Пример расчета нитрификатора-денитрификатора

Методика расчета
СНиП 2.04.03-85*
СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ
К СНиП 2.04.03-85
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД»

1
II
II
II
денитрификатор
денитрификатор
нитрификатор
нитрификатор

Н и т р и ф и к а ц и я
При соответствующих условиях (наличие кислорода при температуре воды более 4 0С и других) под воздействием аэробных микроорганизмов (нитрифицирующих бактерий) происходит окисление азота аммонийных солей, в результате чего сначала образуются соли азотистой кислоты нитриты (ион-нитрит NO2) (1), а при дальнейшем окислении – соли азотной кислоты – нитраты (ион-нитрат NO3) (2).
(NH4)2CO3 + 3O2 → 2HNO2 + CO2+ 3H2O (1)
Азот аммонийных солей нитриты
2HNO2 + O2 → 2HNO3 (2)
нитраты

Д Е Н И Т Р И Ф И К А Ц И Я
Связанный в процессе нитрификации кислород в дальнейшем отщепляется от нитритов и нитратов под действием денитрифицирующих бактерий и вторично расходуется для окисления органических веществ. Этот процесс называется денитрификацией. Он сопровождается выделением в атмосферу свободного азота в виде газа
2HNO2→H2O+N2+3O (3)
2HNO3→H2O+N2+5O (4)
Для осуществления денитрификации в сточные воды добавляют углеродосодержащие органические вещества (метанол, этанол и другие) или исходные сточные воды из расчета 3-6 мг БПК на 1 мг N-NH4

Исходные данные
Суточная производительность 4000 м3/сут
БПК сточных вод Len = 400 мг/л
Содержание аммонийного азота в исходной воде 100 мг/л
В воде после нитрификации остаточное содержание аммонийного азота 3 мг/л
Температура воды 200С, рН=8,4
Концентрация растворенного кислорода 4мг/л
Концентрация азота в очищенной воде 9,1 мг/л
Рассчитать нитрификатор - денитрификатор

1) Расчет зоны нитрификации
1.1 Удельная скорость роста нитрифицирующих бактерий µn , сут-1
µn=КрН·Кт·Кос·Кс·µмакс· N/ (Kп+N),
где
КрН- коэффициент, зависящий от рН
рН…. 6 6,5 7 7,5 8 8,4 9
КрН… 0,15 0,31 0,5 0,6 0,87 1 1,23

Кт – коэффициент, учитывающий влияние температуры жидкости
С0 … 10 15 20 25 30
Кт … 0,32 0,56 1,0 1,79 3,2
Кос - коэффициент, учитывающий влияние концентрации растворенного кислорода, определяется по формуле:
Кос= С0 / (К0 + С0) где С0 – концентрация кислорода в иловой смеси, мг/л; К0=2 мг/л.
Кос=4/(2+4)=0,67
Кс- коэффициент, учитывающий влияние токсичных компанентов, определяется по формуле:
Кс= J / (J + Сi) (при отсутствии данных можно принять =1),
где Сi – концентрация ингибитора, мг/л,
J – константа полунасыщения, мг ингибитора/л

µмакс – максимальная скорость роста нитрифицирующих микроорганизмов, равная 1,77 сут -1
N – концентрация азота в очищенной воде, мг/л;
Kп – константа полунасыщения для азота =25мг N-NH4/л
Таким образом
µn=КрН·Кт·Кос·Кс·µмакс· N/ (Kп+N)=
= 1·1·0,67·1·1,77·3/(25+3)=

1.2 Минимальный возраст ила:
Θ=1/ µn
1.3. Данные по таблице 19 (пособия):

1.4 Минимальная допустимая концентрация аммонийного азота в поступающей жидкости составит:
Сnen min=0,02 ·ат·Т/аis, где
ат – минимальный вынос ила из вторичного отстойника 10-20 мг/л.
Сnen min сравнить с исходной концентрацией, должна быть меньше исходной!
Общая продолжительность обработки ила в нитрификаторе должна быть не менее t=10 часов.

1.5 Доза нитрифицирующего ила
аin
аin= 1,2 ·аis · (Nисх-N)/t (г/л)
1.6 Объем нитрификаторов
Wn=Q · t/24 (м3)

2) Расчет денитрификатора
2.1 Дополнительные данные
Иловый индекс 100 см3/г
Зольность ила 0,3
Углеродный субстрат - метанол
Концентрация нитратного азота
100 – 3 = 97мг/л – количество аммонийного азота, переведенное в нитраты в процессе нитрификации.
97 мг/л х
(NH4)2CO3 → 2HNO3
(14+1·4)2+12+16·3=96 2·(1 +14+16·3)=126 г/моль

Составляем пропорцию:
97 мг/л – 96 г/моль
Х мг/л - 126 г/моль
х = 127,3 мг/л (исходная концентрация нитратов в денитрификаторе)
2.2 Данные по таблице 20 (пособие):

2.3. Предельная доза денитрифицирующего ила при иловом индексе Ji= 100 см3/г и зольности ила s=0,3

В качестве денитрификаторов может применяться и вытеснитель и смеситель
2.4 Удельная скорость денитрификации

2.5. Продолжительность пребывания в денитрификаторе, в часах
а) в смесителе:
б) в вытеснителе