Расчет балансовой схемы по азоту и БПК. Пример

Контрольная работа №2

Исходным документом для расчета является курсовой проект «Сооружения очистки городских сточных вод». Концентрации примесей в воде, поступающей на биологическую очистку (после механической очистки) и в воде после биологической очистки (после вторичных отстойников) определены в курсовом проекте. Прочие параметры, необходимые для расчета (степень рециркуляции активного ила R_i, степень рециркуляции водно-иловой смеси R_wi и другие) также принять по курсовому проекту. Сведения необходимо нанести на схему (см.рис.1).

Сначала необходимо составить баланс по расходам Q; результаты расчета нанести на схему.

Далее выполняется расчет балансовой схемы по азот содержащим соединениям. Необходимо определить максимальные допустимые концентрации азот содержащих соединений в сточных водах после анаэробной обработки, перед аэробной зоной:

- в виде иона аммония (NH₄⁺)_m,

- в составе органических соединений (N_орг)_m,

- в свободном состоянии (N₂) _m,

- в форме нитритов (NO₂^-)_m

- в форме нитратов (NO₃^-)_m.

В анаэробной зоне (в целом: в строгой анаэробной и в аноксидной) происходят следующие преобразования. С одной стороны, количество аммонийного азота (NH₄⁺) увеличивается c 35 мг/л до 43,33 мг/л за счет того, что органический азот (N_орг) преобразуется в аммонийный (NH₄⁺). Соответственно концентрация органического азота (N_орг) снижается от 8,33 мг/л до нуля. С другой стороны, количество аммонийного азота (NH₄⁺) уменьшается с 43,33 мг/л до 8,20 мг/л за счет разбавления расхода исходной воды Q циркулирующими потоками водно-иловой смеси (R_wi ^.Q =4^.Q) и активного ила (R_i ^.Q =0,5^.Q), в которых концентрация (NH₄⁺) составляет 0,39 мг/л.

Расчет количества аммонийного азота (NH₄⁺)_m после анаэробной зоны перед аэробной определен по формуле:

[3]

По формуле [3]:

Таким образом, в анаэробной зоне количество аммонийного азота можно уменьшить только за счет разбавления исходных сточных вод очищенной водой.

Максимальные допустимые концентрации нитритов и нитратов перед аэробной зоной (NO₂^-)_m и (NO₃^-)_m определяются исходя из следующих соображений. В аэробной зоне количество аммонийного азота должно уменьшиться с 8,2 мг/л до 0,39 мг/л. (8,2-0,39)=7,81 мг/л. Это количество (NH₄⁺) окислится, преобразуется в нитриты (NO₂^-) и нитраты (NO₃^-), а, значит, добавится к тому количеству (NO₂^-) и (NO₃^-), которое поступит в аэробную зону после анаэробной. На выпуске в водоем общее количество окисленных форм азота не должно превышать следующих величин: (NO₂^-)_ex = 0,02 мг/л, (NO₃^-)_ex=9,1 мг/л, в сумме – 9,12 мг/л. Значит, из анаэробной зоны может выйти и быть подано в аэробную не более 1,31 мг/л азота нитритов и нитратов в сумме [ (NO₂^-)_m + (NO₃^-)_m ] = (9,12-7,81)=1,31 мг/л. Для расчета принимается (NO₂^-)_m =0,01мг/л, (NO₃^-)_m =1,3 мг/л. (Внимание! Количество нитритов и нитратов в отдельности не должно превышать их ПДК на выпуске:

(NO₂^-)_m ≤0,02 мг/л, (NO₃^-)_m ≤9,1 мг/л).

В анаэробную зону нитриты и нитраты попадают только с циркулирующими потоками водно-иловой смеси (R_wi ^.Q=4^.Q) и активного ила (R_i ^.Q =0,5^.Q), с концентрациями в обоих потоках (NO₂^-)_ex =0,02мг/л, (NO₃^-)_ex =9,1 мг/л. В исходной воде расходом Q азот в окисленных формах отсутствует: (NO₂^-)_en =0, (NO₃^-)_en =0. Значит, при смешении исходной воды с циркулирующими потоками концентрации окисленных форм азота составят:

[4]

[5]

По формулам [4], [5]:

В анаэробной зоне концентрации окисленных форм азота должны быть снижены до допустимых к подаче в аэробную зону:

[6]

По формуле [6]:

[(0,016+7,44)–(0,01+1,3)] = 6,15мг/л.

Это количество окисленного азота в анаэробной зоне перейдет в свободное (молекулярное) состояние N₂ и будет удалено в атмосферу (N₂ = 6,15мг/л).

Все результаты вычислений наносятся на схему.

Проверка правильности расчетов.

По закону сохранения масс общее количество азота (во всех формах) должно сохраняться постоянным во всех точках системы: до анаэробной зоны с учетом разбавления циркулирующими потоками, между зонами, после аэробной зоны. ΣN^’_en=ΣN_m=ΣN_ex.

[7]

По формуле [7]:

[8]

По формуле [8]:

[9]

По формуле [9]:

Расчет баланса по величине БПК

Расчет количества БПК _m после анаэробной зоны перед аэробной определен по формуле:

Баланс по взвешенным веществам и по соединениям фосфора (Робщ) составляется по аналогии с расчетом баланса по величине БПК. Выполнить данную работу самостоятельно. Результаты расчета нанести на схему.