Аэротенки. Классификация, материалы, расчёты по предельным состояниям

В процессе биологической очистки осуществляется контроль, прежде всего за состоянием активного ила в аэротенках и распределительных камерах.

Показателями хорошего ила служат:

- его индекс в пределах 100 и качественный состав ила  по соответствующим индикаторным  формам. При постоянно повышенном  индексе ила (в пределах 200) ил  может считаться удовлетворительным, если надиловая жидкость прозрачна, с небольшим количеством взвешенных  веществ.

Иловый индекс рассчитывается по формуле, где

И - иловый индекс;

V - объем, занимаемый активным  илом в 1л иловой жидкости после 30 минут отстаивания в мл.;

С - количество активного ила по сухому весу в 1 литре иловой жидкости в граммах.

Изменение индекса ила обычного для аэротенка, в сторону его увеличения (вспухание ила) является показателем нарушения условий биологической очистки.

Увеличение индекса ила может быть связано как с появлением грибов и нитчатых форм бактерий, так и с изменением структуры ила.

В зависимости от причин вспухания активного ила в аэротенке, должны быть приняты соответствующие меры борьбы с этим явлением:

а) при недостатке кислорода - увеличить аэрацию в аэротенке;

б) при перегрузке - снизить нагрузку и провести регенерацию ила поступающего в аэротенк;

в) при повышенном количестве токсических веществ - снизить их концентрацию;

г) при низких рН воды - временно повысить реакцию среды до 9,5, поддерживая в дальнейшем в пределах нормы;

д) при ухудшении качества ила, связанного с залеганием ила в отстойниках - найти причину залегания и устранить ее.

Содержание нефтепродуктов в активном иле при нормальной работе может достигать 10-12%.

Количество возвратного активного ила, необходимое для поддержания в аэротенке рабочей концентрации должно быть в пределах 30-50% от очищаемой жидкости.

Подача воздуха в аэротенки должна производиться с такой интенсивностью, чтобы обеспечить содержание растворенного кислорода в каждой точке аэротенка порядка 2-3мг/л. Расход воздуха при этом колеблется в пределах от 15 до 60м3 на 1м3 сточных вод. Это связано с нагрузкой на аэротенк и скоростью окислительного процесса (времени аэрации).

Нормальная работа аэротенка может быть нарушена обильным пенообразованием, возникающим при поступлении в аэротенки избыточного количества нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (ПАВ), рН ниже 5 и резким повышением количества активного ила в аэротенке. Необходимо срочно принять меры по устранению выявленных причин.

Первыми признаками нарушения работы аэротенков являются:

а) снижение или отсутствие растворенного кислорода в аэротенках и очищенной воде;

б) снижение интенсивности нитрификации;

в) смена индикаторных форм микроорганизмов и простейших, или их полное исчезновение. Для предотвращения более глубокого срыва процесса следует срочно выявить причины и принять меры к устранению неполадок.

Концентрация активного ила при нормальной работе аэротенков должна быть от 1 до 4гр. и суммарная окислительная мощность около 700г/м3 сутки.

3. Описание технологической  схемы

Узел биологической очистки стоков I системы

Стоки I системы после флотационной очистки через распределительную камеру стоков I системы самотеком поступают в верхний (распределительный) канал 5-секционного аэротенка I системы. Аэротенк состоит из 5 параллельно работающих секций, объединенных распределительным и сборным каналами. Каждая секция представляет собой резервуар, разделенный перегородкой на два коридора. На верху перегородки находится распределительный лоток, оборудованный щитовыми затворами (шиберами) для распределения стоков. В каждой секции имеются устройства для аэрирования иловой смеси, системы трубопроводов для подачи сжатого воздуха и активного ила.

Стоки из верхнего канала поступают в распределительный лоток и через отверстия, регулируемые щитовыми затворами, переливаются в секции аэротенка.

Аэротенк рассчитан на схему работы, как аэротенк-вытеснитель с впуском сточных вод через два шибера в начало правого коридора каждой секции. В этот же коридор по трубопроводам через иловые задвижки поступает и циркулирующий активный ил.

Для подачи сжатого воздуха в аэротенк из воздуходувной станции предусмотрена система воздуходувов, состоящих из магистральных и распределительных трубопроводов, от которых отходят ответвления к аэраторам. Аэраторы представляют собой пористые полиэтиленовые трубы, уложенные на дне коридоров аэротенка. На входе в каждую секцию аэротенка на воздушном трубопроводе установлены задвижки, которые при нормальной работе аэротенка всегда открыты.

Иловая смесь в конце второго (левого) коридора через водослив переливается в нижний канал аэротенка, откуда трубопроводами отводится в распределительную камеру вторичных радиальных отстойников . Камера обеспечивает деление потока на 4 отстойника. В отстойниках происходит разделение иловой смеси. Активный ил оседает на дно отстойников и удаляется при помощи илососов самотеком через иловые камеры в приемную камеру активного ила. Осветленная вода через переливную гребенку переходит в сборный лоток и отводится по трубопроводу на буферные пруды цеха.

