Основы биологической очистки промстоков ЦБП (стр. 5 )

Таблица 3.1

Параметры работы аэротенков

Технологическая схема очистки промстоков ЦБП	Рекомендуемый диапазон окисли­тельной мощности, кг/(м3∙сут.)	Эффект очистки по БПК5, не более, %	Период аэрации в аэротенке, не менее, ч
Одноступенчатая	1,2 − 1,6	97	2,0
Двухступенчатая	3,5 −5,0	98	−
первая ступень	3,5 − 5,0	80	1,5
вторая ступень	0,8 − 1,2	−	2,0

По выбранному на таблицы значению окислительной мощности находят период аэрации:

Т = ; (3.18)

Если найденная величина Т меньше минимально допустимой, то принимают минимальный период аэрации по табл. 3.1. Затем по заданному расходу стоков находят объем аэротенка.

Доза активного ила, коэффициент рециркуляции и объем реге­нератора рассчитываются, исходя из оптимальной нагрузки по БПК5 на активный ил, которая для одноступенчатых аэротенков полной биологической очистки составляет 0,2 − 0,3 кг БПК5/(кг·сут.), а для аэротенков неполной очистки (первой ступени двухступенча­той системы) − около 1 кг БПК5/(кг·сут.). Расчет ведут по формулам:

Х = ; (3.19)

; (3.20)

; (3.21)

где обозначения те же, что в разд. 2.1.

Концентрация возвратного ила Xτ может быть принята из диа­пазона 6 − 10 кг/м3 или рассчитана по математической модели вто­ричного отстойника в зависимости от заданной величины выноса ак­тивного ила. Расчетные формулы, предложенные Евилевичем и Бра­гинским, имеют вид:

Хτ = 0,25 ∙ Хв (2 + Ре)2; (3.22)

Ре =; (3.23)

h =; (3.24)

DT =; (3.25)

где: Хв – вынос активного ила из вторичного отстойника, кг/м3; Ре – число Пекле; ω ср. – средняя скорость осаждения частиц ила в отстойнике, м/с (составляет около 5 – 10−3 м/с); DT – коэффициент турбулентной диффузии, м2/с; H отс. – глубина отстойника, м; h – высота надилового слоя жидкости в отстойнике, м; R отс. – ра­диус отстойника, м; Q – расход сточной воды на один отстойник, мЗ/с.

Коэффициент рециркуляции τ выбирают в диапазоне 0,25 – 1,0 с учетом условия: Ха ≤ 3 кг/м3.

3.2. РАСХОД КИСЛОРОДА

Расход кислорода R* служит основой для расчета расхода аэрирующего воздуха в аэротенках с пневмоаэрацией и количества механических или пневмомеханических аэраторов:

Qв =; (3.26)

n = (3.27)

где: Qв − расход аэрирующего воздуха при пневмоаэрации, м3/с; К − коэффициент использования кислорода, кг/м4; На − глубина погружения аэраторов (дырчатых труб), м; n − количество турбоаэраторов; τ* − кислородная производительность одного турбоаэратора в стандартных условиях (паспортная характеристика аэратора), кг/с.

Так как расход и БПК5 промстоков на стадии проектирования очистных сооружений известны, то задача сводится к расчету уде­льного расхода кислорода:

Z*l = ; (3.28)

Одноступенчатая система (рис. 2.1. а, б). Количество кислорода, потребленного активным илом на 1 кг БПК5 исходных промстоков, и удельный расход кислорода связаны соотношением:

Zl = (3.29)

где: Zl − удельное потребление кислорода активным илом, кг О2/ кг БПК5; Сw*, Сw − концентрация насыщения и действительная кон­центрация растворенного кислорода в сточной воде аэротенка в ре­альных условиях, кг/м3; С0* − концентрация насыщения растворен­ного кислорода в стандартных условиях, кг/м3; Т − температура стоков в аэротенке, °С; К1 − безразмерный коэффициент качества стоков, равный отношению объемных коэффициентов массопередачи кислорода в сточную и чистую воду (К1= КLa/ КвLa).

Для стоков ЦБП вплоть до их концентрации по БПК5 2 кг/м3 концентрация насыщения растворенного кислорода равна таковой для чистой воды:

Сw* = С*; (3.30)

где: С* − концентрация насыщения растворенного кислорода в чистой воде (с учетом гидростатического давления в аэротенке) при температуре Т.

Так как

С* ∙1,024 (Т−20) ≈ С0* ; (3.31)

то выражение (3.29) упрощается:

Zl = d·K1∙Zl*; (3.32)

d = ; (3.33)

где d − дефицит растворенного кислорода в аэротенке, принимае­мый в расчетах равным 0,8.

