Аэротенки

6.140. 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.

6.141. 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.

6.142. Вместимость аэротенков 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.

6.143. Период аэрации t_atm, ч, в аэротенках, работающих по принципу смесителей, следует определить по формуле

(48)

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. 40;

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

(49)

здесь r_max - максимальная скорость окисления, мг/(г×ч), принимаемая по табл. 40;

C_O - концентрация растворенного кислорода, мг/л;

K_l - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_полн/л, и принимаемая по табл. 40;

К_О - константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л, и принимаемая по табл. 40;

j - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый по табл. 40.

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

(50)

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:

(51)

здесь R_i - степень рециркуляции активного ила, определяемая по формуле (52); обозначения величин a_i, r_max, C_O, L_en, L_ex, K_l, K_O, j, s, следует принимать по формуле (49).

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.

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

(52)

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.

6.146. 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. 41.

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

(53)

где t_at - период аэрации, ч.

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

(54)

где R_i - следует определять по формуле (52);

a_r - доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле

(55)

r - удельная скорость окисления для аэротенков - смесителей и вытеснителей, определяемая по формуле (49) при дозе ила a_r.

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

(56)

Продолжительность регенерации t_r, ч, надлежит определять по формуле

(57)

Вместимость аэротенка W_at, м³, следует определять по формуле

(58)

где q_w - расчетный расход сточных вод, м³/ч.

Вместимость регенераторов W_r, м³, следует определять по формуле

(59)

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

(60)

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.

6.149. Необходимо предусматривать возможность работы аэротенков с переменным объемом регенераторов.

6.150. 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.

6.151. 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.

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

6.153. Заглубление аэраторов следует принимать в соответствии с давлением воздуходувного оборудования и с учетом потерь в разводящих коммуникациях и аэраторах (см. п. 5.34).

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

6.155. 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.

6.156. Рециркуляцию активного ила следует осуществлять эрлифтами или насосами.

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

, (61)

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. 42; для среднепузырчатой и низконапорной K ₁ = 0,75;

K ₂ - коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов h_a и принимаемый по табл. 43;

K _T - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод. который следует определять по формуле

(62)

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. 44, 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

(63)

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 (48) и (49).

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

(64)

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. 43.

6.158. 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 и определяемых по п. 6.157.

Число аэраторов N_ma Для аэротенков и биологических прудов следует определять по формуле

(65)

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 (61).

3. Эколого – экономическая эффективность природоохранных издержек

Эффективность природоохранных издержек оценивается по общепринятой методике оценки эффективности всех издержек: как отношение достигнутого результата (эффекта) к размеру издержек, при этом более трудно оценить экологический эффект в стоимостном выражении. Поскольку эти издержки обеспечивают так же экологический и социальный итог, то при оценке их эффективности они могут быть определены в комплексе.

Оценка экономической эффективности затрат на охрану окружающей среды необходима для наиболее рационального использования ограниченных материальных и финансовых ресурсов предприятия.

Она служит: для оценки уже полученных выгод (или невыгод); для выбора наиболее целесообразного варианта природоохранного проекта; для определения объема затрат, необходимых для достижения оптимальных эколого – экономических результатов.

Показатель эффективности природоохранных издержек определяется как отношение полного экологического, экономического и общественного эффектов от природоохранных мероприятий к размеру издержек, связанных с их проведением.

В систему характеристик эффективности издержек экологического назначения входят: 1) характеристики эффективности капитальных издержек (инвестиций); 2) показатель эффективности текущих издержек; 3) характеристики эффективности общего размера приведенных издержек.

В бывшем СССР для определения экономической эффективности капитальных затрат, в том числе и природоохранного назначения использовалась методика, предложенная академиком Т. С. Хачатуровым, в соответствии с которой эффективность определялась как отношение годового эффекта от проведенного мероприятия Э_r (за вычетом текущих затрат С) к величине капитальных вложений К:

Э_к = (Э_r – С)/К.

Полученный при этом коэффициент эффективности Э_к сравнивался с нормативным коэффициентом эффективности капитальных вложений Е_н. Рассматриваемое направление использования капитальных затрат считалось эффективным, если расчетный коэффициент эффективности Э_к удовлетворял условию: Э_к Е_н. Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений устанавливался как величина, обратная сроку их окупаемости (Т): Е_н = .

При среднем сроке окупаемости по народному хозяйству, равном 8,3 года, норматив эффективности капитальных затрат Е_н был равен 0,12.

В рыночной экономике экономическую эффективность затрат определяют как соотношение результатов (выгод) и затрат. Данный подход получил название анализ «затраты – выгоды». Формализовав ее применительно к инвестициям в основной капитал природоохранного назначения, получим выражение, аналогичное приведенному выше:

Э_з = ,

где Э_з – экономическая эффективность годовых природоохранных затрат; Р – полный годовой эффект (результат); З – затраты, определившие эффект.

Согласно типовой методике определения экономической эффективности природоохранных мероприятий и оценки ущерба, вызванного загрязнением окружающей среды, экономический результат природоохранных мероприятий выражается:

─ в величине предотвращенного, благодаря этим мероприятиям, годового экономического ущерба;

─ или в величине дополнительного дохода от улучшения производственных результатов деятельности Д;

─ или в сумме величин предотвращенного годового экономического ущерба и годового прироста дохода Д.

Р = У_пр + Д.

Величина предотвращенного экономического ущерба от загрязнений окружающей среды (У_пр) определяется как разность между расчетными величинами ущерба, который имел место до осуществления рассматриваемого мероприятия, и остаточного ущерба после проведения этого мероприятия.

