Материал: Реконструкция отделения биохимической очистки сточных вод города Руза, производительностью 10000 м3/сут

Эффективность очистки в фильтре 70%.

Тогда концентрация твердых взвешенных частиц в воде на выходе из фильтра составит

Расход воды, теряемый со шламом в фильтре составляет

Расход очищенной воды

Количество твердой фазы уходящей из фильра со шламом

Содержание твердых частиц в шламе при этом составит

3.2      Аэротенк

3.2.1      Назначение

Биохимический метод используется для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности - органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.

Биохимические процессы, протекающие в аэротенке, могут быть разделены на два этапа: 1) адсорбция поверхностью активного ила органических веществ и менерализация легко окисляющихся веществ при интенсивном потреблении кислорода, 2) доокисление медленно окисляющихся органических веществ. На втором этапе кислород потребляется медленее.

В данной проекте производится расчет и проектирование двухкоридорного аэротенка-вытеснителя.

3.2.2      Техническая характеристика аэротенка

Аппарат предназначен для биохимической очистки сточных вод. Производительность по воде 11800 м3/сут.

Среда в аппарате - сточная вода, содержащая органические отходы, аммонийные соли, хлориды, сульфаты, СПАВ.

Биологическая потребность в кислороде:

-      начальная БПК_полн = 115 мг О₂/л;

-      конечная БПК_полн = 15 мг О₂/л.

Рабочие условия процесса:

-      pH 6,5-8,5;

-      рабочий диапазон температур: 6-25 ⁰С;

-      давление атмосферное;

-      среда не токсичная, невзрыво- и непожароопасная;

абразивный износ материала в результате движения твердых нерастворимых частиц.

3.2.3      Исходные данные

Расход сточной воды

Начальное загрязнение воды по БПК полн

Конечное загрязнение воды по БПК полн

Средняя температура воды

Величину рециркуляции принимаем

3.2.4      Технологический расчет

3.2.4.1        Определение объема аэротенка

Расчет ведется с использованием обобщенных (критериальных) уравнений кинетики биохимического окисления.

Исходным выражением для определения необходимого времени пребывания τ сточной жидкости в аэротенке является функциональная зависимость:

 (1)

где L_н и L_к - концентрации загрязнений в исходной сточной воде и иловой смеси после аэротенка, выраженные (например по БПК_полн) в О₂ на 1 м³ жидкости; a_см - концентрация активного ила (по сухой его части) в аэротенке, выраженная в единицах массы ила в 1м3 иловой сммеси в сооружении; k - константа скорости биохимического окисления, выраженная в сут^-1, ч^-1, с^-1 и т.д.

В соответствии с теорией размерностей из указанных функции (1) переменных можно составить три безразмерных комплекса π_i с функциональной связью между ними:

где  - степень извлечения загрязнений из сточной воды в сооружении;  - критерий, характеризующий данную частную кинетику окисления;  - нагрузка загрязнений на активный ил.

Экспериментальные данные для получения явного вида функции f₁ взяты из опыта эксплуатации большого числа промышленных аэротенков для очистки городских сточных вод обобщены для аэротенков вытеснения следующим уравнением:

В данной работе суточный расход сточных вод составляет Q = 11800 м³/сут, содержание начального L_н и конечного L_к загрязнений воды (по БПК_полн) соответственно составляет 115 и 15 мг О₂/л; средняя температура обработки воды в аэротенке 12 ⁰С.

Для вычисления π_1см = - степени очистки воды в аэротенке - найдем L_см из материального баланса смешения воды, подаваемой на очистку, и рециркулята Q_R из вторичного отстойника:

Отсюда

Таким образом,

Время пребывания сточной воды в аэротенке  определяется по расчетному значению π_см2:

Где

b = 1,9 = 0,00375

где а = 2500 мг/л - доза ила по сухой его части.

Таким образом

В расчете принято:

k =  = 0,139.

