Процесс биологической очистки сточных вод - интерпретация мощности аэрации и оборудования
- доля
- Время выпуска
- 2025/3/21
Резюме
Аэрация и подача кислорода должны быть относительно простыми для экспертов и в основном включают три пункта: расчет объема аэрации (который тесно связан с качеством и объемом воды), вентиляторы аэрации и аэрационные устройства. Существует много методов расчета объема аэрации, каждый метод имеет свои преимущества и недостатки (в основном простота и уровень отклонений). Каждый может выбрать метод в соответствии с ситуацией проекта и собственными потребностями.
Автор: Кейт Нана
Дата публикации:21 марта 2025 г.
Теги записи: Процесс биологической очистки сточных вод - интерпретация мощности аэрации и оборудования
Процесс биологической очистки сточных вод - интерпретация мощности аэрации и оборудования
1. Роль аэрации
Аэрация имеет две основные функции. Одна из них — смешивание и перемешивание для ускорения гомогенизации сточных вод (уравнительный резервуар имеет только функцию гомогенизации, в то время как аэротенк имеет функцию предотвращения осаждения ила в дополнение к гомогенизации); другая — обеспечение питания для аэробных микроорганизмов. Кислород будет участвовать в метаболической активности аэробных микроорганизмов. Ниже приведены конкретные функции:
Подача кислорода
Смешивание и размешивание
Благодаря потоку воздуха, создаваемому путем аэрации или механического перемешивания, сточные воды и активный ил полностью перемешиваются, что обеспечивает равномерный контакт между микроорганизмами и загрязняющими веществами и повышает эффективность очистки.
Предотвращать осаждение ила
Удаление летучих веществ
2. Метод расчета аэрации
Методы расчета в основном делятся на эмпирические формулы и теоретические формулы. Эмпирические формулы представляют собой эмпирические параметры, полученные с помощью нескольких фактических случаев, которые могут использоваться в качестве проверки данных или методов расчета непрофессионального персонала. Их основными характеристиками являются простота изучения и быстрый расчет, но численное отклонение велико. Теоретические формулы представляют собой две формулы, которые обычно используются в учебниках по очистке воды. Не говоря уже о неспециалистах, даже у экспертов будет болеть голова при виде этих двух формул. Формулы относительно сложны и включают в себя больше параметров (таких как температура воды, насыщенность кислородом, высота, коррекция качества воды и т. д.). Преимущество заключается в том, что они относительно точны. Конечно, точность также может быть недостатком. Фактические показатели качества воды очистных сооружений имеют определенный диапазон колебаний, и первоначально рассчитанные значения не обязательно являются точными данными. Основная цель расчета объема аэрации — иметь приблизительный диапазон подачи кислорода, а затем корректировать и исправлять его на основе индекса DO мониторинга в реальном времени на фактическом участке.
Справочные данные: Очистные сооружения очищают 200 м³/день воды, расчетное значение ХПК составляет 500 мг/л, а расчетное значение БПК составляет 300 мг/л, что аналогично показателям бытовых сточных вод.
2.1 Рассчитано по соотношению газ-вода
Соотношение воздух-вода, то есть отношение объема аэрации к объему сточных вод, для определенной отрасли или категории сточных вод, это отношение будет находиться в относительно определенном диапазоне. Следующее соотношение основано на бытовых сточных водах в качестве справочного материала.
Для биохимических аэротенков выбор процесса (контактное окисление или активный ил и т. д.) в принципе не повлияет на подачу газа. Подача газа связана только с концентрацией ХПК (рекомендуется рассчитывать подачу газа на основе ХПК, а не БПК, поскольку окончательное ХПК должно быть удалено биохимическим путем)
Для аэротенков подача воздуха:
Объем сточных вод = 10-15:1, можно принять среднее значение 12,5:1. Кроме того, для биохимических бассейнов, использующих процесс MBR, соотношение газ-вода должно достигать 30-40:1, в противном случае половолоконная мембрана легко засорится.
Для уравнительного бака объем подачи воздуха:
Объем сточных вод = 2-5:1, можно принять среднее значение 3:1. Уравнительный резервуар фактически не нуждается в аэрации.
Объем подачи газа составляет: (12,5+3)*200=3100м³/сут=2,58м³/мин.
Без учета регулирующего бака это 12,5*200=2500м³/сут=2,1м³/мин.
Конечно, этот объем аэрации учитывает скорость использования кислорода устройством аэрации. Расчет очень прост и может быть выполнен неспециалистом. Однако этот метод не рекомендуется для промышленности, но его можно использовать для расчета точности объема аэрации.
Некоторые могут спросить, если это не бытовые сточные воды, а другие типы промышленных сточных вод, то какое значение может иметь это соотношение? Его можно определить по коэффициенту ХПК. Если ХПК находится в пределах 500, то значение бытовых сточных вод можно использовать в качестве справочного значения. Если оно превышает 500, то можно рассчитать отношение этого типа сточных вод к 500, а затем значение можно умножить на коэффициент газ-вода бытовых сточных вод.
Например, если ХПК промышленных сточных вод составляет 3000 мг/л, то их газоводяное соотношение составляет 3000/500*10:1=60:1.
2.2 Расчет по наложенному платежу
Этот метод можно использовать как простой алгоритм с достаточной точностью. Он игнорирует потребность в кислороде для нитрификации аммиачного азота и учитывает только потребность в кислороде для разложения органических загрязнителей (ХПК). Вообще говоря, ХПК — это номинально потребность в кислороде (вы можете проверить ХПК
Определение), следует зарезервировать определенный запас, соотношение подачи газа к ХПК может быть 1,05: 1. Если необходимо учитывать нитрификацию аммиачного азота, то соотношение потребности в кислороде для нитрификации аммиачного азота к аммиачному азоту составляет 4,57: 1.
Ежедневное удаление ХПК составляет 0,5 кг/м³×200м³/д=100 кг ХПК/д.
Необходимое количество кислорода составляет 100×1,05=105 кгO2/день.
При стандартных условиях вес кислорода в каждом кубическом метре воздуха составляет 0,28 кгО2/м3.
Требуемый объем воздуха 105/0,28=375м3/сут.
В биохимических прудах обычно используются микропористые аэрационные головки, а коэффициент использования кислорода в них составляет около 15–20%, а его значение — 17,5%.
Требуемая производительность вентилятора составляет: 375/17,5%=2143м³/сут=1,8м³/мин.
Проверьте соотношение газ-вода: 2143/200=10,7:1, что в принципе соответствует 2,1.
2.3 Расчет интенсивности аэрации на единицу площади бассейна
Не рекомендуется, ошибка огромная!
Причины анализируются следующим образом:
① Объем биохимического пула будет отличаться, если процесс отличается. Объемная нагрузка различных процессов довольно различна. Площадь биохимического пула будет отличаться, если глубина пула отличается.
②Основным фактором, влияющим на аэрацию, является ХПК в сточных водах. Например, при концентрации ХПК 500 или 3000 интенсивность аэрации не будет в том же диапазоне. Для простого смешивания и перемешивания, пожалуйста, обратитесь к интенсивности аэрации уравнительного резервуара.
Согласно справочным материалам, найденным в Интернете, интенсивность аэрации обычно составляет 10-20 м³/м²ч. Если принять среднее значение, то интенсивность аэрации составит 15 м³/м²ч. Поскольку необходимо рассчитать емкость биохимического пруда, то подача кислорода здесь рассчитываться не будет.
В Интернете также есть метод, который рассчитывает подачу воздуха по количеству аэрационных пластин, что также не рекомендуется. Этот метод сам по себе ставит телегу впереди лошади. Нормальный порядок должен быть следующим: сначала рассчитать подачу воздуха, затем рассчитать количество аэрационных пластин на основе подачи воздуха одной аэрационной пластины, и, наконец, расположение аэрационных пластин в плоскости!
2.4 Расчет по теоретической формуле (Раздел 7.9 Стандарта проектирования наружного водоотвода)
Эта формула разбита на 4 этапа:
Если углеродсодержащие вещества измеряются как БПК5, кислородный эквивалент углерода составляет 1,47. (Более точно использовать ХПК как кислородный эквивалент углерода 1,05)
Справочные данные: расход на входе очистных сооружений 200 м³/сут, ХПК на входе 500 мг/л, БПК 300 мг/л, БПК на выходе 30 мг/л, остаточная концентрация ила MLVSS=2500 г/м3, азот по Кьельдалю на входе 50 мг/л, азот по Кьельдалю на выходе 20 мг/л, общий азот на входе 55 мг/л, нитратный азот на выходе 10 мг/л.
