Водоотведеніе

Избыточное  содержание фосфора в клетке наблюдается  при чередовании анаэробных и аэробных условий при перемещении ила по биоблоку.

В аэробных условиях, когда в иловой смеси нет растворенного или  химически связанного кислорода, микроорганизмы включают  в систему дыхания процесс трансформации фосфора. Бактерии выводят фосфор в виде ортофосфатов и продуцируют низшие кислоты жирного ряда. Такой процесс характерен для кислого брожения органических веществ в анаэробных условиях.

В аэробных условиях микроорганизмы активно  поглощают и накапливают фосфаты в виде полифосфатов, таким образом, чередование анаэробных и аэробных условий вызывает миграцию фосфора из клеток и обратно.

Если  из системы выводить ил в момент наибольшего поглощения фосфора (конец аэробной зоны), то можно удалять его из системы, не нарушая баланс прироста и вывода биомассы нитрифицирующих бактерий.

Удаление  азота и фосфора взаимосвязаны. Технология их удаления включает три основных элемента в биоблоке:

• Зону анаэробной обработки смеси ила и сточных вод
• Аноксидную зону для денитрификации
• Оксидную зону для проведения нитрификации

Каждая  часть блока биологической очистки  или биоблока может состоять из нескольких отсеков с различным оснащением. В силу достаточно жестких требований по содержанию фосфора в очищенной  воде приоритеты перемещаются в сторону удаления фосфора.

Основу  технологии очистки составляет трехзонная схема анаэробно-аноксидно-оксидной обработки.

Используется в тех случаях, когда не требуется получать очищенную воду высокого качества, так как изменение расхода и состава сточных вод, рециркуляции ила и нитросодержащей иловой смеси оказывает существенное влияние на ход очистки. В частности в ночные часы, когда расход и концентрация сточных вод снижается, растворенный кислород и нитраты, содержащиеся в возвратном иле, уменьшают эффективность обработки в анаэробной зоне. Наличие растворенного кислорода в рециркулируемой нитратсодержащей смеси , также негативно влияет на денитрификацию в аноксидной зоне. Поэтому обычно производится предварительная денитрификация активного ила различными способами.

2.  Расчет сооружений биологической очистки

 

Определяем  возможные варианты работы биоблока при концентрации аммонийного азота в осветленной воде 2 мг/дм³.

Нагрузка  на активный ил определяется по формуле:

   (5.1)

- концентрация аммонийного  азота в осветленной воде, мг/дм³

 – концентрация общего  азота в осветленной воде, мг/дм³

- температура воды.

 

Определяем  массу активного ила по формуле:

       (5.2)

 – максимально суточный расход сточных вод, м³/сут

^{- БПК}₅ осветленной воды после первичного отстойника

 

Изменяя значение дозы ила получим ряд значений объема аэротенка и времени пребывания в нем очищаемой воды.

Объем аэротенка определяется по формуле:

       (5.3)

Время пребывания сточной воды в аэротенке определяется по формуле:

      (5.4)

- коэффициент ингибирования  продуктами распада активного  ила, для городских сточных  вод 0.07 дм³/ч;

- зольность осадка для городских  сточных вод;

- удельная скорость окисления,  мг БПК/ г беззольного вещества  ила в час.

   (5.5)

- максимальная скорость  окисления для городских сточных  вод 85 мг/ г час;

- концентрация растворенного  кислорода составляет 2 мг/дм³;

 – константа, характеризующая  влияние кислорода, составляет 0.625 мгО₂/дм³.

Для расчета отдается предпочтение вариантам  с дозой ила 2.5-3 г/дм³, предварительно принимаем время пребывания сточной воды в аэротенке 7.51 часа.

Определяем  приближенный прирост ила:

    (5.6)

- коэффициент перехода БПК в  прирост ила 0.4-0.5. Для расчета  принимаем 0.45.

 и  - концентрация взвешенных веществ и БПК₅ в осветленной воде (после отстойника)

-нагрузка на ил,

 

Ориентировочно  определяем возраст ила:

      (5.7)

 

3. Расчет отдельных частей биоблока

 

Содержание  азота в иле принимаем , тогда

     (5.8)

 

Ориентировочный состав азота в очищенной воде следующий:

    (5.9)

- концентрация аммонийного  азота в очищенной воде;

 – концентрация  азота нитратов в осветленной воде.

 – азот органический.

 

Концентрация  азота нитратов и нитритов составляет:

     (5.10)

 – концентрация общего азота в осветленной воде;

 – концентрация аммонийного азота в осветленной воде.

 

Денитрифицированный азот составляет:

    (5.11)

 – концентрация общего  азота в очищенной воде после  аэротенков

 

Азот нитрифицированный по среднегодовому количеству:

     (5.12)

 

Время нахождения сточной воды в анаэробной зоне:

     (5.13)

 

Удельная  скорость денитрификации:

     (5.14)

 

 

Количество  нитратов при выходе из аноксидной зоны принимаем равным 0.5 г/м³

Тогда скорость денитрификации будет равна:

   (5.15)

 – коэффициент, равный 1.33;

 и  - показатели степени, равные соответственно 0.6 и 0.12.

