Биохимическая очистка сточных вод в окситенках

Окситенки – сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или же воздух, обогащенный кислородом. Рекомендуемая концентрация ила в окситенке составляет 6÷8 г/л, хотя принципиально сооружение может работать и при более высоких концентрациях. Экспериментально получено, что при прочих равных условиях окислительная мощность окситенков в 5÷10 раз выше, чем у аэротенков, эффективность использования кислорода составляет 90-95%. Конструктивно окситенк выполнен в виде резервуара круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, отделяя-ющей зону аэрации от зоны илоотделения. В средней части цилиндрической перегородки устроены окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; в нижней части для поступления возвратного ила в зону аэрации. Последняя оборудована герметическим перекрытием, на котором установлен электродвигатель турбоаэратора и смонтированы трубопроводы подачи кислорода и продувочный. Илоотделитель оборудован перемешивающим устройством, представляющим собой радиально расположенные решетки из вертикальных стержней (d=30 ÷ 50 мм), которые установлены друг от друга на расстоянии 300 мм. В нижней части решеток размещен шарнирно-подвешенный скребок. Илоотделитель работает со взвешенным слоем активного ила, уровень которого стабилизируется автоматически путем сброса избыточного ила через трубу. Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе. Под воздействием скоростного напора, развиваемого турбоаэратором, иловая смесь через окна поступает в илоотделитель. Благодаря направляющим щиткам жидкость в нем медленно движется по окружности. В сочетании с перемешивающим устройством все это значительно интенсифицирует процесс отделения и уплотнения ила. Очищаемая вода проходит сквозь слой взвешенного активного ила, очищается от взвешен-ных и растворенных органических веществ, поступает в сборный лоток и отводится по трубке. Возвратный активный ил опускается по спирали вниз и через окна поступает в камеру аэрации. Окситенк оборудуется системой автоматики, обеспечивающей подачу кислорода в зону аэрации в соответствии со скоростью его потребления. Система автоматически поддерживает заданную концентрацию растворенного кислорода в иловой смеси окси-тенка при любых изменениях состава, концентрации или расхода сточной воды. В настоящее время наиболее перспективно применение окситенков на объектах, которые имеют собственный технический кислород или могут получать его от соседних предприятий.

Рис.48 Окситенк 1-продувочный трубопровод; 2, 5 – задвижки с электроприводом; 3 – электродвигатель; 4 – турбоаэратор;6-герметич-ное перекрытие; 7-трубопровод для подачи кислорода; 8-вертикальные стержни; 9-сборный лоток; 10 – трубопровод для сброса избыточного ила; 11 – резервуар; 12 - окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель; 13- цилиндрическая перегородка; 14-скребок;15-окна для перепуска возвратного ила в зону аэрации;16- зона аэрации; 17- трубопровод для подачи сточной воды в зону аэрации; 18- илоотделитель; 19-трубопровод для выпуска очищенной воды.

Расчет окситенков выполняют по формуле, учитывающей снижение удельной скорости окисления при повышении концентрации ила: t=(L_en-L_ex)/(a×(1-S)×k_n). Значения коэффици-ентов k_n установливается экспериментально, табл.20.

Таблица 20

а, г/л
kn	1.8	1.3		0.7	0.5	0.4

 

При повышении концентрации ила окислительная мощность системы, пропорциональная произведению a×k_n, возрастает, но при концентрации свыше 8÷10 г/л остается почти на одном уровне. Следовательно, для окситенка дальнейшее повышение концентрации ила оказывается нецелесообразным. Скорость окисления t определяется экспериментально, и в расчет прини-мается величина, соответствующая концентрации ила 3г/л. Расход кислорода по массе принимается равным величине снятой БПКполнс коэффициентом 1,2. Показано, что зона аэрации может быть открытой, что исключает необходимость строительства сложных сооружений, и значительно упрощает систему автомати-зации подачи кислорода.

Пример расчета окситенка

Исходные данные. Суточный расход городских сточных вод Q_W = 25670 м³/сут; рассчетный расход q_w= 1490 м³/ч; БПК_ПОЛН посту-пающей 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.

Поформуле: 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

aiJi
qms м3/(м2·ч)	5,6	3,3	1,8	1,2	0,8	0,7

 

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

Темпера-тура, 0С
Co2, мг/л	12,79	11,27	10,75	10,26	9,82	9,4	9,02	8,67

 

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 значе-ния Q_ma подбираем по табл. 23:

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: