Колесников В.П., Вильсон Е.В. Современное развитие технологических процессов очистки сточных вод в комбинированных сооружениях

Подождите немного. Документ загружается.

111

ïåðàòóðíîãî ðåæèìà ðàáîòû ñîîðóæåíèé, ïî íàøåìó ìíåíèþ,

ÿâëÿåòñÿ ïîâûøåíèå êîýôôèöèåíòà èñïîëüçîâàíèÿ êèñëîðîäà âîç-

äóõà. Îñîáåííîñòè êîíñòðóêòèâíîãî óñòðîéñòâà ÊÑ ïîçâîëÿþò

äîâåñòè êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ êèñëîðîäà âîçäóõà äî 20 %

(òåîðåòè÷åñêè âîçìîæíî èñïîëüçîâàíèå äî 30 %) çà ñ÷åò åãî ìíî-

ãîêðàòíîé öèðêóëÿöèè ñîâìåñòíî ñ îáðàáàòûâàåìîé æèäêîñòüþ.

Ýòî äîñòèãàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì (ðèñ. 7.1): íàðóæíûé âîç-

äóõ ïîñòóïàåò åñòåñòâåííûì ïóòåì â ïîìåùåíèå áèîôèëüòðà è

çà ñ÷åò âîçäóõîâëå÷åíèÿ â àýðàöèîííûõ êîëîííàõ äâèæåòñÿ

ñâåðõó âíèç ÷åðåç áèîôèëüòð, êîëîííû è âñïëûâàåò â àýðàöèîí-

íîé çîíå. Äàëåå èñïîëüçîâàííûé âîçäóõ ÷àñòè÷íî óäàëÿåòñÿ â

àòìîñôåðó èëè íà äàëüíåéøóþ îáðàáîòêó, ÷àñòè÷íî ïåðåïóñêà-

åòñÿ â ïîìåùåíèå áèîôèëüòðà äëÿ äàëüíåéøåãî ó÷àñòèÿ â ïðî-

öåññå ìàññîïåðåäà÷è.

Òàê êàê îáåñïå÷åíèå èëà êèñëîðîäîì ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò

åãî ðàñòâîðåíèÿ â èëîâîé æèäêîñòè, ïðè îðîøåíèè áèîôèëüò-

ðà, ïðè åå äâèæåíèè ïî ïîâåðõíîñòè çàãðóçêè áèîôèëüòðà, à òàê-

æå â ðåçóëüòàòå âîçäóõîâîâëå÷åíèÿ è ìàññîîáìåíà â êîëîííàõ

è âî âðåìÿ ïîäúåìà ïóçûðüêîâ âîçäóõà ÷åðåç ñëîé æèäêîñòè, òî

íåîáõîäèìîå êîëè÷åñòâî êèñëîðîäà âîçäóõà îïðåäåëÿåòñÿ ðàñ-

÷åòîì è îáåñïå÷èâàåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùåé êðàòíîñòüþ öèðêó-

ëÿöèè ñòî÷íûõ âîä â ñîîðóæåíèè.

Ãèäðàâëè÷åñêèé ÊÏÄ àýðàòîðà ñòðóéíîãî òèïà ñîñòàâëÿåò

0,6 – 0,65, ÷òî ïðèáëèæàåòñÿ ê ïîêàçàòåëÿì ñðåäíåïóçûð÷àòîé

àýðàöèè. Íî äîïîëíèòåëüíîå ðàñòâîðåíèå êèñëîðîäà âîçäóõà â

æèäêîñòè ïðè îðîøåíèè è ïëåíî÷íîì èñòå÷åíèè ïî ïîâåðõíîñòè

çàãðóçêè áèîôèëüòðà ÊÑ ñòàâèò êîìáèíèðîâàííûé ñïîñîá àýðà-

öèè â îäèí ðÿä ñ ëó÷øèìè óñòðîéñòâàìè ïíåâìîìåõàíè÷åñêîé

àýðàöèè. Òàê êàê ýíåðãåòè÷åñêèå çàòðàòû â ÊÑ îïðåäåëÿþòñÿ â

îñíîâíîì ðàñõîäîì ýëåêòðîýíåðãèè, íåîáõîäèìûì äëÿ ïîëó÷åíèÿ

÷àñòè÷íîãî ýôôåêòà î÷èñòêè â àýðîòåíêàõ-îòñòîéíèêàõ (30 – 40 %),

òî óäåëüíûé ðàñõîä ýëåêòðîýíåðãèè êÂò.÷/ì

, êÂò/êãÁÏÊ

2 – 3 ðàçà íèæå, ÷åì â èçâåñòíûõ àýðàöèîííûõ ñîîðóæåíèÿõ.

