Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Принципы расчета аэротенков и систем аэрации


Принципы расчета аэротенков и систем аэрации

Многолетний опыт применения аэрационных сооружений для биологической очистки сточных вод сопровождался и накоплением данных, необходимых для расчета и проектирования этих сооружений. Метод их расчета постоянно совершенствовался, все более полно учитывались факторы, определяющие характер протекания очистных процессов в этих сооружениях. Все важнейшие положения метода расчета основаны на результатах многочисленных теоретических и экспериментальных исследований отечественных и зарубежных ученых в этой области и их проверки в конкретных условиях применения. Целью расчета аэрационных сооружений является определение необходимых для достижения требуемой степени очистки объемов этих сооружений и количества воздуха, а также объема образующегося в процессе очистки избыточного активного ила, подлежащего постоянному выведению из системы биологической очистки. Как было показано выше, факторами, обусловливающими вместимость аэротен-ков, являются расход поступающих на очистку сточных вод и длительность их пребывания (ее называют также периодом аэрации) в аэротенках. Поскольку длительность аэрации измеряется часами (по действующим нормативам она не должна быть менее 2 ч) то для расчета вместимости аэротен-ков пользуются среднечасовым расходом сточной воды за период, по длительности равный периоду аэрации, в течение которого поступает максимальное от суточного притока количество воды. Длительность же аэрации будет зависеть от типа и режима работы аэрационных сооружений, природы загрязнений и их исходной концентрации, требуемой степени очистки, поддерживаемой в сооружениях дозы ила, кислородного режима, температуры воды и др.

Применяемый в настоящее время в нашей стране метод расчета аэ-ротенков основывается на следующих положениях.
1. Выбор типа аэрационного сооружения (аэротенк-вытеснитель, аэ-ротенк-смеситель, аэротенк с рассредоточенным впуском воды) и режим его работы (с регенерацией активного ила или без нее) производится исходя из характеристик подлежащих очистке сточных вод (природы загрязнений, их концентрации и режима поступления, расхода стоков) и требуемой глубины их очистки.
2. Длительность аэрации является функцией одновременного воздействия таких факторов, как исходная и конечная концентрации загрязнений в сточной воде, природа загрязнений, доза ила в аэро-тенке, скорость окисления загрязнений активным илом, поддерживаемая в сооружении концентрация растворенного кислорода, гидродинамические условия в аэротенках. Поскольку степень влияния этих факторов на характер протекания биологических процессов будет зависеть от типа сооружения, то и методика расчета длительности аэрации будет различной для сооружений разных типов.
3. По расчетной длительности аэрации, т.е. длительности пребывания сточной воды в аэрационном сооружении, определяется расчетный расход сточных вод (по таблицам или графикам часового притока сточных вод в течение суток, соответствующего общему коэффициенту неравномерности притока).
4. Необходимая вместимость аэротенков без регенераторов определяется на основе расчетного расхода и длительности аэрации без учета рециркуляционного расхода активного ила, так как его смешение с поступающей на очистку сточной водой приводит к пропорциональному снижению исходной концентрации сточной воды за счет ее разбавления, практически не изменяя общей нагрузки загрязнений на активный ил. Рециркуляционный расход ила, однако, учитывается при расчете пропускной способности соответствующих коммуникаций.
5. Вместимость аэротенков при наличии регенераторов активного ила, а также самих регенераторов определяется с учетом рециркуляционного расхода активного ила в них. При этом длительность регенераций рассматривается как разница между длительностью, необходимой для окисления загрязнений, и длительностью пребывания сточной воды в аэротенке, где загрязнения уже подверглись изъятию из воды и определенному ферментативному воздействию активного ила.
6. Выбор системы аэрации осуществляется с учетом пропускной способности очистных сооружений, технико-экономической эффективности системы аэрации, наличия и возможностей получения выбираемого аэрационного оборудования, его долговечности и надежности в работе.
7. Расчет системы аэрации предусматривает определение необходимого количества воздуха (кислорода), расчетных параметров его подачи в аэротенки (расход, давление, интенсивнсть подачи), числа воздухораспределительных устройств – аэраторов для обеспечения заданного кислородного режима и гидродинамических условий для перемешивания иловой смеси в аэротенке.

Наиболее полно современные взгляды на динамику протекания очистных процессов в аэротенке отражены в методе их расчета, изложенном в СНиП 2.04.03-85. Рассмотрим основные положения этого метода.

Как отмечалось ранее, иловый индекс, характеризующий седимен-тационную способность ила, зависит от нагрузки на ил, а следовательно, от нагрузки на ил будет зависеть и доза ила в аэрационном сооружении. Практика показывает, что а, может находиться в пределах 3-5 г/л – при продленной аэрации; 3-4 г/л – при низкой нагрузке; 2,5-3,5 г/л – при средней и 2-3 г/л – при высокой нагрузке.

