Методичка по теме Водопотребление и водоотведение (2) (4). Водопотребление и водоотведение

• Название: Водопотребление и водоотведение
• Дата: 04.05.2023
• Размер: 3.42 Mb.
• Имя файла: Методичка по теме Водопотребление и водоотведение (2) (4).docx
• Тип: Методические указания; #1108803
• страница: 2 из 2

Коридорные аэротенки. Однокоридорные аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод были разработаны для предприятий мясной и молочной промышленности на пропускную способность 1700 и 2400 . Система аэрации в них принята пневматическая, низконапорная, с распределением воздуха щелевыми трубами (среднепузырчатая аэрация). Устройство аэротенков показано на рис.7. Сточные воды лотком, расположенным на одной из стен аэротенка, подаются вдоль коридора и через пять выпусков распределяются равномерно или нелинейно. Возвратный активный ил подается сосредоточенно в начало коридора.

Вдоль другой стены аэротенка, на глубине 0,8 м от поверхности, расположены аэраторы, выполненные из винипластовых щелевых труб. Ширина щелей 3 мм, нарезаны они с шагом 60 мм; расстояние (по осям) между щелевыми трубами 200 мм. Воздух нагнетается вентилятором высокого давления типа ВМ либо низконапорными турбовоздуходувками и по магистральным воздуховодам продается к аэраторам. Система аэрации рас­считана на подачу 15 воздуха на 1 м³ объема аэротенка, что обеспечивает достаточную скорость растворения кислорода при скорости окисления загрязнений 50 г БПК/(м³-ч). Подача воздуха побуждает вращательное движение жидкости со скоростью не ниже 0,2 в придонной области.



Рис. 7. Аэротенки с низконапорной аэрацией: 1 — подающие лотки, ,2— перекрытие аэротенка, 3 — водораспределительный лоток с шиберами, 4 — отводящий лоток, 5 — аэраторы, б— труба для опорожнения аэротенка, 7 — воздуховоды, 8 – трубопровод циркулирующего активного ила.

Иловая смесь направляется в отдельно стоящие вертикальные вторичные отстойники; возвратный активный ил насосами возвращается в начало аэротенков. Избыточный ил вместе с исходными стоками направляются на осветлители с естественной аэрацией.

Для поддержания температуры иловой смеси (15° С) предусмотрен узел забора и подогрева очищенной воды, которая затем подается в аэротенки.

Аэротенки в виде отдельных ячеек. Для небольших по мощности заводов с уменьшением притока сточных вод размеры аэротенков также уменьшают, и конфигурация их теряет классическую коридорную форму. При выборе формы аэротенков на небольшую производительность руководствуются необходимостью создания надлежащей гидравлической обстановки — скорости движения жидкости у дна порядка 0,15—0,2 , интенсивного перемешивания содержимого аэротенка и обеспечения растворенным кислородом. В конечном итоге форма аэротенка возникает как результат применения того или иного типа аэратора.

Устройство аэротенков с механическими аэраторами лопастного типа на горизонтальном валу показано на рис. 8. Сточные воды, подаваемые с торца аэротенка, подхватываются циркуляционным потоком и перемешива­ются аэратором. Общая ширина ячейки аэротенка 6 м, глубина слоя воды 1,2 м, высота воздушного промежутка (от уровня жидкости до перекрытия) 0,6 м. Аэратор установлен в средней части ячейки и снабжен 12 лопастями шириной 8 см. Диаметр аэратора 2,1 м, скорость вращения 0,6 с^-1, мощность двигателя 10 кВт.

Интенсивное перемешивание, создаваемое мешалкой, способствует повышению скорости массообмена и очистки жидкости. Иловая смесь зимой подогревается путем циркуляции очищенной воды — через скоростной водоподогреватель. Впуск подогретой воды выполнен в виде перфорированного трубопровода, установленного перед аэратором. Система подогрева рассчитана на поддержание температуры иловой смеси 15° С.


