Расчет необходимой степени очистки сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Водоотведение - это отрасль народного хозяйства, решающая вопросы обеспечения и постоянного улучшения санитарного состояния воды населения сел, городов и окружающей природной среды. Современная система водоотведения - это сложный комплекс инженерных сооружений для отведения очистки и эффективного повторного использования сточных вод в народном хозяйстве.

В результате использования воды человеком в быту или на производстве и при транспортировании отходов она изменяет свои физико химические свойства. Целью данного курсового проекта является оценка степени загрязнения сточных вод, поступающих от населенного пункта, разработка схемы очистки сточных вод с последующим их сбросом в водоем, подбор и расчет необходимых сооружений для очистки сточных вод. При этом необходимо учитывать возможности водоисточника.

Водоемы обладают самоочищающей способностью, что позволяет экономично и обоснованно запроектировать очистные сооружения, на которых сточная вода очищается до необходимой степени. Условия спуска сточных вод любой категории в поверхностные водоисточники определяются народнохозяйственной значимостью последних. В соответствии с этим условием допустимо некоторое ухудшение воды после попадания в неё сточных вод, но не настолько, чтобы оно отразилось на жизни водоема.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ СТОЧНЫХ ВОД

Сточные воды подразделяют на бытовые, производственные и дождевые. Загрязнения, содержащиеся в сточных водах, бывают минерального, органического и бактериального происхождения и могут находиться в растворенном, коллоидном и нерастворенном состояниях. Степень загрязненности сточных вод определяют по ряду показателей санитарно - химического анализа. Для оценки работы сооружений механической очистки основными показателями являются БПК, ХПК, перманганатная окисляемость, содержание биогенных элементов, реакция среды, температура.

Количество загрязнений, находящихся в бытовых сточных водах, по отдельным ингредиентам определяют по табл. 25 СНиП 2.04.03-85. В современных городах сточные воды промышленных предприятий поступают в городскую канализационную сеть, поэтому в городах сточные воды обычно смешанные - смесь бытовых и производственных. Концентрацию загрязнений, содержащихся в городских сточных водах, поступающих на очистные сооружения, определяют по уравнению

(1.1)

где - концентрация загрязнений, мг/л; - концентрация загрязнений и расход бытовых сточных вод, мг/л; - концентрация загрязнений и расход производственных сточных вод отдельных предприятий, мг/л.

Определим концентрации следующих веществ:

· Взвешенные вещества;

· Биологическая потребность в кислороде (полная);

· Азот (N);

· Фосфор (P);

· Хлориды (Сl);

· Поверхностно активные вещества.

Расчет представим в табличной форме.

Таблица 1 - Ведомость исходных концентраций сточных вод, поступающих на очистные

Объект водоотв.		Концентрация загрязнений, мг/л
		ПАВ	N	P	Cl	Взвешен. вещ-ва
Молочный авод	136,69	-	10	3	150	350	1200
РТС	57,0	180	-	-	5	1200	300
Баня	6,9	120	5	14	5	300	300
Прачечная	7,73	120	5	14	5	300	500
Ферма	216,84	20	8	15	10	400	350
Жилая зона	6909,41	8,3	26,7	11	30	216,7	250
	7336,54	11,36	33,05	14,52	43,62	335,32	419,63

Для определения концентрации загрязнений сточных вод используем формулу

(1.2)

где Сб - концентрация загрязнений, мг/л;

- количество загрязнений в сточных водах в расчете на одного жителя, г/сут*чел;

Таблица 2 - Значения а`, г/сут·чел

Взвеш. в-ва	БПКполн	N	P	Cl	ПАВ
65	75	8	3,3	9	2,5

n-удельное водоотведение, л/сут·чел. Согласно заданию принимаем n=300 л/сут·чел.

Определяем концентрацию каждого загрязнения в отдельности:

Взвешенные вещества:

мг/л,

Полная биологическая потребность в кислороде:

мг/л,

Содержание азота:

мг/л,

Содержание фосфора:

мг/л,

Содержание хлора:

мг/л,

Поверхностно активные вещества:

мг/л.