Êðîìå òîãî, ñíèæàþòñÿ ýíåðãåòè÷åñêèå çàòðàòû ïî êîìïëåêñó î÷è-

ñòíûõ ñîîðóæåíèé çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ðàñõîäà ýëåêòðîýíåðãèè íà

îáðàáîòêó èñïîëüçîâàííîãî âîçäóõà.

Ñèñòåìû áèîëîãè÷åñêîé î÷èñòêè ñòî÷íûõ âîä, òàêæå êàê è

ìàññîîáìåííîå îáîðóäîâàíèå (ñêðóááåðû, ãàçîâûå àáñîðáåðû,

ðåêòèôèêàöèîííûå êîëîííû) â õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè è

àýðîáíûå ôåðìåíòåðû â ìèêðîáèîëîãè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñ-

òè, áàçèðóþòñÿ íà ïðèíöèïå íàñàäî÷íûõ èëè áàðáîòàæíûõ êî-

112

ëîíí. Ïîÿâëåíèå íîâîãî ïðèíöèïà (ÊÑ) îáëàäàþùåãî çíà÷èòåëü-

íî ìåíüøåé ýíåðãîåìêîñòüþ è íîâîãî òèïà æåñòêèõ çàñûïíûõ

çàãðóçîê ñ áîëåå âûñîêèìè ìàññîîáìåííûìè õàðàêòåðèñòèêà-

ìè, ïðåäîïðåäåëÿåò ñîçäàíèå íîâûõ óñòðîéñòâ äëÿ õèìè÷åñêîãî

è ìèêðîáíîãî ñèíòåçà. Òàê èñïîëüçîâàíèå â õèìè÷åñêîé ïðîìûø-

ëåííîñòè ïîçâîëèò ñíèçèòü âûñîòó ìàññîîáìåííîãî îáîðóäîâà-

íèÿ ñ 50 – 90 äî 15 – 20 ì, ïðèìåíÿòü âìåñòî âûñîêîíàïîðíûõ

êîìïðåññîðíûõ è íàñîñíûõ àãðåãàòîâ âåíòèëÿòîðû è íèçêîíà-

ïîðíûå íàñîñû.

Ïðèíöèï ðàñ÷åòà áëîêà áèîôèëüòðîâ –

àýðîòåíêîâ-îòñòîéíèêîâ

Ðàñ÷åò áèîôèëüòðîâ è àýðîòåíêîâ-îòñòîéíèêîâ ïðîèç-

âîäèòñÿ ñ ó÷åòîì êîíñòðóêòèâíûõ îñîáåííîñòåé êîìïîíîâêè

ÊÑ, à òàêæå íà îñíîâàíèè äàííûõ êèíåòèêè ïðîöåññà áèîäåãðà-

äàöèè îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, ïðîòåêàþùèõ â äàííûõ ñîîðó-

æåíèÿõ. Êèíåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè áûëè ïîëó÷åíû â ðå-

çóëüòàòå îáðàáîòêè ìíîãî÷èñëåííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èñ-

ñëåäîâàíèé, ïðîâåäåííûõ ñîòðóäíèêàìè ëàáîðàòîðèè î÷èñò-

êè ñòî÷íûõ âîä ÐÍÈÈ ÀÊÕ ïîä ðóêîâîäñòâîì àâòîðà èäåè

Â.Ï. Êîëåñíèêîâà.

Â öåëÿõ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé òåõíîëîãè÷íîñòè ïðîöåññà î÷è-

ñòêè, öåëåñîîáðàçíî ðàññ÷èòûâàòü áèîôèëüòðû íà 50 – 70% -

íûé ýôôåêò î÷èñòêè. Ýôôåêò î÷èñòêè â áèîôèëüòðå â äîëÿõ

åäèíèöû îò ïîëíîãî ýôôåêòà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:

