2020-05-12
916
Необходимо рассчитать аэротенк, работающий по схеме на рисунке В.1:
Рисунок В.1 -Схема удаления из сточной жидкости азота методом нитрификации-денитрификации: 1-первичный отстойник; 2-аэротенк; 3-нитрификатор; 4-денитрификатор; 6-вторичный отстойник;7-насосная станция циркулирующего активного ила; 8-циркулирующий активный ил.
Исходные данные: Городские сточные воды с расчетными параметрами
| Qсут =50 000м3/сут | С  =150мг/л
| С  =10 мг/л
|
| q р =3000 м3/ч | L  =180мг/л
| L  =10 мг/л
|
| рН=7,6 | С  =35 мг/л
| С  =1,0 мг/л
|
Т  =150С
| С  =12 мг/л
| |
Т  =210С
|
1. Требуемая степень рециркуляции активного ила Ri в системе «вторичный отстойник – аэротенк - вторичный отстойник», обеспечивающая снижение N-NO3 в очищенной сточной жидкости до требуемых значений (С =12 мг/л), определяется из уравнения:
| (В.1) |
где С – концентрация азота нитратов в биологически очищенной воде (на выходе из аэротенка), мг/л; ∆N – количество азота, пошедшее на синтез клеток микроорганизмов в аэротенке, мг/л; С – концентрация азота аммонийного на входе в аэротенк, мг/л.
; Ri=1,83
Количество азота, пошедшее на синтез клеток микроорганизмов в аэротенке, мг/л:
| ∆N = Пi ∙ М ∙ m ∙ (1 - S), | (В.2) |
где М – доля микроорганизмов в активном иле (в курсовом проекте принять равной 0,3); m – доля азота в клетках микроорганизмов в пересчете на сухое вещество (в курсовом проекте принять равной 0,1); S – зольность активного ила (в курсовом проекте принять 0,3).
∆N = 174 ∙ 0,3 ∙ 0,1 ∙ (1 - 0,3) = 3,65 мг/л
Прирост активного ила, мг/л:
Пi = 0,8 ∙ С + 0,3 ∙ L  ,
| (В.3) |
где С – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л; L 
– концентрация БПКполн в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л.
Пi = 0,8 ∙ 150 + 0,3 ∙ 180 = 174 мг/л
2. Количество азота нитратов, поступивших в зону денитрификации аэротенка из вторичного отстойника с рециркуляционным потоком активного ила, т/сут:
М  = 
| (В.4) |
М = 
=1,1 т/сут
3. Концентрация азота нитратов в зоне денитрификации с учетом рециркуляционного потока активного ила, мг/л:
 ,
| (В.5) |
где С 
– концентрация азота нитратов в исходной сточной жидкости, поступающей в зону денитрификации аэротенка (в курсовом проекте принять равной нулю); С 
– концентрация азота нитратов в циркулирующем потоке активного ила (равна концентрации азота нитратов в биологически-очищенной воде) мг/л;
Qсут, Qц – расход сточной жидкости и циркулирующего потока активного ила, м3/сут.
| Qц = Qсут ∙ Ri | (В.6) |
= 7,76 мг/л
4. Количество органических веществ по БПКп, пошедшее в зоне денитрификации на восстановление азота нитратов, т/сут:
∆М  = К  ∙ М
| (В.7) |
где К – коэффициент, учитывающий количество БПКп для обеспечения полного восстановления нитратов до элементарного азота (БПКп: СN-NO3 = 4:1)
∆М 
= 4 ∙ 1,1 = 4,4 т/сут
5. Количество органических веществ по БПКп, поступающих со сточной жидкостью в зону денитрификации, т/сут:
М  = 
| (В.8) |
М = 
= 9,0 т/сут
6. Количество органических веществ по БПКп, поступающих со сточной жидкостью в зону аэрации и нитрификации, т/сут:
М  = М  - ∆М 
| (В.9) |
М = 9,0 – 4,4 = 4,6 т/сут
7. Концентрация БПКпол в сточной жидкости, поступающей в зону аэрации, мг/л:
L  = 
| (В.10) |
L = 
= 92 мг/л
8. Продолжительность обработки сточной жидкости в зоне денитрификации, ч:
tден =  ,
| (В.11) |
где 
и 
– концентрация азота нитратов на входе и выходе из зоны денитрификации соответственно, мг/л; 
– скорость восстановления азота нитратов принимается в зависимости от начального значения азота нитратов, принимается по таблице В.1; 
– температура сточной жидкости для самого неблагоприятного холодного времени года, 0С.
Таблица В.1
(С N-NO3) en  мг/л
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| , мг/(г·ч)
| 7,5 | 11,5 | 13,5 | 15 | 17 | 17,5 | 18,5 | 19 |
= 0,64 ч
14.Объем зоны денитрификации аэротенка, м3:
W ден = qm  t ден (1+ Ri),
| (В.12) |
где qp – расчетный расход сточной жидкости, поступающей на сооружения биологической очистки, м3/ч.
W ден =3000 0,64 (1+1,83) = 5433,6 м3
15. Продолжительность обработки сточной жидкости с целью снижения концентрации органических веществ в зоне аэрации определяется по формуле, ч:
 ,
| (В.13) |
где φ – коэффициент ингибирования процесса биохимического окисления органических веществ продуктами распада активного ила (принять 0,07); ρmах – максимальная скорость окисления органических веществ в аэротенке, (принять 85); С0 – концентрация растворенного кислорода в аэротенке, в курсовом проекте принять равной 2 мг/л;
К0 –константа, характеризующая влияние кислорода, (принять 33); Lmix – БПКпол сточной жидкости с учетом разбавления рециркуляционным расходом возвращаемого из вторичного отстойника активного ила, мг/л:
Lmix = 
| (В.14) |
Lmix = 
= 48 мг/л
Кl – константа, характеризующая свойства органических загрязнений по БПКпол; Kp – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания.
2,5 ч
16. Требуемый объем аэротенка для снижения концентрации органических веществ, м3:
W atv =qp  t atv
| (В.14) |
W atv = 3000 
2,5 = 7500 м3
17. Требуемая продолжительность нахождения сточной жидкости в зоне нитрификации:
| (В.15) |
где 
– концентрация азота аммонийного в сточной жидкости с учетом разбавления рециркуляционным расходом возвращаемого из вторичного отстойника активного ила, мг/л:
= 
| (В.16) |
= 
=13 мг/л
ρнит – скорость окисления азота аммонийного, принимается по таблице В.2.
Таблица В.2
| СN-NН4, мг/л | 90 | 70 | 50 | 30 | 20 | 5 |
| ρнит, мг/(г·ч) | 22,5 | 19,5 | 15,6 | 11 | 4 | 2,5 |
– коэффициент, учитывающий влияние рН, принимается по таблице В.3.
Таблица В.3
| рН | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 8 | 8,5 | 9 | 9,5 |
| 0,14 | 0,28 | 0,18 | 0,73 | 0,95 | 1,0 | 0,87 | 0,68 |
tнит = 
= 1,54ч
18. Требуемый объем зоны нитрификации, м3:
Wнит = qp (1+Ri) tнит =3000 (1+1,83) 1,54 = 13074,6 м3
19. Требуемый объем аэротенка определяется суммированием требуемых продолжительностей этапов последовательной обработки сточных вод:
∑W= 5433,6 + 7500 + 13074,6 =26008,2 м3