Рис. 8. Аэротенки с механическими лопастными аэраторами: 1 — подающие и распределительные лотки, 2 — отводящие лотки, 3 — впускные устройства, 4 — аэраторы, 5 — приводы аэраторов, 6 — здание аэраторов, 7 — перекрытие аэротенков.

Аэротенки-отстойники. В конструкциях аэротенков-отстойников функционально связаны процессы биохимической очистки сточных, вод и осветления очищенной воды. Важнейший элемент—узел возврата активного ила из вторичного отстойника в зону аэрации. Многочисленные типы аэротенков-отстойников отличаются друг от друга конструкцией вторичных отстойников, принципом возврата ила и системой аэрации.
Примерные конструкции аэротенков-отстойников, в которых сосредоточены основные и характерные признаки сооружений этого типа, показаны на рис. 9.

В аэротенке-отстойнике с пневматическим аэратором часть иловой смеси за счет подъема жидкости в центральной части, обусловленной аэрацией, через струенаправляющие окна подается в отстойную зону. В отстойной зоне образуется слой активного ила в виде взвешенного фильтра, в котором ил отделяется от очищенной воды. Наиболее плотные хлопья ила осаждаются в нижней части отстойника, откуда они попадают в циркуля­ционный поток иловой смеси и возвращаются в зону аэрации. В аэротенке-отстойнике с механическим аэратором схема движения иловой смеси близка к описанной выше, но побуждение циркуляционного потока осуществляется турбинным аэратором.



Рис. 9. Аэротенки-отстойники различных модификаций:

а - аэротенк-отстойник с пневматическим аэратором, б - аэротенк-отстойник с механическим аэратором; 1 - аэратор, 2 - струенаправляющие перегородки и окна, 3- водосборные лотки, 4 - труба для отвода избыточного ила, 5 - отстойная зона, СВ - сточные воды, ОВ - очищенная вода. В - сжатый воздух, ИИ - избыточный ил.

Недостатком многих конструкций аэротенков -отстойников является вышеприведенная система осветления иловой смеси и возврата ила. Взвешенный фильтр, образующийся в отстойной зоне, требует очень тонкой организации потоков жидкости и не переносит резких колебаний расхода и состава сточных вод. Отклонения скорости циркуляционного потока от оптимального значения (для каждой конструкции) приводят к переуплотнению либо к размыванию слоя взвешенного фильтра; резкие колебания расхода сточных вод - причина постоянного выноса активного ила с очищенной водой. Выбор конструкции отстойника зависит от состава поступающих стоков.

На рис.10 показана схема аэротенка-отстойника с пневматической аэрацией рассчитанного на производительность 400м³/сут.



Рис. 10. Аэротенк-отстойник с пневматической аэрацией:

1 - лоток для подачи сточных вод, 2 - аэратор; 3 - струеиаправляющий короб, 4 - эрлифт, 5 - лоток-успокоитель, 6 - перегородка, 7 - отстойник, 8 - отверстие для возврата активного ила; 9 - трубопровод для отвода избыточного ила; 10- лоток для отвода очищенной воды. АИ - активный ил; ИС - иловая смесь; остальные обозначения те же, что и на рис. 9

Конструкция состоит из двух секций, каждая из которых имеет два отделения. Отделение включает аэротенк размером 10x6x4,8 м (длина, ширина, глубина) и отстойник 6x2x2 м. Аэротенк оборудован пневматическим аэратором, состоящим из гребенки щелевых винипластовых труб. Заглубление аэратора принято равным 3,3 м, расположение его относительно аэротенка по центру.