)(

exen

LLq

−

σρ

ãäå: - σ, (ã/ñì

) - ñðåäíåå êîëè÷åñòâî áèîìàññû, îáðàçóþùååñÿ

1 ñì

ïîâåðõíîñòè çàãðóçêè ïî ñóõîìó âåùåñòâó; ρ

– ñðåäíÿÿ

ñêîðîñòü îêèñëåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ â ã ÁÏÊ

íà 1 ã áèî-

ìàññû (ïî ñóõîìó âåùåñòâó) â ñóòêè äëÿ ïðèíÿòîé ðàñ÷åòíîé òåì-

ïåðàòóðû èñõîäíûõ ñòî÷íûõ âîä â çèìíåå âðåìÿ; F – ïëîùàäü

ïîâåðõíîñòè ëèñòîâ ïëîñêîñòíîé çàãðóçêè ñì

Ýòîò ïàðàìåòð îï-

ðåäåëÿåòñÿ ïî êîíñòðóêòèâíûì ñîîáðàæåíèÿì è â ñîîòâåòñòâèå

ñ ðàçìåðàìè ïðèíèìàåìîé ïëîñêîñòíîé çàãðóçêè; m – êîëè÷å-

ñòâî ñåêöèé â ÊÑ; q – ñóòî÷íûé îáúåì î÷èùàåìûõ ñòî÷íûõ âîä,

ïîñòóïàþùèõ íà ÊÑ, ì

/ñóò; L

è L

– êîíöåíòðàöèÿ îðãàíè÷åñ-

êèõ âåùåñòâ â èñõîäíîé è î÷èùåííîé ñòî÷íîé âîäå ñîîòâåòñòâåí-

íî, ãÁÏÊ

/ì

113

Ðàñ÷åò àýðîòåíêà-îòñòîéíèêà ñâîäèòñÿ ê îïðåäåëåíèþ îáúåìîâ

àýðàöèîííîé è îòñòîéíîé çîí.

Îïðåäåëåíèå íåîáõîäèìîãî îáúåìà îäíîé ñåêöèè àýðàöèè

âûïîëíÿåòñÿ ïî ôîðìóëå:

W = qt/24m, ì

ãäå: t- ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïðåáûâàíèÿ èëîâîé æèäêîñòè â àýðà-

öèîííîé çîíå:

t = (1- Ý

)(L

-L

)/à

, ÷;

– äîçà èëà ã/äì

; ρ

- ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ïîëíîãî îêèñëåíèÿ îðãà-

íè÷åñêèõ çàãðÿçíåíèé â ìã ÁÏÊ

íà 1 ã ñóõîãî âåùåñòâà èëà â

÷àñ.

Ðàñ÷åò çîí îòñòàèâàíèÿ ïðîèçâîäèòñÿ ïî ãèäðàâëè÷åñêîé

íàãðóçêå q

ssa

, ì

/(ì

.÷), ñ ó÷åòîì êîíöåíòðàöèè àêòèâíîãî èëà â

àýðàöèîííîé çîíå à

, åãî èíäåêñà è J

, ñì

/ã.

Ãèäðàâëè÷åñêóþ íàãðóçêó íà îòñòîéíóþ çîíó, çàâèñÿùóþ

îò ïàðàìåòðîâ à

ñëåäóåò ïðèíèìàòü ïî òàáë. 7.1.

Òàáëèöà 7.1.

Ðàñ÷åò êîìáèíèðîâàííîé ñèñòåìû àýðàöèè ÊÑ

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñèñòåìû àýðàöèè ñëåäóåò ó÷èòûâàòü

èíòåíñèâíîñòü íàñûùåíèÿ èëà êèñëîðîäîì è èíòåíñèâíîñòü òóð-

áóëåíòíîãî ðåæèìà â ñðåäå, èñõîäÿ èç ýòèõ óñëîâèé, îïðåäåëÿ-

þò êðàòíîñòü öèðêóëÿöèè ñòî÷íûõ âîä (n) è ïðîèçâîäèòåëü-

íîñòü öèðêóëÿöèîííûõ íàñîñîâ. Ýìïèðè÷åñêèì ìåòîäîì óñòà-

íîâëåíî, ÷òî ïðè êðàòíîñòè öèðêóëÿöèè èëîâîé ñìåñè áîëåå 10,

óõóäøàþòñÿ ñåäèìåíòàöèîííûå ñâîéñòâà èëà. Äëÿ êîìáèíèðî-

âàííûõ ñîîðóæåíèé ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ î÷èñòêè õîç-áûòîâûõ

