Основы биологической очистки промстоков ЦБП (стр. 6 )

Двухступенчатая система (рис. 2.2.а). Расчет расхода кислорода на 1 ступени двухступенчатой системы ничем не от­личается от расчета для одноступенчатых схем. На второй ступени расход кислорода складывается из его затрат на био­окисление растворенных органических веществ стоков и самоокисление активного ила, выносимого с первой ступени очистки. В области наибольшей эффективности двухступенчатых систем (эффект очистки по БПК5 на первой ступени 70 − 80%) и выносе активного ила с первой ступени 0,05 − 0,2 кг/м3, удельный расход кислорода на второй ступени может быть найден по формуле:

Zl 2* = α2 * ln; (3.41)

где α2 * − коэффициент, определяемый по табл. 3.4; l1 − БПК5 стоков на выходе первой ступени (входе второй ступени) кг/м3; l − БПК5 стоков на выходе системы очистки, кг/м3.

Таблица 3.4

Значения коэффициента α2 *

Эффект очистки по БПК5 на первой ступени, %	БПК5 сточной воды, кг/м3
0,1 − 0,4	0,4 −1,0	свыше 1,0
70 − 75 80	1,0 1,5	0,85 1,2	0,75 1,0

Общий расход кислорода составит:

R* = R*1 + R*2 = Q∙l0· Zl1*+ Q∙l1∙ Zl 2* (3.42)

Zl1*= α1* ln; (3.43)

где коэффициент α1* находится по табл. 3.3.

В двухступенчатой системе расход кислорода меньше, чем в одноступенчатой, что связано с меньшей глубиной самоокис­ления активного ила. При значительной величине выноса актив­ного ила с 1 ступени и отклонении эффективности первой сту­пени от оптимальной области эти различия сглаживаются (двух­ступенчатая система вырождается в одноступенчатую − см. разд. 2.1,2.5.).

Пример. Найти расход кислорода, количество турбоаэраторов и расход аэрирующего воздуха для двухступенчатой системы (первая ступень − аэротенк-смеситель с пневмомехани­ческой аэрацией, вторая − аэротенк-вытеснитель с пневмо-аэрацией) при очистке смешанного стока ЦБК (сульфатно-сульфитный сток) с расходом Q = 15000 м3/ч; l0 = 0,45 кг/м3 и БПК5 очищенных стоков 0,015 кг/м3.

Решение. Для первой ступени по табл. 3.3 находим: α1* = 0,45. В силу сравнительно низкой величины БПК5 стоков для обеспечения достаточной специфичности биоценоза второй ступени (см. разд. 2.1) принимаем эффект очистки по БПК5 на 1 ступени минимальным − 70%. Тогда по табл. 3.4: α2* = 0,85.

Находим l1:

l1 = (1 − 0,7) ∙ 0,45 = 0,135 кг/м3.

По формуле (3.43) удельный расход кислорода на первой ступени составит:

Zl1* = 0,45·ln= 0,54 кг О2/кг БПК5.

Расход кислорода на первой ступени:

R*1 = 15000∙0,45·0,54 = 3645 кг/ч.

При использовании аэраторов АПМ−40 (τ = 100 кг/ч, расход воздуха на один аэратор 1200 м3/ч) их число составит:

n = = 36 шт.

Расход воздуха на турбоаэраторы первой ступени:

Ql1 = 1200∙36 = 43200 м3/ч.

Удельной расход кислорода на второй ступени по формуле (3.41):

Zl 2* = 0,85 ln = 1,87 кг О2/кг БПК5.

Расход кислорода на второй ступени:

R*2 = 15000·0,135∙1,87 = 3787 кг/ч.

При использовании дырчатых труб, установленных на глу­бине 5м (К = 5,5·10−3 кг/м3, На = 5м), расход воздуха на второй ступени составит:

Ql 2 = = 137710 м3/ч.

Общий расход воздуха (необходимая производительность воздуходувной станции) в двухступенчатой системе:

Ql = Ql1 + Ql 2 = 43200 + 137710 = 180910 м3/ч.

Общий расход кислорода:

R* = R*1+ R*2 = 3645 + 3787 = 7432 кг/ч.

Если бы для очистки указанных стоков использовалась одноступенчатая система с пневмомеханической аэрацией, то расход кислорода составил бы (по формулам 3.39, 3.кг/ч, т. е. в 1,39 раза больше, чем в рассмотренной двухступенча­той системе.

Аэрируемые пруды доочистки. В прудах доочистки применяются механические аэраторы. Расход кислорода рассчитывается по формулам:

R*пр = Q∙ la· Zl*пр ; (3.44)

Zl*пр = α*пр∙ln; (3.45)

где la − БПК5 стоков на выходе аэротенков (входе прудов до­очистки), кг/м3; α*пр определяется по табл.3.5 в зависимости от состава промстоков и эффекта биологической очистки в аэротенках (в системе до прудов).

Таблица 3.5

Значения коэффициента α*пр

Сточная вода	Эффект очистки по БПК5 в аэротенках, %
80	90	92	95	97	98
СФА СФА + СФИ СФИ	1,2 1,2 1,2	2,1 2,4 2,7	2,5 3,1 3,4	3,8 4,9 5,7	5,8 8,1 9,7	6,5 9,6 11,8

Пример. Заданы БПК5 исходных стоков сульфитно-целлюлозного производства l0 = 0,4 кг/м3, стоков на выходе аэротенков la = 0,018 кг/м3 и очищенных стоков l = 0,15 кг/м3. Найти расход кислорода и необходимое число всасывающих аэраторов (τ* = 84кг/ч) в прудах доочистки при расходе стоков 10000м3/ч.