Циркуляция ила осуществляется следующим образом. Заданное расчетом (обычно 300 — 500% от среднечасового притока) количество иловой смеси забирается из аэротенка эрлифтом и подается в распределительный лоток вторичного отстойника, снабженного треугольным водосливом для измерения расхода иловой смеси. Через зубчатый водослив иловая смесь поступает в форкамеру, в которой происходит отделение пузырьков воздуха и пены от жидкости, образование и формирование хлопьев активного ила. Эта часть отстойника отделена полупогруженной перегородкой. Большая часть активного ила осаждается непосредственно на выходе из камеры, меньшая — выносится в собственно отстойник, где осуществляется глубокое осветление очищенной воды. Активный ил оседает в два приямка, имеющих в нижней части отверстия 0,3x0,4 м для свободного выхода ила в аэротенк. Размеры отверстий выбраны, исходя из условия незасоряемости иловых трубопроводов. Непрерывный выход ила из приямков в аэротенк обеспечивается за счет подачи иловой смеси эрлифтом. Пена и всплывшие частицы ила собираются полупогруженной перегородкой, сгоняются в лоток и далее по трубопроводу направляются на иловые площадки. Избыточный активный ил забирается из первого по ходу жидкости, илового приямка и под гидростатическим напором отводится на иловые площадки (в режиме продолженной аэрации).

Иловая смесь зимой подогревается трубчатым подогревателем, расположенным в аэротенке на стенах. Аэротенк перекрыт железобетонными плитами с утеплителем, а над аэратором и лотками—съёмными деревянными щитами.

Воздух нагнетается воздуходувками ТВ-50-1,4, установленными в производственно-бытовом здании. Каждое отделение аэротенка снабжено измерительной диафрагмой для регулирования расхода воздуха.

Аэротенк-отстойник с механической аэрацией — квадратный в плане аэротенк размером 6x6 м и глубиной 4 м. Он оборудован поверхностным механическим аэратором дискового типа (рис.11). При вращении диска с радиально расположенными лопатками поток водовоздушной смеси отбрасывается по периферии; воздух засасывается из атмосферы через отверстия либо щели за счет вакуума, создаваемого вращающимся аэратором. Вакуум в центральной части диска используется также для возврата активного ила из вторичного отстойника.



Рис. 11. Поверхностный механический аэратор дискового типа: 1 — диск, 2 — ограничительный конус, 3 — радиальные лопатки, 4 — направляющая труба, 5 — воронка для подвода ила под аэратор, 6 - регулирующая заслонка, 7 — отверстия, 8 — трубопровод для возвратного ила.

Конструкция аэротенка-отстойника с аэратором такого типа изображнана рис. 12. Направляющая труба аэратора, служащая одновременна стабилизатором потока жидкости, имеет циркуляционные окна, снабженные регулирующими заслонками. Изменяя положение заслонки окна, получают необходимую скорость движения жидкости у дна. Вторичный отстойник – вертикальный, с боковым (иногда с центральным) впуском сточных вод. Выпадающий в иловый приямок активный ил возвращается (за счет вакуума, создаваемого аэратором) по трубопроводу в зону аэрации аэротенка. Расхода циркулирующего ила измеряют измерительной шайбой, а регулируют заслонкой. Избыточный активный ил отводится по трубопроводу под гидростатическим, напором. Зимой аэротенк перекрывают деревяннымищитами. Подогрев иловой смеси не предусмотрен.



Рис. 12. Аэротенк-отстойник с дисковым поверхностным аэратором: 1,2 – мотор-редуктор, 3 – аэратор, 4 – трубопровод для возврата активного ила, 8 - трубопровод для избыточного ила, 9 – трубопровод для возвратного ила,

3.3 РАСЧЕТ АЭРОТЕНКА

При проектировании аэротенков определяют требуемый объем аэротенка, количество подаваемого воздуха и количество отводимого ила. Объем аэротенка определяется количеством поступающих на очистку сточных вод и периодом аэрации.

Период аэрации t_a в аэротенках определяется по формуле:

(13)

где L₀ – уровень БПК_ПОЛН поступающей в аэротенк сточной воды, ;

L_t - уровень БПК_ПОЛН очищенной воды, ;

D – доза ила, (в расчетах принять D=3 );

S – зольность ила;

ρ – удельная скорость окисления, .

Удельная скорость окисления показывает количество единиц БПК_ПОЛН в мг, на которое уменьшается начальный уровень БПК_ПОЛН сточной воды в течение одного часа, приходящееся на 1 г беззольного вещества ила.