4 Материальный  баланс установки

Q1- количество сточной воды, поступающей в аэротенк;

Q2-смесь (стоки+активный ил) подаваемая из аэротенка в отстойник;

Q3-очищенная вода;

Q4-избыточный активный ил;

Q5-рециркуляционный активный ил

Исходные данные:

Расход стоков 300м3/час;

Доза ила в аэротенке 2г/л

Таблица 2 - Состав стоков до и после очистки:

Компонент	Содержание г/м3
	до очистки	после очистки
БПК	300	3
Взвешенные вещества	100	30
Нефтепродукты	40	1,0
Сульфиды (сернистые загрязнения)	1	0,65

· Масса БПКполн. в поступающей сточной воде:

Qбпк полн.=Q1*Cбпк до=300*300=90000 г/час=90 кг/час;

· Масса взвешенных веществ в поступающей сточной воде:

Qвзв.в.=300*100=30000 г/час=30 кг/час;

· Масса нефтепродуктов в поступающей сточной воде:

Qнефт..=300*40=12000 г/час=12 кг/час;

· Масса сульфидов в поступающей сточной воде:

Qсул.=300*1=300 г/час=0,3 кг/час;

· Масса воды в поступающих стоках:

Qводы=300000-90-30-12-0,3=299867,7 кг/час

· Степень рециркуляции активного ила:

R=0,3 ;

Q5=Q1*R=300000*0,3=90000кг/час=90 м3/час

· Прирост активного ила:

Р=170 мг/л;

· Расход сухого вещества ила, образующегося в процессе:

q=Q1*P=300*170*10-3=51 кг/час

· Концентрация активного ила в рециркулирующем потоке:

а'=(Q1+Q5)*a1/Q5=Q2*a1/Q5=(300+90)*2/90=8,6 кг/м3

· Общий расход избыточного активного ила:

Q4=q*1000/a'=51*1000/8,6=5930,2325 м3/час;

с=1

· Масса воды, содержащаяся в избыточном иле:

Q4-q=5930,2325-51=5879,23 кг/час

· Расход очищенной воды составляет:

Q3=Q1-Q4 = 300000-5879,2325=294069,77кг/час

· Масса БПКполн. в очищенной воде:

Q'бпк п.= 294,07 *3=882,36 г/час=0,88 кг/час

· Масса взвешенных веществ в очищенной воде:

Q'взв.в.= 294,07 *30=8823,6 г/час=8,8 кг/час

· Масса нефтепродуктов в очищенной воде:

Q'н..пр.= 294,07 *1=294,120 г/час=0,29 кг/час

· Масса сульфидов в очищенной воде:

Q'сул.= 294,07 *0,65=191,178 г/час=0,19 кг/час

· Масса воды в очищенных стоках:

Q'воды=294069,77-0,88-0,29-0,19=294110,6 кг/час

Таблица 3 - Материальный баланс аэротенка:

Наименование компонента	приход	расход
	кг/час	%	кг/час	%
вода	299867,7	99,956	294059,61	98,02
БПК полн.	90	0,03	0,88	0,0003
взвешенные вещества	30	0,01	8,8	0,003
нефтепродукты	12	0,003	0,29	0,0001
Сульфиды	0,3	0,001	0,19	0,00006
Иловая смесь	-	-	5930,23	1,9776
итого	300000	100	300000	100

5. Расчет и выбор  технологического оборудования

5.1 Расчет аэротенка-вытеснителя

Расчет аэротенков включает определение вместимости сооружения, объема требуемого воздуха и избыточного активного ила, удаляемого из аэрационной системы для последующей обработки.

Исходныеданные: расчетный часовой расход сточных вод qW= 300 м3/ч; величина БПКполн исходной воды Len= 300 мг/л; требуемая величина БПКполн очищенных вод Lвх = 3 мг/л.

· Величина БПКполнводы, поступающей в начало аэротенка-вытеснителя:

Lmix= ;

где Ri - степень рециркуляции активного ила, определяемая по формуле:

Ri= = = 0,25 ;

Lmix= = 231 мг/л ;

· Период аэрации:

Tatv = * [(c0-K0)*(Lmix - Lex)+Ki* c0* ln]*Kp ,

где Kp = 1,5 , при Leх < 15 мг О2/л ;

значения констант и коэффициентов для рассматриваемого примера по табл. 40 СНиП 2.04.03-85 имеют следующие значения:

сmax = 59 мг БПК/г*ч - максимальная скорость окисления ;

Ki = 24 мг БПК/л - константа, характеризующая свойства загрязняющий веществ ;

K0 = 0,35 - мг/л константа, характеризующая влияние О2;

ц = 0,158 л/г - коэффициент ингибирования распада активного ила;

s = 0,35 - зольность ила.

· Удельная скорость окисления:

с= сmax**;

с=59**=4, 48 БПК/1 г беззольного вещ-ва, тогда Tatv=*[(2-1,66)*(231-3)+24*2ln]=3,85 часа;

· Продолжительность обработки воды в аэротенке:

Tat=* lg;

Tat=* lg=3,5 часа

· Вместимость аэротенка:

W=Tat*(1+Ri)*qw , где qw-расчетный расход сточной воды м3/час;

W=3,85(1+0,3)*300=150,1 м3

· Прирост активного ила:

Рi=0,8*Сcdp+Kg* Len,

где Сcdp-концентрация взвешенных вещ-тв в сточной воде, пoступающей в аэротенк;

Kg=0,3 - коэффициент прироста, тогда Рi=0,8*100+0,3*300=170 мг/л

· Удельный расход воздуха:

qair=,

где

q0 - удельный расход кислорода мг/1 мг БПК;

К1=0,175-коэффициент, учитывающий тип аэротенка;

К2=2,52 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора;

К3=0,7-коэффициент качества воды;

Кт - зависит от температуры сточных вод:

Кт=1+0,02*(Тw-20) ,

где Тw-среднемесячная температура воды за летний период;

Кт=1+0,02*(25-20)=1,1, тогда

qair= = 26 м3/м3

· Растворимость кислорода воздуха в воде:

Са=(1+)*Ст, где Ст-растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры (при t=200 С Ст=9,02); Са =(1+)*9,02=10,77

· Интенсивность аэрации:

Ia= = =29,7 м3/м2*ч

Таким образом выбираем аэротенк-вытеснитель, имеющий следующие параметры:

-ширина коридоров В=4 м,

-рабочая глубина аэротенка  Н=4,5 м,