Это уравнение сложно для расчетов и «не окупается точностью известных значений К при изменениях температуры и концентрации активного ила» (К. Н. Корольков). Им были подсчитаны значения /р па формуле (4.207) и /макс по формуле (4.206) для условий Lf=10 мг/л, /г==0Л6иЛ:=15 (табл, 4.50).

Таблица 4.50

Интенсивности аэрации, рассчитанные по формулам К. Н. Королькова

Из табл. 4.50 видно, что расчетная интенсивность аэрации составляет около 0,5-0,7 от интенсивности максимальной. Учитывая недостаточную точность всех остальных параметров, наиболее простой путь определения необходимой интенсивности заключается в том, что по формуле (4.206) подсчитывают /макс и принимают от нее 50-70%.

В расчетные формулы интенсивности входит величина константы скорости потребления кислорода k, которая определяется как функция концентрации ила и температуры процесса. Эта зависимость получена экспериментальным путем и равна:

= 0,075 а. 1,078 . (4.208)

где а - доза ила, г/л;

Т- температура воды, °С. Константа входящая в формулы (4.205) и (4.206), связана с величиной kt соотнощением

k = ktI2,3.

(4.20)

Для бытовых сточных вод при температуре 10° С и дозе ила а== = 2,3 г/л величина й = 0,37, а величина =0,16. Позднее для всех расчетов сооружений биологической очистки было принято значение k= = 0,16.

II способ расчета учитывал более сложный характер кинетики процесса очистки сточных вод в аэротенках, заключающийся в том, что не для всего периода этого процесса справедливо равенство скоростей растворения кислорода и его потребления. Было признано, что и в ходе первой фазы (окисления углеродсодержащих веществ) процесс можно разделить на две стадии, которые протекают по разным кинетическим зависимостям. К. Н. Корольковым было предложено рассматривать начало процесса как реакцию нулевого порядка, т. е. независимой от концентрации загрязнений, и конец процесса как реакцию первого порядка относительно концентрации загрязнений по БПК. Изменение характера кинетики происходит в какой-то промежуточной точке, соответствующей БПК, равной lb. На снижение БПК с La до Lb затрачивается время 2", и в этот период справедливо основное положение, т. е.

Иными словами, процесс может происходить в отсутствии растворенного кислорода при d=\.

Следовательно, для снижения БПК с La до Lb справедливы формулы (4.201) и (4.202), которые можно переписать следующим образом:

(4.210)

Когда питательных веществ остается мало, то скорость реакции становится функцией концентрации остающихся загрязнений по типу мономолекулярной реакции

- = -ktL. (4.212)

Рещение этого уравнения дает следующий результат:

2=-Ig. (4.213)

Таким образом, суммарно на весь процесс снижения БПК от La до Lt затрачивается время гобщ, равное сумме t\-\-t2. Тогда

Для определения количества потребного воздуха на вторую фазу очистки условие наличия растворенного кислорода записывается как rf=0,5. Следовательно, расход воздуха

U-Lt 2(Lh-Lt) D.=---II (4.215)

Общее количество воздуха равно сумме расходов в каждой ступени (при Lt = 0):

Ообщ = D,+D, = . (4.216)

Для практического применения формул (4.214) и (4.216) необходимо знание Lb - промежуточного значения БПК, когда изменяется кинетика реакций. Этот вопрос К. Н. Корольковым рещен не был.

Из уравнения (4.214) можно определить интенсивность аэрации на первой стадии процесса, когда Lt = Lb, т. е.

/. = , (4.2,7)

при ЭТОМ определение Lb должно быть выполнено из каких-то дополнительных условий. Несколько позднее Н. А. Базякиной было найдено, что изменение кинетики реакций происходит после обработки 65% загрязнений по БПК, т.е.

Lb = 0,35 La. (4.218)

Если сравнить расчетные формулы I и II способов (на неполную очистку по К. Н. Королькову), то можно видеть, что расчет по II способу всегда приведет к более высоким значениям и по продолжительности процесса, и по расходу воздуха.

Хотя расчет по II способу более близок к основным принципиальным положениям кинетики ферментативных реакций, он почти не применялся из-за недостаточной точности определения таких параметров, как константа скорости потребления кислорода, промежуточное значение БПК, когда следует перейти от реакции нулевого порядка к первому, и т. п.

Основные формулы К- Н. Королькова в течение многих лет использовались при всех расчетах аэрационных сооружений, однако с тем изменением, что для первой фазы очистки, т. е. фазы снижения БПК (или

окисления углеродсодержащих соединений), были приняты формулы, предназначавщиеся автором для аэротенков, в которых идет процесс нитрификации. Эти принципиальные изменения были сделаны в связи с тем, что по эксплуатационным данным и по результатам исследований оказалось, что для надежной и устойчивой работы аэротенков растворенный кислород должен присутствовать в смеси сточной воды и ила, особенно если требуется высокая степень очистки воды - до БПК, равной 15-20 мг/л. Наличие растворенного кислорода должно было также обеспечить потребности в нем активного ила во время отстаивания его во вторичных отстойниках. Это условие нащло отражение во П способе расчета, который К. Н. Корольков опубликовал также в 1934 г. Претерпело изменения и численное значение К. Оно было принято равным 12 г/м т. е. в 1,25-1,5 раза меньше, чем по исследованиям К- Н. Королькова.

Расчет аэротенков по Н. А. Базякиной

Развитием расчетной теории К. Н. Королькова явилось предложение Н. А. Базякиной об определении продолжительности процесса по экспериментально найденным величинам скоростей окисления загрязнений.

Н. А. Базякина показала, что скорость окисления В, мг/(л-ч), пропорциональна дозе ила а, т. е.

S = (4.219)

Найдено, что при очистке сточной воды от La до Lb величина 3i = = 31 мг/(г-ч), а от Lb до Lt величина 32=10 мг/(г«ч). Указанные величины описывают кинетику процесса очистки городских сточных вод, а в случае очистки сточных вод иного характера эти данные должны быть получены экспериментальным путем.

Доза ила в смеси не может быть очень высокой, она лимитируется возможностью работы вторичного отстойника. Данные эксплуатации показывают, что доза ила в смеси, поступающей на отстаивание, не должна быть выше 1,5-3 г/л. Это означает, что расчетные скорости на I стадии могут составлять 46-93 мг/(л-ч) и на II стадии- 15-30 мг/(л-ч).

Таким образом, общая продолжительность обработки сточной воды

/0,65 0,35\

Интенсивность аэрации /] определяется из уравнений: на I стадии

на II стадии

/2 = . (4.222)

где р - использование кислорода, %;

d - дефицит кислорода, принимаемый равным на I стадии 0,8 и на II стадии 0,5.

Скорость окисления В можно представить в виде равенства

y-0,2099s;z

= г.юо <-22>