Удельная скорость окисления определяется по формуле:

(14)

Где ρ_max – максимальная скорость окисления, ;

С₀ – концентрация растворенного кислорода ;

K₁ – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, ;

К₀ – константа, характеризующая влияние кислорода, ;

φ – коэффициент, характеризующий количество продуктов распада активного ила, .

Формулы (13) и (14) справедливы при среднегодовой температуре сточных вод 15 °С. При иной температуре сточных вод продолжительность аэрации, вычисленная по формуле (13) должна быть умножена на .

Таблица 4.

Зольность ила и значения коэффициентов формулы (14) для различных сточных вод.

Сточные воды	ρmax	K1	K0	φ	S
Городские	85	33	0,625	0,07	0,3
Производственные
а) нефтеперерабатывающих заводов
I система	33	3	1,81	0,17	-
II система	59	24	1,66	0,158	-
б) заводов синтетического каучука	80	30	0,6	0,06	0,15
в) целлюлозно-бумажной промышленности	650	100	1,5	2	0,16
г) заводов искусственного волокна (вискозы)	90	35	0,7	0,27	-
д) дрожжевых заводов	232	90	1,66	0,16	0,35
е) заводов органического синтеза	83	200	1,7	0,27	-
ж) микробиологической промышленности
- производство лизина	280	28	1,67	0,17	0,15
- производство биовита и витамицина	1720	167	1,5	0,98	0,12

Таблица 5.

Удельная скорость окисления ρ в зависимости от уровня БПК_ПОЛН после очистки сточных вод.

Тип сточных вод	Удельная скорость окисления ρ в зависимости от уровня БПКПОЛН после очистки сточных вод.
	10	15	20	25	30	35	40	45	50
Городские	17,2	22,6	26,8	30,2	32,9	35,2	37,2	38,8	40,3
Производственные
а) нефтеперерабатывающих заводов
I система	12,8	13,4	13,7	13,9	14,1	14,2	14,2	14,4	14,4
II система	12,0	14,9	16,8	18,3	19,4	20,3	21,0	21,6	22,1
б) заводов синтетического каучука	17,6	22,9	27,0	30,2	32,8	35,0	36,8	38,4	39,7
в) целлюлозно-бумажной промышленности	18,4	25,7	32,1	37,7	42,6	47,0	51,0	54,5	57,8
г) заводов искусственного волокна (вискозы)	14,6	19,2	22,9	25,8	28,2	30,2	31,8	33,3	34,6
д) дрожжевых заводов	18,5	25,5	31,6	36,8	41,4	45,4	49,0	52,2	55,1
е) заводов органического синтеза	3,0	4,3	5,5	6,6	7,7	8,6	9,5	10,4	11,2
ж) микробиологической промышленности
производство лизина	51,6	64,7	74,0	81,0	86,4	90,8	94,4	97,4	99,9
- производство биовита и витамицина	47,1	67,4	86,0	103,0	118,7	133,2	146,6	159,1	170,7

Прирост активного ила Р в аэротенках определяется по формуле:

(15)

где С_В.В. – концентрация взвешенных веществ в сточной воду, поступающей в аэротенк, ;

К_ПР – коэффициент прироста (для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод К_ПР =0,3).

Удельный расход воздуха очищаемой воды, при пневматической системе аэрации определяется по формуле

(16)

где q₀ – удельный расход кислорода воздуха, . При очистке сточных вод до при очистке до ;

К₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации К₁=2, для среднепузырчатой и низконапорной К₁=0,75;

К₂ – коэффициент, учитывающих глубину погружения аэратора (табл. 6);

К_Т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, и определяемый по формуле

(17)

К₃ – коэффициент, учитывающий качество сточных вод (для городских сточных вод К₃=0,85, для производства К₃=0,7;

С_а – растворимость кислорода в воде, , определяемая по формуле

(18)

где С_Т – растворимость кислорода в чистой воде в зависимости от температуры при нормальном давлении (принимается по справочным данным)

h_a – глубина погружения аэратора, м;

С₀ – средняя концентрация кислорода в аэротенке (допускается принимать С₀ =2 ).

Таблица 6.

Значения коэффициента К₂.

ha	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	3	4	5	6
К2	0,4	0,46	0,6	0,8	0,9	1	2,08	2,52	2,92	3,3

Таблица 7.

Растворимость кислорода в чистой воде.

Температура, °С	5	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28
СТ,	12,8	11,3	10,8	10.3	9,82	9,4	9,02	8,67	8,33	8,02	7.72

В случае применения механических аэраторов сначала определяют требуемое количество кислорода для окисления органических загрязнений по формуле:

(19)

а затем по табл.8 выбирают аэратор, обеспечивающий требуемое количество кислорода, и находят их количество по формуле:

(20)

где Q_a – производительность аэратора по кислороду, , (таблица 8).

Таблица 8. Параметры поверхностных механических аэраторов дискового типа (рис. 11) .

Диаметр ротора, м	Частота вращения,	Количество лопастей	Высота лопасти, мм	Длина лопасти, мм	Мощность, потребляемая аэратором, кВт	Производительность,
0,5	133	6	140	170	1,2	3,3
0,7	95	8	140	200	2,4	7,1
1	6	12	130	210	3,4	9,6
1,5	48	16	140	250	7,5	22,9
2	38	18	150	300	11,5	33,3
2,5	32	18	180	370	18,1	52

Пример 4.Рассчитать аэротенк для очистки городских сточных вод со средним расходом Q_C= 200 . Содержание взвешенных веществ С_В.В.=250 . Уровень органических загрязнений (БПК_ПОЛН) до очистки – L₀=430 , после очистки – L₁=30 . Система аэрации - механическая. Среднегодовая температура сточных вод – T=15 °С.

Решение.

1. Определяем удельную скорость окисления городских сточных вод по таблице 5: ρ=32,9.

2. По таблице 4 определяем зольность активного ила: S=0,3.

3. По формуле (13) находим продолжительность аэрации.



Т.к. температура сточных вод равна 15°С, то уточнение периода аэрации не требуется.

4. Находим объем аэротенка по формуле:



5. Определяем прирост активного ила по формуле (15):



Находим производительность илового насоса



6. Определяем количество кислорода для окисления органических загрязнений по формуле (19). Для этого предварительно находим значения К_Т и К₃, С_а, С₀.

По формуле (17)



Для городских сточных вод К₃=0,85.

Растворимость кислорода в чистой воде при Т=15°С находим по таблице 7 методом интерполяции С_Т=10,06.

Растворимость кислорода в сточной воде С_аопределяем по формуле (18), приняв глубину погружения аэратора h_а = 0,5 м.



Тогда



По таблице 5 выбираем поверхностный механический аэратор с диаметром ротора 2,5 мм, и часовой производительностью

По формуле (20) находим количество аэраторов:



Округляя в большую сторону до ближайшего целого, получаем 3 аэратора.

7. Находим нагрузку на ил по формуле (11):



Суточная нагрузка составит

8. Находим возраст ила по формуле (12)



Пример 5. Рассчитать аэротенк для очистки производственных сточных вод со средним расходом . Содержание взвешенных веществ . Уровень органических загрязнений (БПК_ПОЛН) до очистки – , а после очистки – . Система аэрации – пневматическая, низконапорная. Среднегодовая температура сточных вод – Т=15 °С.

Решение.

1. определяем удельную скорость окисления городских сточных вод по таблице 5 для дрожжевого завода ρ=55,1.

2. По таблице 4 определяем зольность активного ила: S=0,35.

3. По формуле (13) находим продолжительность аэрации



т.к. температура сточных вод равна 15°С, то уточнение периода аэрации не требуется.

4. Находим объем аэротенка по формуле



5. Определяем прирост активного ила по формуле (15):



Находим производительность илового насоса



<sub>6. Определяем удельный расход воздуха qB при пневматической системе аэрации по формуле (16)

(16)</sub>

Для этого предварительно находим:

• 
  Удельный расход кислорода воздуха (при L_t>20) q₀=0,9;
  
• 
  К₁=0,75 (для низконапорной аэрации);
  
• 
  К₂=0,8 (по таблице 6 при глубине погружения аэратора h_a=0,8 м);
  
• 
  К_Т находим по формуле (17)
  

• 
  К₃=0,7 (для производственных сточных вод);
  
• 
  Растворимость кислорода в чистой воде при Т=15°С находим по табл. 7 методом интерполяции С_Т=10,06;
  
• 
  Растворимость кислорода в сточной воде Са определяем по формуле (18), приняв глубину погружения аэратора h_a=0,8 м
  

Тогда



Общее количество требуемого воздуха составит:



7. Находим нагрузку на ил по формуле (11):



Суточная нагрузка составит

8. Находим возраст ила по формуле (12):

.

4.КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1. Рассчитать объем подпитки системы оборотного водоснабжения.

№ варианта	Расход воды, м3/сут	Снижение температуры воды в градирне, 0С	Коэффициент концентрации
1	210	8	2,5
2	220	10	2,0
3	230	12	1,8
4	240	14	2,3
5	250	16	2,5
6	260	18	2,6
7	270	20	2,7
8	280	9	2,8
9	290	11	2,9
10	300	13	3,0
11	310	15	3,1
12	320	17	3,2
13	330	19	3,1
14	340	18	3,0
15	350	17	2,9
16	360	16	2,8
17	370	15	2,7
18	380	14	2,6
19	390	13	2,5
20	400	12	2,4
21	410	11	2,3
22	420	10	2,2
23	430	9	2,1
24	440	8	2,0
25	450	10	1,9
26	460	15	1,8
27	470	20	3,0
28	480	16	2,5
29	490	11	2,6
30	500	19	2,7

Задание 2. Выполнить расчет песколовки и жироловки для производственных сточных вод, пользуясь данными примеров 2 и 3. Расход сточных вод взять из задания 3.

Задание 3. Рассчитать аэротенк для очистки сточных вод.

№ вариатна	Тип сточных вод по таблице 5	Расход сточных вод, м3/ч	Lо , мг/л	Lt , мг/л	Содержание взвешенных веществ, мг/л	Тип аэратора
1	городские	10	200	10	300	пневматич
2	производственные	12	300	15	350	механичес
3	городские	14	400	20	400	пневматич
4	производственные	16	500	25	450	механичес
5	городские	18	600	30	500	пневматич
6	производственные	20	700	35	550	механичес
7	городские	22	800	40	600	пневматич
8	производственные	24	900	45	650	механичес
9	городские	26	1000	50	700	пневматич
10	производственные	28	1100	45	750	механичес
11	городские	30	1200	40	800	пневматич
12	производственные	32	1100	35	850	механичес
13	городские	34	1000	30	900	пневматич
14	производственные	36	900	25	950	механичес
15	городские	38	800	20	1000	пневматич
16	производственные	39	700	15	950	механичес
17	городские	40	600	10	900	пневматич
18	производственные	39	500	15	850	механичес
19	городские	38	400	20	800	пневматич
20	производственные	36	300	25	750	механичес
21	городские	34	200	30	700	пневматич
22	производственные	32	300	35	650	механичес
23	городские	30	400	40	600	пневматич
24	производственные	28	500	45	550	механичес
25	городские	26	600	50	500	пневматич
26	производственные	24	700	45	450	механичес
27	городские	22	800	40	400	пневматич
28	производственные	20	900	35	450	механичес
29	городские	19	1000	30	400	пневматич
30	производственные	18	1100	25	350	механичес

Примечание.

1. Разновидность пневматической аэрации для нечетных вариантов - низконапорная, для четных – мелкопузырчатая.

2. Конкретный вид производственных сточных вод задается преподавателем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. СНиП 2.04.03- 85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

2. Пособие к СНиП 2.04.03-85 Проектирование сооружений для очистки сточ ных вод.

3. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. М.: Стройиздат.1991

4. Алферова А.А., Нечаев А.П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М. Стройиздат 1987

5. Веселов Ю.С., Лавров И.С., Рукобратская И.С.Водоочистное оборудование. Л.Машиностроение.1985