Общая формула:
Потребность сточных вод в кислороде = потребность в кислороде для окисления углерода - потребность в кислороде для микробного метаболизма + потребность в кислороде для нитрификации аммиачного азота - потребность в кислороде для денитрификации
Разборка 1:
Потребность в кислороде при окислении углерода = 0,001*1,47*объем очищенной воды*(БПК5 на входе-БПК5 на выходе)
Потребность в кислороде для окисления углерода = 0,001*1,47*200*(300-30) = 50 кгO2/день
Ссылаясь на раздел 2.2, установлено, что данные имеют большое отклонение. Рассчитано по ХПК, предполагая, что ХПК сточных вод составляет 50.
Потребность в кислороде для окисления углерода = 0,001*1,05*200*(500-50) = 94,5 кгO2/день
Разборка 2:
Потребность в кислороде для микробного метаболизма = 1,42 * суточный выброс микроорганизмов
Количество микроорганизмов, сбрасываемых ежедневно = коэффициент ила 0,5 * концентрация БПК сточных вод 0,3 * объем сточных вод 200 м3/сут = 3 кг/сут
Тогда потребность микроорганизмов в кислороде для собственного метаболизма = 1,42*3 = 4,3 кгО2/день.
Поэтому некоторые значения относительно малы, и эту часть можно игнорировать при фактическом расчете объема аэрации!
Разборка 3:
Потребность в кислороде при нитрификации аммиачного азота = кислород, необходимый для окисления каждого килограмма аммиачного азота * [0,001 * объем очищенной воды * (входящий азот по Кьельдалю - выходящий азот по Кьельдалю) - содержание азота MLVSS]
Если данные по азоту по Кьельдалю отсутствуют, вместо них можно использовать данные по азоту аммиака!
Потребность в кислороде при нитрификации аммиачного азота = 4,57*[0,001*200*(50-20)-0,12*3]≈25,8 кгO2/д
Разборка 4:
Потребность в кислороде для денитрификации = 0,62* кислорода, необходимого для окисления одного килограмма аммиачного азота*[0,001* объема очищенной воды*(входящий общий азот-выходящий азот по Кьельдалю-выходящий нитратный азот)-содержание азота MLVSS]
Если данные по азоту по Кьельдалю отсутствуют, вместо данных по нитратному азоту можно использовать данные по общему азоту!
Потребность в кислороде для денитрификации = 0,62*4,57[0,001*200*(55-20-10)-0,12*3]≈13,2 кгO2/д
Общая формула:
Потребность сточных вод в кислороде = потребность в кислороде для окисления углерода - потребность в кислороде для микробного метаболизма + потребность в кислороде для нитрификации аммиачного азота - потребность в кислороде для денитрификации = 94,5-4,3+25,8-13,2=102,8 кгO2/сут.
В реальной инженерии эту формулу можно также использовать для простых расчетов, ссылаясь на раздел 2.2, то есть рассчитывается только потребность в кислороде для окисления углерода и потребность в кислороде для нитрификации аммиачного азота.
При стандартных условиях вес кислорода в каждом кубическом метре воздуха составляет 0,28 кгО2/м3.
Требуемый объем воздуха 102,8/0,28=367м3/сут.
В биохимических прудах обычно используются микропористые аэрационные головки, а коэффициент использования кислорода в них составляет около 15–20%, а его значение — 17,5%.
Требуемая производительность вентилятора составляет: 367/17,5%=2097м³/сут=1,75м³/мин
Проверьте соотношение газ-вода: 2097/200=10,5:1, что в целом соответствует разделу 2.1.
Из этого мы видим, что потребность в кислороде для микробного метаболизма сама по себе может быть проигнорирована. Когда концентрация аммиачного азота не высока, потребность в кислороде для нитрификации и денитрификации аммиачного азота также может быть проигнорирована.