Численные значения ааэр и арег рекомендуется принимать равными соответственно 1,5 и 4 г/л, что обеспечивает надежный запас объемов очистных сооружений. Однако при эксплуатации аэротенков с регенераторами дозы ила могут иметь и другие значения: если они больше рекомендованных, то окислительная мощность системы выше. Это позволяет либо перерабатывать большие количества загрязнений, либо достигать более глубокого их окисления.

Объемы сооружений подсчитываются по формулам:

WsphspiQ + q); (4.237)

рег = W?-. (4.238)

« = Иаэр + Грег, (4.239)

где Таэр и IFper - объсм соответствснно аэротенка и регенератора,

W- общий объем системы, м. Для системы аэротенка с регенератором расчетная продолжительность пребывания воды в системе составляет:

= 43p(l-fa)-f (4.240)

Это время может быть определено и из формулы (4.231) при значении а, равном средней концентрации ила «ср в сооружении, т. е.

Даэр аэр + Дрег рег o.,v

«ср - • (.il)

При Проектировании двухступенчатых аэротенков расчеты ведут по формуле (4.231), при этом принимают, что в I ступени снимается 50% загрязнений, а во II ступени оставшиеся 50%. Величины pi,2 принимают по табл. 4.51.

Удельный расход воздуха Z), м/м, при очистке в аэротенках определяют отношением расхода кислорода, требующегося для обработки 1 м воды, к расходу используемого кислорода с 1 м подаваемого воздуха:

-, (4.242)

A-i 2 rii «2 (Ср - С)

где Z - удельный расход кислорода, мг/мг снятой БПКполн;

ki - коэффициент для учета типа аэратора, определяемый по табл. 4.52 (см. далее с. 372);

kz - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора и определяемый по табл. 4.53 (см. далее с. 373);

111 - коэффициент для учета температуры сточных вод, определяемый по формуле

1 -f 0,02 (Г-20);

Т - среднемесячная температура сточной воды за летний период, °С;

П2 - коэффициент для учета изменения скорости переноса кислорода в иловой смеси по отношению к скорости его переноса в чистой воде (иначе, коэффициент качества воды, зависящий в основном от наличия в ней веществ, изменяющих поверхностное натяжение воды);

растворимость кислорода в зависимости от глубины слоя воды h над аэратором, мг/л:

Сп - Сп

10,3 4-(ft/2) 10,3

растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и давления, мг/л, принимаемая по таблицам растворимости;

С - допустимая минимальная концентрация растворенного кислорода в аэротенке, мг/л.

Относительно численного значения коэффициента z существует несколько мнений. Считается, например, что за величину z должна быть принята только та часть БПКполн, которая расходуется на энергетические потребности в процессах обмена [по реакции (4.140) схемы превращений вещества]. Кислород же, требуемый для реакции (4.141) той же схемы, поставляется из окисляемого органического вещества, углекислоты и воды. Расход кислорода, затрачиваемого на самоокисление ила, учитывается отдельно и прибавляется к расходу кислорода, вычисленному по реакции (4.140).

Кроме того, вследствие сброса избыточного ила из аэрационной системы, в котором исходные вещества окислены не полностью и, следовательно, на их окисление не было истрачено теоретического количества кислорода, общий расход последнего должен быть меньше снимаемой

БПКп олн

Части БПКполн, затрачиваемые на потребности энергии и синтеза, зависят от химической природы вещества и могут изменяться в широких пределах. Для стоков типа городских часть БПКполн по реакции (4.140) обычно принимается равной (0,6...0,7) БПКполн-

Для вБтяснения этого приципиального вопроса были дважды выполнены специальные исследования с интервалом 20 лет - вначале Н. А. Базякиной, а затем группой сотрудников МИСИ им. В. В. Куйбышева (С. В. Яковлев, Т. А. Карюхина, Э. П. Доскина). Замер количества потребленного кислорода проводился в обоих случаях прямым способом по регистрации состава воздуха, поступающего в сооружение и выходящего из него. Эти исследования дали согласованные результаты и показали, что при очистке воды до БПКполн 10... 15 мг/л количсство потребленного кислорода равно снятой БПКполн или больще на 10-15%. Если же процесс продолжается, то количество потребленного кислорода тем больше снятой БПКполн, чем глубже процесс минерализации ила.