У_пр = У₁ – У₂,

где У₁ и У₂ – соответственно, величина ущерба до проведения природоохранного мероприятия и остаточного ущерба после осуществления мероприятия.

Годовой прирост дохода Д от улучшения производственных результатов может быть определен следующим образом:

Д = ,

где q_i и q_j - количество товарной продукции i-го и j – го видов (качества), получаемой до и после осуществления оценивания мероприятия; z_i и z_j – оценка единицы i-й и j – й продукции.

Экономический эффект природоохранного мероприятия определяется сопоставлением экономического результата с затратами, вызвавшими этот результат:

Э = (У_пр + Д) – (С + Е_нК),

где С – эксплуатационные расходы; К – капитальные вложения; Е_н – нормативный коэффициент эффективности (величина, обратная сроку окупаемости).

Общим правилом для нормального экономического решения является превышение выгоды над затратами, т. е. чистый экономический эффект, определяемый путем сопоставления результата (полного экономического эффекта) природоохранных мероприятий с затратами на их осуществление, должен быть положительным, т. е. должно соблюдаться условие: (Р-З)>0, или Р/З >1.

Однако экологические мероприятия редко приносят скорый экологический результат, поэтому для определения экономической эффективности экологических затрат целесообразно использование коэффициента дисконтирования для корректного сравнения современных затрат и будущих выгод. В качестве коэффициента дисконтирования в современных расчетах принимается ставка банковского (ссудного) процента. Ставки дисконта, используемые международными организациями и многими банками, в настоящее время составляют 8-12%. Дисконтирование позволяет привести будущие результаты и затраты к современной стоимости по следующим формулам:

R = и Z = ,

где R и Z – соответственно результат (эффект) и затраты с учетом фактора времени;

Р_t – результат (эффект, выгода) t-го года;

З_t – затраты t-го года; r – коэффициент дисконтирования.

С учетом фактора времени формула соотношения выгоды/затраты для определения экономической эффективности природоохранных издержек, приобретает вид:

Э_зt = ,

где Э_зt – экономическая эффективность с учетом фактора времени;

t – время реализации природоохранного проекта.

Показателями полного экономического результата природоохранных мероприятий являются:

─ прирост чистой продукции или прибыли, а также снижение себестоимости в сфере материального производства;

─ экономия затрат на производство и оказание услуг в непроизводственной сфере;

─ сокращение расходов личных средств населения в сфере личного потребления.

Следовательно, полный экономический эффект природоохранных мероприятий определяется как разность чистой продукции или прибыли материального производства, затрат в непроизводственной сфере, расходов личных средств населения и госбюджета при настоящем состоянии окружающей среды и проектируемом. Этот эффект разделяют на общий и (народнохозяйственный) и произведенный. Общий (народнохозяйственный) определяется приростом экономической оценки природных ресурсов или приростом чистой продукции, полученной из природного ресурса, на уровне страны, отрасли, подотрасли. Производственный эффект определяется по приросту прибыли или снижению себестоимости на уровне предприятий, объединений, промышленного узла.

Показатель первичного эффекта от снижения отрицательного воздействия на среду рассчитывается по формуле:

Э_п.э. = ,

где В – снижение показателя отрицательного воздействия на среду;

(С + Е_нК) – затраты, вызвавшие это изменение.

Этот же показатель первичного эффекта может быть вычислен и по другой формуле:

Э_п.э. = ,

где В^` - показатель, характеризующий улучшение состояния окружающей среды.

Показатель общей (абсолютной) экономической эффективности средозащитных мероприятий определяется путем отнесения годового объема полного экономического эффекта от средозащитного мероприятия и затратам по этому мероприятию.

Э_з = ,

где Э_ij – полный экономический эффект i – го вида от предотвращения (уменьшения) потерь на j – ом объекте, находящемся в зоне улучшения состояния окружающей среды.

Общая (абсолютная) экономическая эффективность капвложений определяется отнесением годового объема полного экономического эффекта (за вычетом эксплуатационных расходов) к капвложениям, обеспечивающим этот результат:

Э_к = .

При разработке долгосрочных природоохранных проектов, программ по охране окружающей среды, выборе варианта внедрения новой техники или технологии, направленной на экологизацию производства, может использоваться отечественная методика определения приведенных затрат, или сравнительной экономической эффективности природоохранных издержек. Ее аналогом в рыночной экономике в какой – то степени является подход «затраты – эффективность». В этом случае стоит задача не определить эффект, выгоды от реализации мероприятия для последующего сопоставления с затратами, а найти такой вариант развития, который бы обеспечил минимальные затраты для достижения поставленной цели, т.е. предпочтение должно отдаваться варианту с наименьшей величиной совокупных текущих расходов и капитальных вложений, приведенных к одинаковой размерности с помощью коэффициента дисконтирования:

С + rК→ min.

Такой подход удобен в том случае, когда определить экономические выгоды/эффекты от реализации природоохранного проекта сложно, однако для общества этот проект очень важен.

Если периоды строительства (реконструкции), а также проектные сроки эксплуатации природоохранных сооружений и устройств в сравниваемых вариантах средозащитных мероприятий примерно одинаковы (различия в сроках не превышают трех лет), а затраты и результаты в период эксплуатации существенно не различаются, то варианты средозащитных мероприятий могут сравниваться по величине их чистого экономического эффекта:

Э = Р – (С + Е_нК) → max.

Учитывая, что природоохранные затраты направлены на предотвращение не только экономического, но социального ущерба от загрязнения окружающей среды, можно рассчитать социальную, а затем и совокупную социально – экономическую эффективность экологических издержек.