Пример расчета окситенка

Исходные данные. Суточный расход городских сточных вод Q_W = 25670 м³/сут; расчетный расход q_w= 1490 м³/ч; БПК_ПОЛН поступающей сточной воды L_en=255 мг/л; БПК_ПОЛН очищенной сточной воды L_ex=15 мг/л; среднемесячная тем­пература сточной воды за летний период: T_w=20°С. Рассчитать комбинированный окситенк.

Расчет: Принимаем для расчетов концентрацию кислорода в иловой смеси: Co₂= 10 мг/л и дозу ила a_i= 8 г/л. Hазначаем константы, необходимые для расчета по таблице 15

• максимальную скорость окисления p_max= 85 мг БПКполн/(г-ч);

• константу, характеризующую свойства загрязнений K_l= 33 мг БПКполн/л;

• константу, характеризующую влияние кислорода Ko= 0, 625 мг О₂/л;

• коэффициент ингибирования j= 0, 07 л/г;

• зольность активного ила S=0, 3.

По формуле: r=r_max[L_exC_o/(L_ex+K₁C_o+K_oL_ex)]·(1/(1+φ _ar), мг БПКполн/(г·ч), рассчитываем удельную скорость окисления: r =85[15·10/(15·10+33·10+0, 625·15)]·(1/(1+0, 07·8) = 16, 7 мг БПКполн/(г·ч). По формуле:

t_atm = (L_en-L_ex)/a_i(1-s)r, ч определяем продолжительность пребыва-ния сточных вод в зоне аэрации:

t_atm = (255-15)/8(1-0, 3)16, 7 = 2, 566 ч

Рассчитываем по формуле:

W_o =q_w t_atm, м³ суммарный объем зоны аэрации:

Wo = 1490·2, 566 = 3824 м³.

Принимаем окситенки диаметром D_j = 30 м и рабочей глубиной H_o= 4, 5 м. По формулам:

W₀₁=0, 78(D_o)²H_o, м³ и W_a1 = W₀₁/2, м³ рассчитываем общий объем и объем зоны аэрации од­ного окситенка:

W_0l = 0, 785·30² ·4, 5 = 3179 5 м³ и W_al = 3179/2 = 1589, 5 м³

По формуле: D_a= (W_a1/0, 78·H_o)^½ , м рассчитываем диаметр зоны аэрации: D_a=(1589, 5/0, 785·4, 4)^½ =21, 2 м.

По формуле:

n_o= W_o/W_a1 число окситенков равно: n_o = 3824/1589, 5 = 2, 4. Принимаем три окситенка диаметром 30 м. По формуле:

q_i =24(L_en-L_ex)/a_i(1-s)t_atm, мг БПКполн/(г× сут). определяем нагрузку на активный ил:

q_i =24(255-15)/8(1-0, 3)2, 566 = 401 мг ПКполн/(г× сут).

По табл.16. интерполяцией находим иловый индекс, который соответствует рассчитанной нагрузке:

J_i = 80- (80-95)(401-500)/(500-400) = 84, 95 см³ /г на активный ил: Для окситенков величина J_i снижается в 1, 3-1, 5 раза: J_i = 84, 95/1, 4 = 60, 7 см³ /г

Таблица 21

Интерполяцией по табл.21 для произведения a_i·J_i находим допус-тимую гидравлическую нагрузку на илоотделитель: a_i·J_i = 8× 60, 7 = 485, 4. Гидравлическая нагрузка на илоотделители для окситенков в зависимости от параметра a_iJ_i составит:

q_ms=1, 2+(1, 2-0, 8)(485, 4-400)/(400-500)=0, 86м³ /(м² ·ч) По формуле:

F_ms=q_w/q_ms, м² определяем F_ms=1490/0, 86≈ 1733 м² необходимую площадь илоотделителей.

По формуле:

F_oi=0, 5n_oW_o1/H_o, м² рассчитываем фактическую площадью илоотде-лителей:

F_0i = 0, 5·3·3·3179/4, 5 = 1060 м². Она значительно отличается от необходимой площади, поэтому расчет повто­ряем заново, при уменьшенной дозе активного ила a_i = 6 г/л. По формуле: r=r_max[L_exC_o/(L_ex+K₁C_o+K_oL_ex)]·(1/(1+φ _ar), мгБПКполн/(г·ч)-рассчитываем удельную скорость окисления:

r= 85/[15·10/(15·10+33·10+0, 625·15)]·1/(1+0, 07·6) = 18, 35мг-БПКполн/(г·ч). По формуле:

t_atm=(L_en-L_ex)/a_i(1-s)r, ч определяем продолжительность пребывания сточных вод в зоне аэрации:

t_atm = (255-15)/6(1-0, 3)16, 7 = 3, 115 ч. Рассчитываем по формуле: W_o = q_w t_atm, м³ суммарный объем зоны аэрации:

W_o=1490·3, 115 = 4641м³. Оставляем первоначальные окситенки диаметром D_o= 30 м и рабочей глуби­ной H_o= 4.5 м. Общий объем, объем и диаметр зоны аэрации одного окситенка не изменится: W_ol= 3179м³, D_a=21, 2м, W_al=1589, 5м³. По формуле: n_o= W_o/W_a1 число окситенков равно: n_o=4641/1589, 5=2, 9. Оставляем перво-начальное число - три окситенка диаметром 30 м. По формуле:

q_i =24(L_en-L_ex)/a_i(1-s)t_atm, мг БПК_полн/(г× сут) определяем нагрузку на активный ил: q_i = 24(255-15)/6(1-0, 3)3, 115 = 440 мгБПК_полн/(г× сут). По табл.16 интерполяцией находим иловый индекс, который соответствует нагрузке: J_i=80+(80-95)(440-400)/(400-500)=82 см³ /г. Снижаем величину J_i в 1, 4 раза: J_i = 82/1, 4 =58, 6см³/г. По табл.21 интерполяцией для произведения a_iJ_i = 6·58, 6 = 351 находим допустимую гидравлическую нагрузку на илоотделитель: q_ms=1, 8+(1, 8-1, 2)(351-300)/(300-400)=1, 59м³ /(м² ·ч). По формуле: F_ms=q_w/q_ms, м² определяем необходимую площадь илоотделителей: F_ms=1490/1, 59=937 м². Погрешность при сравнении этой площади с фактической (которая осталась прежней из первого варианта расчета) составляет: D=100(937-1060)/1060=11, 6%, что является совершенно допустимым. Окончательно принимаем три окси-тенка диаметром D_o= 30 м, рабочей глуби­ной H_o=4, 5м и диамет-ром цилиндрической перегородки (зоны аэрации): D_a=21м. Для насыщения жидкости кислородом принимаем механический аэратор поверхностного типа и находим по формуле:

g_o=[(L_en-L_ex)q_w]/1000n_o, кг/ч скорость потребления кислорода в одном окситенке: g_o = (255-15)1490/1000·3 = 119, 2 кг/ч

Таблица 22 Растворимость кислорода в чистой воде при давлении 0, 1 МПа

По табл.22. растворимость кислорода при температуре воды 20°С: Co₂=9, 02 мг/л. Pассчитываем растворимость кислорода в воде (при глубине погружения 0, 02 м): C_a=(1+h_a/20, 6)C_T, мг/л,

C_a=(1+0, 02/20, 6)9.02=9, 03 мг/л. Согласно формуле: K_T=1+0, 02(T_w-20) коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, равен: K_T=1. Принимаем коэффициент качества воды: K₃=0, 85, коэффици­ент использования кислорода в окситенке: h_k = 0, 85. Поформуле: Q_ma=C_ag_o/1000K_TK₃[0, 174·(1-h_k)/h_k)–Co/1000], кг/ч рассчитываем производительность аэратора по кислороду (при исполь-зовании технического 95%-ного кислорода): Q_ma=9, 03·119, 2/[1000·1·0, 85{0, 174(1-0, 85)/0, 85}-(10/1000)]=61 кг/ч. Исходя из конструктивных соображений и рассчитанного значения Q_ma под­бираем по табл. 23: механический дисковый аэратор

Таблица 23. Характеристики дисковых механических аэраторов поверхностного типа

поверхностного типа с производительностью по кислороду Q_m=77, 5 кг/ч, мощностью N_m=26, 5кВт, диаметром d_a=3м, и частотой вращения турбины n_m=27мин^-1. По формуле: J_o=1, 217(d_a)^{0, 6}(n_m)^{0, 2}/(H_o/d_a)^{1, 1}(D_a/d_a)^{0, 45}_, м/с рассчитываем донную скорость J_o в наиболее удаленной точке действия аэратора: J_o=1, 217·3^{0, 6}·27^{0, 2}/(4, 5/3)^{1, 1}(21/3)^{0, 45}=1, 21м/с, что значительно больше необходимого значения (0, 2 м/с). По формуле: Q_o =(L_en-L_ex)q_w /1000h_эg_o, м³ /ч определяем oбъемный расход кислорода: Q_o=(255-15)1490/1000·0, 7·1, 43=357м³ /ч. Подбираем установку разделения воздуха К-0, 4 с од­ним блоком производи-тельностью по кислороду 420 м³/ч.