Результаты этих работ дали основание принять величины z: для полной очистки-1,1 мг/мг, для неполной очистки -0,9, для аэротенков с полной минерализацией ила - 2,2 мг/мг.

Коэффициент ki (табл. 4.52) учитьтвает условия массопередачи кислорода из воздуха в сточную воду в зависимости от вида пневматической аэрации (мелко- или среднепузырчатой), а также от отношения площади аэрируемой зоны f к площади аэротенка F. Величина f принимается по площади, занимаемой аэраторами. Просветы между аэраторами включаются в площадь аэрируемой зоны.

Таблица 4.52 Значения коэффициента ki и интенсивности аэрации /макс

Примечание. Для «средиепузырчатых» аэраторов, а также систем низконапорной аэрации fei=0,75.

Коэффициент k2 является аналогом величины Я в формулах К. Н. Королькова.

Из табл. 4.53 видно, что зависимость необходимого количества воздуха от глубины слоя воды значительно более сложная, чем в формулах К. Н. Королькова.

Таблица 4.53 Значения коэффициента /гг и интенсивности аэрации /мин

По найденным значениям Z) и / определяется интенсивность аэрации:

где Я - рабочая глубина аэротенка, м.

Если вычисленная интенсивность аэрации более максимальной /макс, то следует увеличить площадь аэрируемой зоны; если же она менее минимальной /мин, то слсдуст увеличить расход воздуха, приняв /мин по табл. 4.53.

Определение прироста ила Яр, мг/л, в аэротенках всех систем при очистке городских сточных вод производится по формуле

Яр = 0,85 4-0.3 1а, (4.243)

где В-содержание взвещенных веществ в воде, поступающей в аэротенки, мг/л.

Для аэротенков с полной минерализацией ила прирост ила принимается по формуле (4.243) с коэффициентом 0,7. При расчете илоуплотнителей и систем по перекачке ила прирост увеличивают на 30% Для учета сезонной неравномерности работы аэрационных сооружений.

Увеличение массы ила равно общей массе загрязнений, снятых в процессе очистки, за вычетом той его части, которая окислена до конца, т. е. до выделения углекислого газа и воды, и части ила, распавшегося в процессе его отмирания. Ориентировочно увеличение массы ила может быть определено по разности снятых ХПК и БПКполн (т. е. за счет не-окисленных органических веществ, накапливаемых в иле в качестве инертного балласта), затем части веществ, определяемых БПКполн и израсходованных на синтез биомассы, а также части взвешенных веществ, сорбированных илом, но не определяемых ни БПК, ни ХПК-При расчете массы ила по единицам ХПК и БПК последние переводят в массовые единицы ила делением ХПК и БПК на кислородный эквивалент ила. Нетрудно подсчитать, что по реакции (4.142) ХПК ила состава C5H7NO2 равна 1,42. Экспериментальные исследования илов московских канализационных очистных станций дали результаты по ХПК ила 1,5-1,6 мг на 1 мг беззольного вещества. Учет всех указанных слагаемых, введение необходимых переводных коэффициентов и упрощение выражения привели к формуле (4.243) прироста ила.

При создании обобщенного метода расчета аэротенков были учтены результаты большого числа специальных исследовательских работ. Были использованы рекомендации, предложенные С. В. Яковлевым, Т. А. Карюхиной, 3. А. Орловским, Я. А. Карелиным, Б. Н. Репиным, Б. П. Ленским, Э. С. Разумовским и др.