ñòî÷íûõ âîä ñ ÁÏÊ

120 – 300 ìãÎ

/äì

, êðàòíîñòü öèðêóëÿöèè

èëîâîé ñìåñè (n) êîëåáëåòñÿ â ïðåäåëàõ 3 – 8. Â çàâèñèìîñòè îò

êîíöåíòðàöèè çàãðÿçíÿþùèõ âåùåñòâ (ïî ÁÏÊ

), íàçíà÷àåòñÿ

êðàòíîñòü öèðêóëÿöèè, îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâî àýðàöèîííûõ

êîëîíí è âûïîëíÿåòñÿ ïîâåðî÷íûé ðàñ÷åò äëÿ ñîïîñòàâëåíèÿ

, 100 200 300 400 500 600

ms,

/ (ì

⋅÷)

5,6 3,3 1,8 1,2 0,8 0,7

114

êîëè÷åñòâà ðàñòâîðåííîãî êèñëîðîäà â ñèñòåìå ïî ïðèíÿòûì êîí-

ñòðóêòèâíûì ðåøåíèÿì è íåîáõîäèìîãî äëÿ îêèñëåíèÿ çàäàííî-

ãî êîëè÷åñòâà îðãàíè÷åñêèõ çàãðÿçíåíèé.

Êîíñòðóèðîâàíèå ýëåìåíòîâ âîäîñòðóéíîé àýðàöèè íà÷è-

íàåòñÿ ñ îïðåäåëåíèÿ êîëè÷åñòâà àýðàöèîííûõ êîëîíí Z ñîãëàñíî

óðàâíåíèþ:

24mq

ãäå: q

– ïðîïóñêíîé ðàñõîä àýðàöèîííûõ êîëîíí, ì

/÷.

Ïîâåðî÷íûé ðàñ÷åò áàëàíñà ïî êèñëîðîäó âûïîëíÿåòñÿ ïî

ôîðìóëå:

b (1-Ý

) q (L

-L

) ≤ ÎC

(Ê

-Ê

) Zm24 - [(C

q +C

q)(n-1)],

Ãäå: b- óäåëüíûé ðàñõîä êèñëîðîäà â àýðîòåíêàõ, ðàáîòàþùèõ ïî

ìåòîäó ïîëíîãî îêèñëåíèÿ, ïðèíèìàåòñÿ ðàâíûì 1,1 ãÎ

/ãÁÏÊ

;

ÎÑ

– îêèñëèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü àýðàöèîííûõ êîëîíí, ãÎ

/÷;

– êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé íàñûùåíèå æèäêîñòè êèñëî-

ðîäîì â áèîôèëüòðå; Ê

– êîýôôèöèåíò âëèÿíèÿ óãëîâ íàêëîí-

íà êîëîíí íà ÎÑ

; Ñ

è Ñ

– êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà ñîîòâåò-

ñòâåííî â î÷èùåííîé âîäå (ïðèíèìàþò 2 ã/ì

) è â èëîâîé ñìåñè,

ïîñòóïàþùåé èç àýðîòåíêà â êàìåðó ñìåøåíèÿ (ïðèíèìàþò

1,5 ã/ì

Ëåâóþ ÷àñòü óðàâíåíèÿ îáîçíà÷èì Q

, à ïðàâóþ - Q

, òîãäà ðàñ-

÷åòíóþ êðàòíîñòü öèðêóëÿöèè èëîâîé ñìåñè (n) óòî÷íÿþò â ñî-

îòâåòñòâèè ñ îòíîøåíèåì:

= nQ

Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü öèðêóëÿöèîííûõ íàñîñîâ îïðåäåëÿþò

ïî óðàâíåíèþ:

= q n

/24, ì

/÷.

7.3. Ðàñ÷åòíûå ïàðàìåòðû êîìáèíèðîâàííûõ ñîîðóæåíèé

Ñèñòåìà êîìáèíèðîâàííîé àýðàöèè

Èññëåäîâàíèå ïðîöåññîâ ìàññîïåðåäà÷è ìåæäó ôàçàìè ãàç

– æèäêîñòü â ÊÑ ïðîâîäèëè â 1982 – 84 ã.ã. íà êðóïíîìàñøòàá-

íûõ ïèëîòíûõ óñòàíîâêàõ.

