Основы биологической очистки промстоков ЦБП (стр. 11 )

Удельный расход кислорода зависит от состава промстоков и глубины их очистки (см. разд. 3.2). В первом приближении для одноступенчатых систем:

  Ze* = 0,5 ln ;  (3.11) 

  Аналогичные формулы справедливы и для каждой из ступеней двухступенчатой схемы, а также прудов доочистки промстоков (см. разд. 3.2.).

Значения параметров KoLa, J − ограничены: снизу − условием поддержания активного ила во взвешенном состоянии, сверху − повышенным пенообразованием и снижением коэффициента использова­ния кислорода аэрирующего воздуха при высокой интенсивности аэрации. По этим причинам в типовых аэротенках с пневмоаэрацией интенсивность аэрации составляет 10 − 12 м3/(м2·ч) при коэффициенте использования кислорода К = 5,5 ∙ 10−3 кг/м3. Для систем пневмомеханической аэрации  KoLa  = 10 −15 ч−1, а вели­чина  Co* при глубине аэротенка 5 м составляет 11,25 ∙10−3 кг/м3.

В этих условиях приближенные формулы для расчета объема аэротенка одноступенчатой системы примут вид:

Пневмоаэрация: 

  V = 8∙Q∙l0 ∙ln;  (3.12)

Пневмомеханическая аэрация:

  V = (3…4,5) ∙Q∙l0 ∙ln;  (3.13)

где размерности величин следующие:  V − м3; Q  − м3/ч; l0,l − кг/м3.

На практике необходимый объем аэротенка обычно находят через величину окислительной мощности:

  М = ;  (3.14)

  Е = 1 − ;  (3.15)

где: М − окислительная мощность, кг БПК5/(м3∙с); Е − эффект очистки по БПК5, выраженный в долях единицы. С учетом приведенных соотношений имеем:

Пневмоаэрация: 

  ;  (3.16) 

Пневмомеханическая аэрация:

  М = (6,5…7,5) ;  (3.17)

где  М  имеет размерность кг/(м3·сут.).

При проектировании очистных сооружений используют табличные значения окислительной мощности (табл. 3.1), полученные на осно­ве изложенного подхода и действующих в отрасли систем биологи­ческой очистки.

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 Xф 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:

  Хф = 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;  щ 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 ф  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; ф* − 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 го, 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∙lфэф);  (3.36)

  lфэф = ;  (3.37)

Параметры состава стоков находятся по табл. 3.2.

Таблица 3.2

Значения параметров, характеризующих состав основных промстоков ЦБП

Сточная вода	г0	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.