 

Определяем  продолжительность денитрификации:

      (5.16)

 

Скорость  нитрификации определяется следующим  образом:

   (5.17)

 

Продолжительность нитрификации:

      (5.18)

 

Общая продолжительность обработки сточных  вод в биоблоке:

     (5.19)

 

Для предварительных расчетов принимаем  продолжительность пребывания сточной воды в биоблоке 9.01 часа и дозу активного ила 2.5 кг/м³.

Определяем  БПК очищенной воды:

     (5.20)

 

     (5.21)

 

Требуемое содержание фосфора в иле определяется по формуле:

      (5.22)

- концентрация фосфора  в осветленной воде после отстойников.

 – концентрация фосфора  в очищенной воде.

- прирост активного  ила, г/м³.

 

Такое содержание фосфора может быть достигнуто только при принятии специальных  мер, в частности, при сбраживании осадка первичных отстойников, устройстве предденитрификатора для возвратного активного ила, применении коагуляции для снижения концентрации фосфора до 1 г/м³.

Предполагаем  реальное содержание фосфора в иле 0.02 г/г. Тогда ожидаемая концентрация фосфора в воде составит:

     (5.23)

 

Часть фосфора, которую необходимо удалить  коагуляцией будет равна 0.66 мг/дм³.

По  стехиометрическому соотношению на 1 г фосфора приходится 2.4 г чистого  железа.

Доза  чистого железа в реагенте составляет 18 мг/дм³. Доза реагента принимается 20 мг/дм³.

Конструктивное  оформление блока осуществляется по типу трех коридорного аэротенка с шириной коридора 4.5 м, рабочей глубиной 3.2 м и длиной секции 48 м. В блоке принимаем 8 секций.

Общий объем блока определяется следующим  образом:

    (5.24)

 

Объем дополнительных секций составит:

     (5.25)

- объем существующего  сооружения.

 

Объем одной секции равен:

 

Количество  дополнительных секций равно:

     (5.26)

 

Определяем  фактический объем аэротенка:

     (5.27)

 

Определяем  площадь одного коридора:

      (5.28)

 

Длина коридоров секции:

      (5.29)

 

Длина одного коридора секции:

      (5.30)

 

Расход  воды на одну секцию аэротенка:

     (5.31)

 

Объем анаэробной зоны:

     (5.32)

 

Длина анаэробной зоны:

     (5.33)

 

Делим анаэробную зону на 2 части для установки  мешалок, каждая по 14 м.

Объем аноксидной зоны:

     (5.34)

 

Длина аноксидной зоны:

     (5.35)

 

Делим эту зону на 3 части, каждую длиной по 12 м.

Определяем  длину оксидной части:

    (5.36)

 

4. Вторичные отстойники

 

Вторичные отстойники предназначены для выделения  активного ила из иловой смеси, поступающей  из аэротенков.

Расчет ведется по гидравлической нагрузке:

,    (5.37)

где K_ss – коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый согласно п.6.161 [1] для радиальных отстойников – 0.45;

a_t – концентрация активного ила в осветленной воде, принимаем a_t=10мг/л;

a_i – доза активного ила в аэротенке, a_i=2.5г/л;

J_i – иловый индекс, J_i = 130см³/г

м³/(м²·час)

Площадь зеркала воды в отстойнике:

                               (5.38) 

 

Согласно табл.5.19 [2] принимаем отстойники диаметром 30м, со следующими параметрами:

• объём зоны отстаивания – W_з.о.=2190м³
• объём иловой зоны – W_ил=440м³
• гидравлическая глубина Н_г=3.7м
• глубина зоны отстаивания – 3.1м

Площадь живого сечения одного отстойника:

 м²      (5.39)

 м²

Количество отстойников:

,шт      (5.40)

шт

На  станции уже существует 4 отстойника диаметром 30 м, следовательно необходимо достроить 2 дополнительных.

 

Заключение

 

Результатом расчета курсового  проекта стали:

1. Замена решеток МГ8Т на РС 1800L;
2. Расширение аэрируемых песколовок с размеров 2х3х10 до размеров 3х6х15.5;
3. Увеличение числа первичных отстойников с двух до шести, диаметр дополнительных отстойников состави 54 м и рабочая глубина 2 м;
4. Введение 12 дополнительных секций в существующий аэротенк с делением его на анаэробную, анокидную и оксидную части для удаления биогенных элементов;
5. Расширение блока вторичных отстойников за счет пристройки двух дополнительных отстойников диаметром 30 м каждый.

После реконструкции работа существующей канализационной станции станет более стабильной и эффективной.

 

Список использованных источников

 

1. СНиП 2.04.03-85. «Канализация. Наружные сети и сооружения» –М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
2. Лапицкая М.П. и др. «Очистка сточных вод (примеры расчетов)» – Мн.: Выш. школа, 1983 – 255 с., ил.
3. Жуков А.И. и др. «Канализация» Изд. 5-е, переработанное и дополненное М., Стройиздат, 1975.- 632 с.
4. А.А. Лукиных, Н.А. Лукиных «Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского». – М.: Стройиздат, 1974.