Процент регенерации нужен для конструктивного оформления аэротенков с регенерацией, т.е. для размежевания объемов собственно аэротенков и регенераторов, для организации наиболее рационального расположения коммуникаций, подводящих сточную воду и активный ил в аэро-тенк, активный ил в регенератор (и далее в аэротенк) и отводящих иловую смесь из аэротенка в сооружения илоотделения.

При конструировании аэротенков предусматривается возможность их работы с переменным объемом регенераторов, что обеспечивается соответствующим расположением и характером указанных выше коммуникаций, связывающих аэротенки, регенераторы и сооружения илоотделения.

Как отмечалось выше, для поддержания рабочей дозы ила в аэро-тенках в заданных пределах необходимо выводить избыточный активный ил из системы аэротенк – вторичный отстойник.

Если же принятая в первом приближении величина, отличается от величины, получаемой в результате проведенного расчета, то принимается новое значение^^г и соответствующее ему значение коэффициента Ki и расчет удельного расчета воздуха повторяется до тех пор, пока применяемое значение Ki не будет равным получающемуся в результате расчета.

Интенсивность аэрации не должна быть ниже определенного предела с тем, чтобы обеспечивать надлежащее перемешивание содержимого аэротенка независимо от потребности ила в кислороде. Минимальная интенсивность лежит в пределах 48 м3/(м2’ч) при глубине погружения аэратора ha = 0,5 м и 2,5 м3/(м2“ч) при ha = 6 м. С другой стороны, интенсивность аэрации не должна превышать определенных значений, так как из-за повышенного содержания воздуха в жидкости фактическая эффективность аэрации понизится по сравнению с расчетными ее значениями. Максимальные значения интенсивности зависят от отношения площади аэраторов к площади днища аэротенка, т.е. от fcJfa,, и изменяются от.5 м3/(м2-ч) при/,Д„ = 0,05 до 100 м3/(м2“ч) при fa/fal = 1.

Если расчетное значение J„ превышает максимально допустимое для данных условий, то необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны, т.е. увеличить число аэраторов. Если Ja меньше минимально допустимого ее значения, то следует увеличить расход воздуха.

Далее осуществляется расчет воздуховодов и воздуходувного оборудования. Расчет воздуховодов состоит в подборе диаметров трубопроводов и определении потерь напора в них. В целях экономии металла необходимо стремиться к уменьшению диаметров труб, но в то же время потери напора в них не должны быть слишком большими во избежание, излишнего расхода электроэнергии.

Суммарное значение местных сопротивлений и сопротивлений на трение в воздуховодах не должно превышать 0,3-0,35 м.

Расчет механической системы аэрации (расчет дискового аэратора). На кафедре водоотведения МГСУ разработан метод расчета дисковых аэраторов. Как указывалось, дисковый аэратор представляет собой диск с радиально направленными лопастями, прикрепленными к нему с нижней его стороны. Диск аэратора на 10-12 см погружён в воду и с определенной частотой вращается относительно вертикальной оси. Вследствие отбрасывания лопастями воды вокруг аэратора образуется воронка. Если глубина погружения аэратора меньше (или равна) глубине воронки, то диск обнажается и воздух из атмосферы поступает в межлопастное пространство аэратора по периферийной кромке диска. Для обеспечения более свободного доступа воздуха в диске аэратора устраивают либо отверстия диаметром 3-5 см, либо прорези шириной 1,5-3 см по всей длине лопасти со стороны, противоположной направлению вращения аэратора. За лопастью образуется зона пониженного давления, в которую устремляется воздух из атмосферы. Вода, выбрасываемая лопастью в виде струи, вовлекает воздух из этой зоны в окружающую аэратор воду. Встречая сопротивление кольца воды, вокруг аэратора воздух дробится и в виде отдельных пузырьков уносится потоками воды и перемешивается с содержимым аэротенка.

Расчет механической системы аэрации заключается в выборе типа аэратора, количества аэраторов как с точки зрения обеспечения требуемой окислительной способности, так и с точки зрения выполнения требований обеспечения эффективного перемешивания иловой смеси в аэрационной зоне.

Последний представляет собой вертикальную трубу, устанавливаемую с небольшим зазором под аэратором соосно с ним и имеющую верхнее и нижнее конические расширения. Верхнее расширение оборудовано вертикальными, радиально направленными лопастями, предотвращающими закручивание воды в стабилизаторе. Для входа воды в стабилизатор устраивают впускные окна с регулирующими заслонками внизу и посередине стабилизатора, позволяющие регулировать расход воды через него, а следовательно, и производительность аэратора. На основе методики расчета аэратора определены некоторые параметры аэраторов.

Зона активного перемешивания аэратором, в которой не наблюдается осаждения активного ила, представляет собой квадрат (или круг) в плане со стороной, равной 6-8 диаметрам аэратора, что позволяет практически полностью использовать окислительную способность аэратора. Что же касается аэрируемых биологических прудов, то для использования окислительной мощности аэратора требуется перемещение аэратора по акватории пруда в устанавливаемых расчетом пределах.



Похожие статьи:
Депонирование осадков сточных вод

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум