This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Расчет параметров ипроектирование
систем удаления азотаС. Реттиг, дипломированный инженер
Берлинский технический университет, факультет управлениягородскими водами
Требуются следующие показатели по поступающим на биореактор стокам:
Минимальная и максимальная температура сточных вод
Нагрузка по органическим веществам (Bd,BOD Bd,COD), нагрузка повзвешенным твердым веществам (Bd,SS) и по фосфору (Bd,P) дляопределения объема образующегося осадка и, соответственно, расчетаобъема аэротенка
Нагрузка по органическим веществам и нагрузка по азоту дляпроектирования аэрационной установки (как правило, для самой высокойсоответствующей температуры)
Максимальная интенсивность притока в сухую погоду QDW,h (м³/ч) дляпроектирования анаэробного резервуара-смесителя и интенсивностивнутренней рециркуляции
Проектная интенсивность притока QWW,h (м³/ч) для проектированиявторичных отстойников
Немецкий стандарт (ATV-DVWK A 131)В процессе биологической очистки сточных вод для роста биомассы и выхода в осадок накаждый кг БПК5 требуется около 0,04-0,05 кг азота и около 0,01 кг фосфора. *) Необходимо учитывать часть, возвращаемую в иловую воду. При этом нагрузки попоступающему на очистку стоку на этапе биологической очистки могут возрасти до 20 %.
Удельные нагрузки по населению в г/(чел·сут) в 85% суток, без учета иловой воды
Параметр Неочищ. стоки, г/(чел· сут)
Время расхода в первичномотстойнике при Qh,DW
0,5-1 час 1,5-2 часа
Departement of urban water management 8
Расчет параметров дляпроцесса очистки активным илом I
1. Расчет соответствующих расходов и нагрузок2. Выбор процесса очистки
=> нитрификация/денитрификация
Резервуар активного ила (часть 1) Определение азотного баланса Выбор процесса очистки
нитрификация/денитрификация; удаление P; селектор Выбор коэффициента возвратного ила;
прерывистый DN время
Определение денитрификационной способности
Определение необходимого возраста ила
Расчет объема образующегося осадка
Departement of urban water management 9
N - поступающий на очистку сток:Co,N = Co,org N + Co,NH4-N+ Co,NO3-N+ Co,NO2-N
Баланс азота
Частичноочищенный
сток
Бескислородная зонаДенитрификация
Аэробная зонаОчистка по ХПКи нитрификация
Избыточный ил
Аэрация
Отстойник
Возвратный ил
Рициркулирующий ил
Поступающий наочистку сток
(после первичногоотстойника)
N - частично очищенный сток:Ce,N = Ce,org N + Ce,NH4-N+ Ce,NO3-N+ Ce,NO2-N
N - осадок:CNÜS = 0,04 - 0,05 · Co,BSB5
Co,TKN
Departement of urban water management 10
Немецкие стандарты качества коммунальныхсточных вод на выходе; данные мониторинга
ЭН: эквивалент по населению Постановление о сточныхводах (AbwV от 2004)
Departement of urban water management 11
Процесс удаления азота (DWA-A 131e, 2000)
Departement of urban water management 12
Коэффициент возвратного ила I
На рабочие условия в аэротенке и вторичном отстойникевлияет следующее: Концентрация взвешенных веществ иловой смеси в стоке,
поступающем на вторичный отстойник SSEAT
Концентрация взвешенных веществ иловой смеси в возвратномактивном иле SSRS
Коэффициент возвратного ила RS = QRS/Q
Баланс масс взвешенных веществ (без учета XSS,EST)
[кг/м3]
Departement of urban water management 13
Коэффициент возвратного ила II
QRS = 0,75·QWW,г
макс. QRS = 1,0 ·QWW,г
Частичноочищенный
сток
Возвратный ил
Поступающий на очистку сток QWW,г
Рициркулирующий ил
Departement of urban water management 14
Денитрификационная способность
Стандартные показатели для расчета размеров зоны денитрификации для сухойпогоды при температуре от 10 до 12 С при обычных условиях (1 кг азота нитратного
денитрифицируется в 1 кг БПК5 в поступающем стоке)
[Денитрификация в до-бескис-лородной зоне и сопоставимые
процессы]
[Одновременная и прерывистаяденитрификация]
(DWA-A 131e, 2000)
Departement of urban water management 15
Возраст ила tSS: [сутки]Среднее время удержания активного ила в системе
Удельное образование ила [кг взвеш. веществ / кг БПК5] при 10-12 С
(DWA-A 131e, 2000)
Departement of urban water management 18
Расчет параметров вторичного отстойника
1. Выбор илового индекса2. Выбор времени уплотнения осадка tTh в зависимости от выбранного биологического
процесса3. Определение концентрации взвешенных веществ возвратного ила (SSRS)4. Выбор коэффициента возвратного ила (RS) и расчет допустимой концентрации
взвешенных веществ активного ила в биологическом реакторе (SSAT).VAT уменьшается при увеличении SSAT.AST и tST возрастают при увеличении SSAT.
5. Определение площади поверхности вторичного отстойника (AST) по допустимойинтенсивности перелива поверхности qa и интенсивности нагрузки на объем ила qav
6. Определение глубины вторичного отстойника по частичной глубине функциональных зони другим техническим характеристикам
7. Определение параметров устройства для удаления осадка (скребка)8. Подтверждение выбранного времени уплотнения по скорости удаления осадка (работе
скребка)9. Расчет параметров насосов для возвратного ила и избыточного ила
Иловый индекс SVI: Коэффициент объема ила и взвешенных веществ в иловой воде SVI = SV / MLSS ОбычныеОбычные значениязначения: : 75 75 -- 180 180 млмл//гг ОбъемныйОбъемный илил SVI > 150 SVI > 150 млмл//гг
Взвешенные вещества в иловой смеси MLSS: CCодержаниеодержание биомассыбиомассы ОбычныеОбычные значениязначения: : 3 3 -- 6 6 гг//лл
(Steinke, 2009)
Departement of urban water management 20
Стандартные значения илового индекса
Примерные значенияконцентрации MLSS вбиореакторе зависят отилового индекса SSRS = 0,7·SSBS
= MLSS
Цель очистки
Без нитрификацииНитрификация(и денитрификация)Стабилизация осадка
Седиментация в горизонтальных вторичныхотстойниках
Приводной двигатель иредуктор
Пеносборник и лоток
Выход
Бункер для осадка
Удалениеосадка
Сборникосадка
Перегородка
(Austermann-Haun, 2011)
Departement of urban water management 22
Допустимое время (tTh)
Тип очистки сточных вод Время уплотнения tTh [ч]
Биореакторы без нитрификации 1,5 – 2,0
Биореакторы с нитрификацией 1,0 – 1,5
Биореакторы с денитрификацией 2,0 - (2,5)
Для времени уплотнения выше tE = 2,0 ч требуется оченьинтенсивная денитрификация в биореакторе.
Departement of urban water management 23
Концентрация взвешенных веществ в нижнемиле
Достижимаяконцентрациявзвешенных веществ внижнем иле SSBS
Можно определитьэмпирическим путем взависимости от иловогоиндекса SVI и tTh
[кг/м3]
(DWA-A 131e, 2000)
Departement of urban water management 24
Интенсивность перелива поверхности иинтенсивность нагрузки на объем ила
Интенсивность перелива поверхности qAрассчитывается на основании допустимойинтенсивности нагрузки на объем ила и объемразбавленного ила DSV следующим образом:
[м/ч]
(DWA-A 131e, 2000)
Departement of urban water management 25
Расчет параметров вторичного отстойника
QWW,h (м³/ч) - максимальный расходсточных вод, подаваемых на сооружение
SVI (л/кг) – иловый индекс
SSEAT (кг/м³) – концентрация взвешенныхвеществ в сточных водах, поступающих вотстойники
Частично очищенныйсток
Возвратный ил
QRS
Departement of urban water management 26
Площадь поверхности отстойника
Необходимая площадь поверхности вторичногоотстойника рассчитывается следующим образом:
Для вертикальных вторичных отстойников эффективнаяплощадь поверхности устанавливается в средней точкемежду входным отверстием и уровнем воды
При этом учитывается обычная геометрия формрезервуаров
[м2]
(DWA-A 131e, 2000)
Departement of urban water management 27
Горизонтальные круговые вторичные отстойники
(DWA-A 131e, 2000)
Departement of urban water management 28
Расчет параметров процесса очистки активнымилом II
Резервуар с активным илом (часть 2) Расчет объема биореактораРасчет размеров аэрации (потребность в O2; дневной максимум)Размеры циркуляционных блоков; проектирование циркуляционныхнасосов
Тип биореактораПроверка окислительной мощности и pH
Перенесение: концентрация взвешенных веществ
Departement of urban water management 29
Объем биореактора
Необходимая масса взвешенных веществ в биореакторе:MSS,AT = tSS,Dim · SPсут [кг]
Объем биореактора рассчитывается следующим образом:
Для сравнения можно рассчитать интенсивность нагрузки пообъему БПК5 (BR) и интенсивность нагрузки на активный ил (BSS):
Нитрификация BSS= 0,10 кг БПК5/(кгвзвеш. веществ·сутки)