Как следует из материала раздела 1.3, коэффициент Zl мож­но выразить через удельное потребление кислорода на 1 кг снято­го ХПК стоков:

Zl = ; (3.34)

Значения параметров состава стоков γо, А приведены в табл. 3.2.

Коэффициент Z возрастает с увеличением глубины очистки промстоков ЦБП согласно уравнению:

Z = Z0 + 0,6 еxp [−] ; (3.35)

где Zo = 0,4 кг О2/кг ХПК − минимальное удельное потребление кислорода, отвечающее величине энергетического выхода биомассы активного ила 0,6 (см. разд. 1.3).

Для основных промстоков ЦБП возможный диапазон значений ко­эффициента К1, входящего в формулу (3.32), составляет 0,5 − 1. Он зависит от способа аэрации, состава стоков и глубины их очи­стки по сложному уравнению:

К1 = К1 wmin + (1 − К1 wmin)·exp(−m∙lτэф); (3.36)

lτэф = ; (3.37)

Параметры состава стоков находятся по табл. 3.2.

Таблица 3.2

Значения параметров, характеризующих состав основных промстоков ЦБП

Сточная вода	γ0	А	h0		ПА	МА, ПМА
К1 wmin	m	К1 wmin	m
СФА СФИ СФА + СФИ	3 5 − 6 3,5 − 4,5	2 5 −10 4 − 5	0,37 0,10 0,26	0,3 0,05 0,15	0,5 0,8 0,6	15 3,5 8	0,75 0,8 0,8	4 3,5 8

Обозначения: СФА − сточная вода сульфатно-целлюлозного про­изводства; СФИ − то же сульфитно-целлюлозного производства; СФА + СФИ − смешанный сток целлюлозно-бумажного комбината, выпускающего сульфатную и сульфитную целлюлозы; ПА − пневмоаэрация; МА, ПМА − механическая м пневмомеханическая аэ­рация.

При значениях технологических параметров, типичных для действующих очистных сооружений (l0 ≈ 0,3 кг/м3, Xa ≈ 2 кг/м3, τ ≈ 0,5), коэффициент К1 рассчитывается по более простому уравнению:

К1 = К1 wmin + 0,25 (1 − К1 wmin) ln; (3.38)

Из приведенных соотношений следует:

Z*l = α* ln; (3.39)

α* = ; (3.40)

Расчеты по формулам (3.40), (3.36) − (3.38) показывают, что коэффициент α* в первом приближении (с точностью до 10%) не зависит от глубины очистки. Это позволяет на практике находить величину Z*l по уравнению (3.39), используя табличные значения коэффициента α* (см. табл.3.3).

Таблица 3.3

Значения коэффициента α* в односту­пенчатой системе

БПК сточной во­ды, кг/мЗ	СФА	СФА + СФИ	СФИ
	ПА	МА, ПМА	ПА	МА, ПМА
0,1 − 0,4 0,4 − 1,0 свыше 1,0	0,6 0,75 1,0	0,55 0,6 0,6	0,5 0,6 0,75	0,45 0,5 0,55	0,45 0,5 0,55

Пример: Найти расход кислорода и количество турбоагрегатов АПМ−55 τ* = 110 кг/ч, расход воздуха на один аэратор 1300м3/ч) при расходе СФА-стоков Q = 20000м3/ч, БПК5 стоков l0 = 0,3 кг/м3 и БПК5 очищенных стоков l = 0,02 кг/м3.

Решение. По табл.3.3. находим: α* = 0,55. Из формулы (3.39):

Z*l = 0,55 ln = 1,49 кг О2/кг БПК5.

Согласно (3.28) расход кислорода составит:

R* = 20000 · 0,3∙1,49 = 8940 кг О2/ч.

Необходимое количество турбоаэраторов АПМ−55:

n = = 81 шт.

Исходя из условия рациональной расстановки аэраторов, в аэротенке может быть принято 80 шт. При этом расход воз­духа на аэраторы должен составлять: 1300·80 = 104000м3/ч.

Биосорбционная одноступенчатая система (см. рис. 2.1.в).

В биосорбционной системе очистки часть растворенных и кол­лоидных веществ удаляется в результате абсорбции на активном иле в первичных отстойниках и далее не поступает в аэротенк, где возможно их биоокисление кислородом, В результате при той же глубине очистки по БПК5 расход кислорода ниже, чем в простой одноступенчатой системе, рассмотренной выше. Но учитывая, что эти различия не превышают 20%, а также возмож­ность перехода в процессе эксплуатации очистных сооружений от биосорбционной схемы к простой одноступенчатой (без пода­чи избыточного ила в первичные отстойники), расход кислорода рассчитывается по тем же зависимостям (ур. 3.39, табл. 3.3).