Время пребывания сточной воды (а не смеси воды с рециркулятом) в аэротенке равно:

Объем аэротенка (аэробной зоны) составляет

Анаэробная зона аэротенков занимает 30 - 50% аэротенка, поэтому общий объем аэротенка можно определить как

V =

Подбираем типовой проект аэротенка-вытеснителя № 902-2-196 со следующими характеристиками [13]:

число аэротенков n_а = 2;

число коридоров n_к = 2;

рабочая глубина h = 4,4 м;

ширина коридора B = 6 м;

предел длины 48-54 м.

Определим длину аэротенка:

Принимаем длину

L_аэ = 49 м.

Расчет аэрационной системы.

Суточное количество образующегося ила (конструктивный обмен) составляет:

где g - дополнительное количество ила, образующегося на единицу количества стоков.

Потребность в кислороде (энергообмен):

Степень использования кислорода воздуха составляет 5%, тогда потребность в кислороде будет равна:

где ρ_O2^н.у. = 1,429 кг/м³ - плотность кислорода в нормальных условиях.

Объемный расход воздуха, который необходимо подавать в аппарат

Вычислим объемный расход и плотность воздуха при средней температуре t= = 12 ⁰С и давлении в трубах 3 атм:

Скорость воздуха в трубах распределительной системы:

Определим диаметр центральной трубы:

Принимаем  = 219х7 мм.

Подбор аэраторов.

Используем аэраторы Экополимер серии Аква-лайн, со следующими основными параметрами:

·        длина аэратора 100020 мм, 200020 мм;

·        наружный диаметр аэратора 118;

·        внутренний диаметр опорной трубы 804 мм;

·        рабочее давление 10-100 кПа;

·        рабочий расход воздуха на 1 м аэратора 5 - 25 м3/ч;

·        оптимальный расход на 1 м аэратора 14 - 20 м3/ч;

·        потери давления 1,5 - 2,5 кПа.

Длина аэрируемого участка 49 м. Площадь поперечного сечения внутренней опорной трубы:

Минимально необходимое число труб ответвлений:

примем n = 23 шт.

Шаг между осями труб ответвления:

Выбор мешалок.

Анаэробную зону оснащаем погружными мешалками WILO EMU. Они служат для предотвращения осаждения частиц активного ила. Большой диаметр крыльчатки и малая частота вращения значительно повышают эффективность их работы. Лопасти со специально изогнутыми кромками позволяют крыльчатке самостоятельно очищаться даже при работе с длинноволокнистыми частицами перемешиваемой жидкости.

Выбираем мешалки фирмы WILO EMU Maxiprop со следующими характеристиками:

-      тип мешалки TR 90-2-6/8

-      крыльчатка 2-лопостная;

-      материал лопастей - стеклопластик;

-      диаметр крыльчатки 900 мм;

-      частота вращения n = 166 об/мин;

-      мощность ротора Pном = 1,75 кВт;

-      потребляемая мощность Рmax = 2,5 кВт;

-      вес 107 кг.                                       Погружная мешалка TR 90-2-6/8.

3.2.5      Механический расчет

Ширина резервуара

Длина резервуара

Высота резервуара

Резервуар подземный, высота засыпки

Объемная масса грунта

Угол внутреннего трения

Район строительства - Москва

Данные для проектирования:

Бетон тяжелый класса В20

Расчетное сопротивление на осевое сжатие

Расчетное сопротивление бетона для предельных состояний второй группы

Арматура класса А-III

Расчетное сопротивление растяжению рабочей продольной арматуры

Модуль упругости арматуры

Расчет и конструирование стеновой панели производим опираясь на следующие данные для проектирования:

Высота фундамента

Глубина заделки стеновой панели в фундамент

Назначаем толщину стеновой панели

Высота стеновой панели

Выделим для расчета вертикальную полосу шириной 1м.

Нагрузки на стеновую панель

Горизонтальная нагрузка от давления воды на уровне защемления стены

, где

 - коэффициент надежности по нагрузке для жидкостей

 - объемная масса воды (плотность)