Â ñîîòâåòñòâèè ñ êîíñòðóêòèâíûìè ðåøåíèÿìè ÊÑ, ó÷èòû-

âàþùèìè ðàöèîíàëüíóþ âûñîòó ñîîðóæåíèÿ, íåîáõîäèìóþ

âûñîòó ïðîõîäîâ ìåæäó àýðîòåíêîì è ïîääîíîì áèîôèëüòðà è

äîñòàòî÷íóþ ãëóáèíó àýðàöèîííûõ åìêîñòåé, âûñîòó àýðàöè-

115

îííûõ êîëîíí íàä óðîâíåì æèäêîñòè â àýðîòåíêå ñëåäóåò ïðèíè-

ìàòü 2 – 2,5 ì, çàãëóáëåíèå êîëîíí ïîä óðîâåíü âîäû

2 – 3,7 ì.

Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïî îïðåäåëåíèþ îêèñëè-

òåëüíîé ñïîñîáíîñòè êîëîíí ïðîâîäèëè ïðè èõ âûñîòå íàä óðîâ-

íåì âîäû – 2 ì è ïðè çàãëóáëåíèè êîëîíí ïîä óðîâåíü âîäû íà

1; 1,5; 2 è 3 ì.

Îïðåäåëåíèå êîýôôèöèåíòà ìàññîïåðåäà÷è (Ks) è îêèñëè-

òåëüíîé ñïîñîáíîñòè êîëîíí (ÎÑ

) ïðîâîäèëè ïî ìåòîäó ïåðå-

ìåííîãî äåôèöèòà êèñëîðîäà:

,lg

18,138

01 tn

Ês

−

-1

; ÎÑ

= ÊsC

ã/÷,

ãäå: C

– ðàâíîâåñíàÿ êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà â æèäêîñòè (çà-

âèñèò îò òåìïåðàòóðû), ã/ì

; C

= 11,25ã/ì

– ðàâíîâåñíàÿ êîí-

öåíòðàöèÿ êèñëîðîäà â âîäîïðîâîäíîé âîäå ïðè ñòàíäàðòíûõ

óñëîâèÿõ; Ñ

, Ñ

êîíöåíòðàöèÿ êèñëîðîäà â ñèñòåìå â íà÷àëå è â

êîíöå îïûòà, ã/ì

; t

– âðåìÿ íà÷àëà è êîíöà îïûòà, ìèí;

α - ïîïðàâêà Ïàñâåðà íà òåìïåðàòóðó æèäêîñòè; w – ïðèíÿòûé

äëÿ èññëåäîâàíèÿ îáúåì âîäû, ì

Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà ìîäåëüíîé óñòàíîâêå, ñîñòîÿ-

ùåé èç ðåçåðâóàðà (èìèòàöèÿ àýðîòåíêà), åìêîñòüþ 1500 äì

öèðêóëÿöèîííîãî íàñîñà, ñìåííûõ òðóá äèàìåòðîì 37, 50 è 70 ìì

ñ ïðèåìíûìè êàìåðàìè. Äëÿ íàáëþäåíèÿ çà õàðàêòåðîì äâèæå-

íèÿ ïóçûðüêîâ âîçäóõà â ðåçåðâóàðå áûëè ñìîíòèðîâàíû îêíà

èç îðãñòåêëà. Çàìåðû êîëè÷åñòâà âîâëåêàåìîãî âîçäóõà ïðîèç-

âîäèëè ñ ïîìîùüþ êðûëü÷àòîãî àíåìîìåòðà. Âîäó â ðåçåðâóà-

ðå ïðåäâàðèòåëüíî îáðàáàòûâàëè ñóëüôàòîì íàòðèÿ (7,9 ã/ã

êèñëîðîäà) è õëîðèñòîãî êîáàëüòà (1 ìã/äì

), ÷òî ïîçâîëÿëî

ñâÿçàòü ðàñòâîðåííûé êèñëîðîä, çàòåì âîäó ïîäàâàëè â ïðèåì-

íóþ êàìåðó è äàëåå íàïðàâëÿëè â àýðàöèîííóþ êîëîííó. Ðàñ-

õîä âîäû ðåãóëèðîâàëè, èçìåíÿÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü íàñîñà.

Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ýêñïåðèìåíòà îïðåäåëÿëè âðåìåíåì äîñòè-

æåíèÿ ñîñòîÿíèÿ ðàâíîâåñíîãî íàñûùåíèÿ êèñëîðîäîì âîçäóõà

âîäû. Ïî âûøåïðèâåäåííûì ôîðìóëàì áûëè ðàññ÷èòàíû êî-

ýôôèöèåíòû ìàññîïåðåäà÷è, îêèñëèòåëüíûå ñïîñîáíîñòè êîëîíí

dó 50 è 70 ìì â ñèñòåìå àýðàöèîííàÿ êîëîííà – àýðîòåíê è ïî-

ñòðîåíû ñîîòâåòñòâóþùèå ãðàôèêè (ðèñ. 7.2).