Решение. Находим эффект очистки стоков в аэротенках:

Еа = .

По табл. 3.5 путем экстраполяции принимаем: α*пр = 6,5. По формуле (3.45):

Zl*пр = 6,5 ln = 1,185 кг О2/кг БПК5.

Расход кислорода в пруде составит:

R*пр = 10000·0,018∙1,185 = 213 кг/ч.

Необходимое количество всасывающих аэраторов:

n = 3 шт.

3.3. ПРИРОСТ АКТИВНОГО ИЛА

На очистных сооружениях общее количество избыточного активного ила определяется его приростом как за счет взвешенных веществ промстоков (принимается, что взвешен­ные вещества не биоокисляются), так и за счет утилизации микроорганизмами растворенных и коллоидных веществ:

Rизб = Q·Пр = Q (∆Х + В0 − В); (3.46)

где Rизб. − массовый расход избыточного ила, кг/с; Пр − об­щий прирост активного ила в системе на 1 м3 сточной воды, кг/м3, ∆Х − прирост биомассы в результате потребления микроорганизмами растворенных и коллоидных веществ пром­стоков, кг/м3; В0, В − концентрация взвешенных веществ в исходной и очищенной сточной воде, соответственно, кг/м3.

Величиной выноса активного ила с очищенной водой обычно пренебрегают:

Rизб = Q (∆Х + В0); (3.47)

Прирост биомассы выражают через БПК5 стоков:

∆Х = Уl ∙l0; (3.48)

где У l - коэффициент прироста активного ила, кг/кгБПК5.

Коэффициент Уl и удельное потребление кислорода взаимосвязаны через уравнение материально-энергетического балан­са (см. разд.1.3). Эта взаимосвязь и является основой расчета прироста активного ила в различных системах био­логической очистки.

Одноступенчатая система (рис. 2.1.а, б). Как следует из формул (1.14) − (1.17), коэффициент Уl зависит от глубины очистки промстоков и экономического коэффициента по уравнению:

Уl =; (3.49)

где y − экономический коэффициент прирост активного ила на 1 кг снятого ХПК промстоков), кг/кг ХПК.

Для систем неполной биологической очистки экономи­ческий коэффициент равен 0,45. В общем случае он зависит от удельного потребления кислорода и типа аэротенка:

аэротенк-смеситель: у = 0,73 − 0,7 Z ; (3.50)

аэротенк-вытеснитель: у = 0,69 − 0,6 Z . (3.51)

Коэффициент Z рассчитывается по уравнению (3.35) или принимается по табл.3.6.

Таблица 3.6.

Значения коэффициента Z

Эффект очистки по БПК5, %,	40 − 80	85	88	90	92	94	95	97
Z кг О2/кг ХПК	0,40	0,43	0,48	0,54	0,60	0,68	0,72	0,80

Пример. Найти общее количество избыточного ила в одноступенчатой системе биологической очистки в аэротенке - вытеснителе промстоков сульфатно-целлюлозного производства, если заданы расход и концентрация стоков (Q = 10000 м3/ ч, l0 = 0,25 кг/м3, В0 = 0,2кг/м3) и эффект их очистки по БПК5 (94 %).

Решение. По табл. 3.6 находим: Z = 0,68. Тогда экономический коэффициент составит (по формуле (3.51)):

у = 0,69 − 0,6·0,68 = 0,28 кг/кг ХПК.

По табл. 3.2. параметры состава стоков имеют значения: γо = 3; А = 2.

По формуле (3.49) рассчитываем коэффициент прироста ила:

Уl =0,52 кг/кгБПК5,

согласно соотношениям (3.47), (3.48), количество избыточного ила составит:

Rизб =10000 (0,52 ∙ 0,25 + 0,2) = 3300 кг/ч.

Биосорбционная система (рис. 2.1.в). Экономический коэффициент рассчитывается по формуле:

у ls = ; (3.52)

где коэффициент у определяется по уравнениям (3.50), (3.51).

Коэффициент прироста активного ила находится по формуле (3.49), где вместо у следует подставить значение у ls .

Пример. Найти коэффициент прироста в биосорбционной системе при тех же условиях, что в предыдущем примере.

Решение. Параметр для стоков сульфатно-целлюлозного производства по табл.3.2. составляет 0,3. При у = 0,28 расчет по формулам (3.52) и (3.49) дает:

у ls =;

Уl = кг/кгБПК5 .

Как видно из приведенного примера, в биосорбционной схеме прирост активного ила выше, чем в традиционной одноступенчатой системе (в данном примере увеличение коэффициента прироста ила составило 17%).

Эти различия возрастают с увеличением глубины очистки по БПК5 и зависят от состава стоков, точнее, параметра . Для сточных вод сульфитно-целлюлозного производства параметр значитель­но меньше, чем для сульфатных стоков (см. табл. 3.2), по этой причине прирост активного ила в биосорбционной и простой одноступенчатой системах практически одинаков. При очистке суль­фатных промстоков введение биосорбции может привести к су­щественному увеличению коэффициента прироста ила (максималь­но в 1,3 раза).