Расчет аэротенка с денитрификацией и дефосфатированием

РАСЧЕТ АЭРОТЕНКА

С ДЕНИТРИФИКАЦИЕЙ И ДЕФОСФАТИРОВАНИЕМ

1. По нормам водоотведения и удельным нагрузкам определяется состав сточных вод от города по всем компонентам

C _i = G _i ´ 1000 / q _i   , г / м³

2. Добавляются вторичные загрязнений от узла обезвоживания осадков в количестве 5 - 10 % от исходной концентрации.

3. Осуществляется расчет первичных отстойников и определяется качество осветленной воды по всем показателям

БПК _ocв = БПК _исх – 0,6 ´ D ВВ                               N _ocв = N _исх – 0,033 ´ D ВВ

ХПК _ocв = ХПК _исх – 0,7 ´ D ВВ                              P _ocв = P _исх – 0,0083 ´ D ВВ    , где

БПК _ocв ; БПК _исх  -  БПК _полн  осветлённых и исходных сточных вод

БПК _ocв ; БПК _исх  -  ХПК осветлённых и исходных сточных вод

N _ocв ; N _исх  - общий азот осветлённых и исходных сточных вод

P _ocв ; P _исх  - общий фосфор осветлённых и исходных сточных вод

D ВВ - количество задержанных в первичных отстойниках взвешенных веществ

D ВВ = ВВ _исх  - ВВ _осв

4. В соответствии  с заданием по качеству очищенной воды рассчитываются значения эффекта очистки и назначается схема блока биологической очистки , выбирается необходимый возраст ила (ориентировочно) в     

зависимости от температуры воды

5. Определяется возраст ила в сутках

Q = 20 ´ Э _N ^0,54 ´ ( N _очищ^амм ) ^{- 0,441}  ´ 1,102 ^{15 - T}

где      Э _N = ( N _осв – N _очищ ) / N _очищ

N _очищ^амм – концентрация аммонийного азота в очищенной воде, г / м³

6. Определяется прирост ила

1,2 ´ ( 0,8 ´ ВВ _осв + 0,3 ´ БПК _ocв )

P _и = ------------------------------------------------------  , г / м³   сточных вод

Q ^0,14 ´ 1,018 ^{T - 15}

 

7. Расчет анаэробной зоны определяется содержанием фосфора в активном   

иле

J _p = ( P _ocв - P _очищ ) / P _и  , доли  единицы,  или  г / г

8. Назначается доза ила в блоке биологической очистки  а _и  в пределах от 2,5 до 3,5 кг / м³ ( 2500 - 3500 г / м³ )

Продолжительность пребывания сточных вод в анаэробной части

t _aна  = А ´ ХПК _осв / а _и  ´ J _p / ( 0,04 + J _p ) ´ ( 1,072 ^{15 - T} ) , ч где А – коэффициент , равный 65

Т – среднегодовая температура восточных вод , ^о С

Объем анаэробной части  , W_aна

W_aна  = Q _p ´ t _aна  , м³

 

В ходе расчета следует учитывать, что J _p должен быть в пределах 0,015-0,035 Если J _p  превышает 0,03 г / г , следует применять физико-химические , либо химико-биологические методы очистки от фосфора

Кроме того необходимо учитывать , что достижение концентрации общего фосфора в очищенной воде менее 1,5 г / м³ требует специальных средств в виде насыщения сточных вод органическими кислотами , добавки реагентов и тому подобного

9. Составляем баланс вещества по общему азоту:

в исходной воде  N_sen = N_NHen + N_{орг en}

N_{орг en} = N_sen  - N_{NH en}

где N_sen   -    общий азот в осветленной воде, г/м³;

N_{NH en} – аммонийный азот в осветленной воде, г/м³.

В ходе биологической очистки часть азота переходит в ил и выводится из системы вместе с избыточным активным илом. Азот в иле

N_pi = I_N * P_i  * 10^-2 , г/м³

где I_N – содержание азота в избыточном иле, I_N = 9,5*Q^-0,156 * 1,018^15-T ,%   

В очищенной воде общий азот N_{s ex} включает аммонийный азот, (N_{NH ex}), нитратный и нитритный азот, (N_Noex ), остаток органического азота, (N_{орг ex}).