116

Ðèñ. 7.2. Ãðàôèê îïðåäåëåíèÿ ÎÑê d

50, d

70.

м /ч

12 20

120

160

200

240

280

320

360

400

ОСк, гО /ч

1 - заглубление колонны под уровень воды на 0,5 м; 2 - то же, на 1,0 м;

3 - то же, на 1,5 м; 4 - то же, на 2 м; 5 - то же, на 3 - 4 м

d 50 - оптимальная область применения колонны мм

d 0 - оптимальная область применения колонн 7мм

117

Ïî ðåçóëüòàòàì ìàòåìàòè÷åñêîé îáðàáîòêè ïðàêòè÷åñêèõ

äàííûõ, ïðåäñòàâëåííûõ íà ãðàôèêå, áûëà ïîëó÷åíà ôîðìóëà,

âûðàæàþùàÿ çàâèñèìîñòü ÎÑê îò ðàñõîäà ñòî÷íûõ âîä, ïîäàâàå-

ìûõ íà îäíó êîëîííó - q

, è óðîâíÿ çàãëóáëåíèÿ êîëîííû ïîä ïî-

âåðõíîñòüþ âîäû â àýðîòåíêå - õ. Óêàçàííàÿ çàâèñèìîñòü èìååò âèä:

ÎÑê = q

(à

+ à

x + à

) + a

+ a

x + à

ãäå: a

(i=1..6)-êîýôôèöèåíòû, ó÷èòûâàþùèå òåõíè÷åñêèå ïàðàìåò-

ðû.

Ïðè äèàìåòðå àýðàöèîííîé êîëîííû â ïðåäåëàõ 45-70 ìì

è çàãëóáëåíèè êîëîííû îò 0,5 äî 1,5 ì ôîðìóëà èìååò âèä:

ÎÑê = q

(0,4õ

- 0,6õ + 14,2) + 36,4õ

- 34,6õ - 37,8;

Ïðè äèàìåòðå àýðàöèîííîé êîëîííû â ïðåäåëàõ 45 -70 ìì

è çàãëóáëåíèè êîëîííû îò 1,5 äî 3,0 ì ôîðìóëà èìååò âèä:

ÎÑê = q

(-3,7õ

+ 18,8õ -6)+9,7x

- 47,8x + 44;

Ïðè äèàìåòðå àýðàöèîííîé êîëîííû â ïðåäåëàõ 37 - 45 ìì

è çàãëóáëåíèè êîëîííû îò 1,0 - 3,0 ì ôîðìóëà èìååò âèä:

ÎÑê = q

(- 1,7õ

+ 8,7õ + 8,7) - 0,84õ

+ 4,3õ - 26,7.

Ïðèâåäåííûå ðàçëè÷íûå âàðèàíòû âû÷èñëåíèÿ ÎÑê âåäóòñÿ

ñ ïîìîùüþ åäèíîé êîìïüþòåðíîé ïðîãðàììû, êîòîðàÿ ðàçðàáî-

òàíà ñ ó÷åòîì ãðàíè÷íûõ óñëîâèé ïàðàìåòðîâ ðàñõîäà ñòî÷íûõ

âîä (ì

/÷), ïîäàâàåìûõ íà îäíó öèðêóëÿöèîííóþ êîëîííó.

Ãðàíèöû ýôôåêòèâíîãî ïðèìåíåíèÿ äàííûõ ôîðìóë âû÷èñ-

ëÿþòñÿ â ïðîãðàììå â çàâèñèìîñòè îò äèàìåòðà êîëîííû d, ñëå-

äóþùèì îáðàçîì:

min

= –3600d

+582,4d-14,l

max

= –12200d

+ 1715d – 41,3

Îïðåäåëåíèå ðåæèìà òå÷åíèÿ æèäêîñòè ïî ÷èñëó Ðåéíîëüäñà

- Re, â àýðàöèîííûõ êîëîííàõ ìîæåò áûòü îñóùåñòâëåíî â ñî-

îòâåòñòâèè ñ ôîðìóëàìè:

min

= 4(- 3600d

+582,4d -14,1) / (

)

max

= 4(- 12200d

+ 1715d - 41,3) / (

)

ãäå:

- êîýôôèöèåíò êèíåìàòè÷åñêîé âÿçêîñòè.

