³/(м²×ч), надлежит определять по формуле:

м³/(м²×ч) (1.17)

где: H_at — рабочая глубина аэротенка, м;

t_at — период аэрации, ч.

Если вычисленная интенсивность аэрации свыше J_a,max для принятого значения K ₁, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если менее J_a,min для принятого значения K ₂ — следует увеличить расход воздуха, приняв J_a,min по табл. 1.4 (Приложение 3).

При подборе механических, пневмомеханических и струйных аэраторов следует исходить из их производительности по кислороду, определенной при температуре 20°С и отсутствии растворенного в воде кислорода, скорости потребления и массообменных свойств жидкости, характеризуемых коэффициентами K_T и K ₃ и дефицитом кислорода (C_a — C_O) / C_a табл. 1.1 (Приложение 1).

Число аэраторов N_ma для аэротенков и биологических прудов следует определять по формуле:

шт. (1.18)

где: W_at — объем сооружения, м³;

Q_ma — производительность аэратора по кислороду, кг/ч, принимаемая по паспортным данным;

t_at — продолжительность пребывания жидкости в сооружении, ч; значения остальных параметров следует принимать по формуле (1.14).

Примечание. При определенном числе механических аэраторов необходимо проверять их перемешивающую способность по поддержанию активного ила во взвешенном состоянии. Зону действия аэратора следует определять расчетом; ориентировочно она составляет 5 — 6 диаметров рабочего колеса.