N_sex = N_{NH ex} + N_Noex + N _{орг ex} , г/м³

                                   N _{орг ex} = N_sex  - N_{NH ex} - N_Noex , г/м³

Азот, который необходимо изъять при помощи денитрификации, N_D

N_D = N_sen - N_pi - N_sex ,  г/м³

Азот, который необходимо окислить до нитритов и нитратов в аэробной части

N_N = N_D+ N_Noex = N_sen - N_pi – (N_sex - N_{No ex}) , г/м³ ,

10. Аноксидная часть, в которой происходит денитрификация , рассчитывается по удельной скорости r _д , г азота / кг ила в час

r _д = ( 30,1 ´ ( БПК _ocв / N _д ) ^0,0577 – 31 ) ´ 1,087 ^{T - 15}

Продолжительность пребывания сточных вод в денитрификаторе :

N _д

t _д = -------------------- , ч

r _д ´ a _и ´ ( 1 - s )

где s - зольность ила, равная

S = 0,23 ´ Q ^0,134  ´ 1,018 ^{15 - T} ( в долях единицы )

Объем денитрификатора

W _д = Q _p ´ t _д , м³

11. Кратность рециркуляции нитратов из конце аэробной части в начало денитрификатора

R_N = (N_D / N_{NO ex})

Q_N = R_N * Q_p

12. Удельная скорость нитрификации

r _н= 3,3 ´ ( N_{NH ex}/1+ N_{NH ex})* 1,087^T-15

13. Продолжительность нитрификации, t_N

N_N

                        t_N = ---------------- , ч

r_N * a_i (1 - s)

        Объем нитрификатора, W_N

                                               W_N = t_N * Q_p , м³

Кратность рециркуляции ила R_i из вторичного отстойника в анаэробную часть назначается в пределах 0,5-0,7 от расчетного расхода сточных вод  Q_p. Расчетный расход, Q_p, определяется по графику притока сточных вод как сре-дний в часы масксимального поступления стоков за период t:

t = t_ана + t_D + t_N           

14. Определяется расчетное значение возраста ила

W*a_i* 1000   1000*t* a_i

Θ = ---------------- = ------------ , ?ут.

Q_сут * P_i                24*P_i где a_i – доза ила в аэротенке, г/л; или, если убрать 1000, то можно  подставлять в  г/м³.

Р_i – прирост ила в г/м³.

15. В анаэробной и аноксидной частях блока устанавливаются мешалки, мощность которых определяется по затратам энергии 5-6 кВт на 1000 м³ объема сооружения.

16. Расход  воздуха в аэробной части учитывает нитрификацию

z * (L_en – 8*N_D - L_ex) + 4,57*(N_N - N_D) + 1,17 *  N_D

q_air = -----------------------------------------------------------------, м³ /м³

K₁ * K₂ * K₃ * K_T * (C_a - C_o)

Где 8 -  расход БПК на 1 г N_D.

17. Определение БПК очищенной воды.

Значение БПК_n очищенной воды определяется по формуле

Lnex = 1.3*(L_nen)^0.25 10 ^1.74Ni    , г/м³

где:  L_nen  и  L_nex  - БПК_n поступающей в аэротенк и выходящей воды, г/м³,

Ni - нагрузка на ил по БПК_n , г/г*сут.

Нагрузка вычисляется следующим образом :

Ni=Qсут*L_nen /(W*a_i ) = 24*q_r*L_nen / (W*a_i ) = 24* L_nen /( t*a_i )

где  q_ч - среднечасовой расход сточных вод ( q_ч = Qсут/24) , м³/ч

W - объем блока биологической очистки ( W=W_ана+W_D+W_N),  м³

a_i - доза ила,  г/м³

t = t_ана + t_D + t_N

ФОСФОР

Повышенное содержание фосфора в активном иле требует специальных мер по увеличению количества лекгоокисляемых веществ в сточных водах. В обычных условиях содержание фосфора в иле колеблется в пределах 2-3%, чаще всего на уровне 2,5-2,7%.

Рекомендуется принимать содержание фосфора в иле менее 3%, и только при наличии сооружений для насыщения сточных вод органическими кислотами – до 3,5 %. Следует проверять по этому показателю вынос фос-фора в очищенной воде.

Назначим содержание фосфора в иле равным 3%. Следовательно, содержание фосфора в очищенной воде после аэротенков Р_ехo составит

Р_ехo = Р_en – I_p* P_i

    Если полученное значение Р_ехo превысит задаваемую величину, следует применить реагентную обработку очищенной воды коагулянтами на основе Fe либо Al. Удельное количество вводимого реагента зависит от требуемой концентрации фосфора и может быть вычислено следующим образом:

Ме         4,4

b_к = ------- * (------  - 2)^0,67      при  P_exo >2 или  P_ост < 2

Р           Р_ост где Ме/Р – удельный расход железа или алюминия при удалении фосфора,     равный 56/31 по железу и 27/31 – по алюминию;

Р_ост –  требуемое содержание общего фосфора в очищенной воде, г/м³.

Доза коагулянта по чистым металлам Fe и Al   равна:

d_k = ( P_exo – P_ocт)*b_k   

Следует напомнить, что величина Р_ост включает минеральный и органический фосфор. Органический фосфор главным образом  приурочен к выносу ила a_t  из вторичных отстойников

Р_ост = Р_{ост м} + I_p *a_t   , г/м³

где Р_{ост м} – минеральный фосфор в очищенной воде, г/м³;

I_p* a_t   - органический фосфор, г/м³.

Для снижения органического фосфора рекомендуется выходящую из вторич-ных отстойников воду профильтровать.