Ïî äàííûì ïðåäûäóùèõ ýêñïåðèìåíòîâ, óñòàíîâëåíî, ÷òî

ýôôåêòèâíîñòü ïðîöåññà íàñûùåíèÿ âîäû êèñëîðîäîì âîçäóõà

âî ìíîãîì çàâèñèò îò êîëè÷åñòâà êèñëîðîäà, ðàñòâîðèâøåãîñÿ

â æèäêîñòè ïðè îðîøåíèè áèîôèëüòðà. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîýô-

ôèöèåíòà, ó÷èòûâàþùåãî íàñûùåíèå æèäêîñòè êèñëîðîäîì â

áèîôèëüòðå (Ê

), ìîäåëüíóþ óñòàíîâêó äîïîëíÿëè áèîôèëüòðîì.

118

Öèðêóëÿöèÿ âîäû â ýòîì ñëó÷àå îñóùåñòâëÿëàñü íàñîñîì

÷åðåç áèîôèëüòð – àýðàöèîííóþ êîëîííó (dó 37) – àýðîòåíê.

Âåëè÷èíà Ê

ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ÷àñòíîå îò äåëåíèÿ êîëè÷åñòâà

ðàñòâîðåííîãî êèñëîðîäà, îáíàðóæåííîãî â ðåçåðâóàðå ïðè ðà-

áîòå ñèñòåìû áèîôèëüòð – àýðàöèîííàÿ êîëîííà – àýðîòåíê íà

åãî êîëè÷åñòâî â ðåçåðâóàðå ïðè ðàáîòå ñèñòåìû àýðàöèîííàÿ

êîëîííà – àýðîòåíê (ðèñ. 7.3).

Ïî êîíñòðóêòèâíûì ñîîáðàæåíèÿì âîäîñòðóéíûé àýðàòîð

âûïîëíÿþò â âèäå ïó÷êà àýðàöèîííûõ êîëîíí – íåñêîëüêèõ òðóá,

óñòàíîâëåííûõ ïîä ðàçíûìè óãëàìè íàêëîíà ê âåðòèêàëüíîé

îñè. Îäíàêî òàêîå ðàñïîëîæåíèå êîëîíí ñíèæàåò êîëè÷åñòâî

âîâëåêàåìîãî âîçäóõà è ñîîòâåòñòâåííî îêèñëèòåëüíóþ ñïî-

ñîáíîñòü êîëîíí. Âëèÿíèå óêàçàííîãî ôàêòîðà èññëåäîâàëè íà

ìîäåëüíîé óñòàíîâêå, îïðåäåëÿÿ âåëè÷èíó îêèñëèòåëüíîé ñïî-

ñîáíîñòè ñìåííûõ êîëîíí dó 50 ïðè èõ ðàñïîëîæåíèè ïîä óã-

ëîì íàêëîíà: 15, 25 è 40 ãðàäóñîâ.

Äàííûå äëÿ ðàñ÷åòà Êó ïðèâåäåíû â òàáëèöå 7.2.

Èññëåäîâàíèÿ îñóùåñòâëÿëè ïðè ñëåäóþùèõ óñëîâèÿõ:

îáúåì âîäû â ðåçåðâóàðå – 1,8 ì

;

âûñîòà êîëîííû íàä óðîâíåì æèäêîñòè – 2 ì;

çàãëóáëåíèå êîëîííû – 2 ì.

Òàáëèöà 7.2.

Îêèñëèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü êîëîíí â çàâèñèìîñòè îò óãëîâ íàêëîíà

Óãîë íàêëîíà

êîëîííû ê

âåðòèêàëüíîé

îñè, ãðàä.

Òåìïå-

ðàòóðà

âîäû,

Êîýô-

ôèöè-

åíò

Ïàñâå-

ðà

Ðàñõîä

öèðêóëè-

ðóþùåé

æèäêî-

ñòè, ì

/÷

Ñðåäíèé

êîýôôè-

öèåíò

ìàññîïå-

ðåäà÷è, Ê

Îêèñëèòåëü-

íàÿ ñïîñîá

íîñòü ÎÑ

ãÎ

/÷

- 26,0 0,742 11,06 9,80 147,64

- 27,2 0,728 11,55 11,04 162,76

15 28,6 0,707 11,62 9,44 135,18

15 28,3 0,707 11,93 9,78 140,13

25 27,7 0,721 12,73 8,57 125,12

25 27,8 0,716 11,93 8,18 118,34

25 26,6 0,735 12,28 8,89 132,37

40 25,0 0,756 12,0 6,02 92,27

40 27,8 0,714 12,59 7,58 109,59

119

Ðèñ. 7.3. Ãðàôèê äëÿ îïðåäåëåíèÿ îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè

êîëîíí, â òîì ÷èñëå ñ ó÷åòîì áèîôèëüòðà.

100

ОС, гО /ч

02468

м /ч

- система “биофильтр-аэрационная колонна - аэротенк”

- система “аэрационная колонна - аэротенк”

d1, 4 - заглубление колонны под уровень воды на 1 м

y37

d2, 5 - заглубление колонны под уровень воды на 2 м

y37

d3, 6 - заглубление колонны под уровень воды на 3 м

y37

120

Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèé è íàáëþäåíèé (ðèñ. 7.4; 7.5)ïî-

çâîëèë âûÿâèòü ñëåäóþùåå:

Ðèñ. 7.4. Âèä àýðàöèîííûõ êîëîíí Ðèñ. 7.5. Âèä àýðàöèîííîé çîíû

– îêèñëèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü àýðàöèîííûõ êîëîíí â ïðåäåëàõ

èõ ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè èçìåíÿåòñÿ ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëü-

íî ðàñõîäó æèäêîñòè.

– íèæíèé ïðåäåë ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè êîëîííû, ïðè êîòî-

ðîì íà÷èíàåòñÿ îáðàçîâàíèå âèõðåâîé âîðîíêè, ñîñòàâëÿåò: äëÿ

òðóá d

37 ìì – 2 ì

/÷; d

50 ìì – 6 ì

/÷; d

70 ìì – 9 ì

/÷. Âåðõ-

íèé ðàñ÷åòíûé ïðåäåë ïðîïóñêàåìûõ ðàñõîäîâ æèäêîñòè (ñ ó÷å-

òîì áèîîáðàñòàíèÿ òðóá è ñíèæåíèÿ çà ñ÷åò ýòîãî âíóòðåííåãî

èõ äèàìåòðà íà 1 – 2 ìì), äîëæåí áûòü ïðèíÿò äëÿ òðóá d

37 ìì

– 6 ì

/÷; d

50 ìì – 14 ì

/÷; d

70 ìì – 19 ì

/÷. Óðîâåíü âîäû íàä

âåðõíèì îáðåçîì êîëîííû â çàâèñèìîñòè îò öèðêóëÿöèîííîãî

ðàñõîäà æèäêîñòè ñîñòàâëÿåò 2 – 10 ñì;

– ïðè ðàâíûõ ðàñõîäàõ ïîñòóïàþùåé â êîëîííû æèäêîñòè, âå-

ëè÷èíà êîýôôèöèåíòà ìàññîïåðåäà÷è è îêèñëèòåëüíàÿ ñïîñîá-

íîñòü êîëîíí óâåëè÷èâàþòñÿ ïðè èçìåíåíèè çàãëóáëåíèÿ êîëîíí

îò 0,5 äî 2 ì. Ýòî ÿâëåíèå ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî ýôôåêòèâ-

íîñòü îáìåíà ìåæäó ôàçàìè ãàç-æèäêîñòü ïîâûøàåòñÿ ñ óâåëè-

÷åíèåì ïàðöèàëüíîãî äàâëåíèÿ âíóòðè ïóçûðüêà âîçäóõà è åãî

ïóòè ïðîõîæäåíèÿ. Ïðè áîëüøåì çàãëóáëåíèè êîëîíí ïðîèñõî-

äèò ñòàáèëèçàöèÿ îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè (âûñîòà êîëîíí

â îïûòàõ ôèêñèðîâàëàñü íà ðàññòîÿíèè 2 ì íàä óðîâíåì âîäû).

Â òî æå âðåìÿ êîëè÷åñòâî âîçäóõà âîâëåêàåìîãî íà 1 ì

öèð-

êóëèðóþùåé æèäêîñòè ñíèæàåòñÿ, òàê ïðè çàãëóáëåíèè 1 ì ñî-

ñòàâëÿåò 0,8 – 0,9 ì

/ì

; 2 ì – 0,7-0,8 ì

/ì

; 3 ì – 0,5-0,6 ì

/ì