Свели результаты вычислений загрязненных сточных вод в таблицу 1 столбцы 3 - 8 для жилой зоны.

Определена концентрация смеси загрязнений по формуле (1.1):

Взвешенные вещества



Полная биологическая потребность в кислороде:

Содержание азота

Содержание фосфора

Содержание хлора

Поверхностно активные вещества

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СМЕШЕНИЯ

Для расчета разбавления в средних и больших реках наибольшее распространение получил метод Фролова - Родзиллера. Коэффициент смешения определяют по формуле

(2.1)

где Q - расход воды (при 95% - ной обеспеченности) в створе реки у места выпуска сточных вод, равный 13,2 м³/с;

q - расход сточных вод, равный 0,0849 м³/с;

L_T - длина русла от выпуска сточных вод до расчетного створа по течению, равная 11000 м;

- коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения.

Коэффициент вычислен по формуле

(2.2)

где - коэффициент, учитывающий место расположения выпуска, приняли =1,52 - для руслового сосредоточенного выпуска;

- коэффициент извилистости русла, определяемый как отношение длины русла от выпуска до расчетного створа по фарватеру к расстоянию между этими сечениями по прямой:

(2.3)

Е - коэффициент турбулентной диффузии, который находится по формуле

(2.4)

здесь V_ср - средняя скорость течения воды в реке на участке между выпуском и расчетным створом, равная 0,81 м/с;

Н_ср - средняя глубина реки на том же участке, равная 0,86 м.

Схематизация русла реки выполнена по треугольнику.

(2.5)

Тогда коэффициент турбулентной диффузии равен

Найден коэффициент по формуле (2.2)

Тогда коэффициент смешения равен

Так как коэффициент , то условия смешения хорошие.

Рисунок 1 - Схема комплексного водопользования в бассейне реки №8

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Водоемы обладают самоочищающей способностью, что следует учитывать при проектировании очистных сооружений и определении необходимой степени очистки. Необходимую степень очистки сточных вод, спускаемых в водоем, находят по следующим показателям:

· Количество взвешенных веществ;

· Потребление растворенного кислорода;

· Допускаемая БПК смеси речных и сточных вод;

· Содержание поверхностно - активных веществ;

· Содержание азота;

· Содержание фосфатов;

· Содержание хлоридов.

3.1 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ

Предельно допустимое содержание веществ m, мг/л, в спускаемых в водоем сточных водах определяем по формуле

(3.1)

где P - допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод, принято p=0,125 мг/л;

Q - минимальный среднемесячный расход воды в водоеме 95%-ной обеспеченности, Q=13,2 м³/с;

q - максимальный секундный расход воды в водоисточнике, q=0,085 м³/с;

b - содержание взвешенных веществ в водоеме до спуска в него сточных вод, b=110 мг/л;

a - коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения, a= 0,99.

(3.2)

Эффект степени очистки сточных вод определен по формуле

(3.3)

3.2 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПКполн

Допустимую БПК_полн сточных вод при выпуске их в водоем определели по формуле

(3.4)

где k_ст, k_p - константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой, k_ст = k_p = 0,1;

L_пр.доп. - предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе, L_пр.доп. = 2,8 мг/л;

Lp - БПК_полн речной воды до места выпуска сточных вод, Lp=2,6 мг/л;

t - продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа, равная отношению расстояния по фарватеру от места выпуска вод до расчетного створа к средней скорости течения воды в реке на данном участке, сут.

(3.5)

Определили эффект степени очистки сточных вод

(3.6)

3.3 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию вредных веществ

Вредные и ядовитые вещества, входящие в показатели качества сточной воды, весьма разнообразны по своему составу. Они нормируются по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), под которым понимается наиболее вероятное неблагоприятное воздействие каждого вещества. По ЛПВ все вещества в водоемах питьевого и культурно - бытового пользования разделены на три группы, содержащие санитарно - токсикологический ЛПВ, общесанитарный ЛПВ и органолептический ЛПВ.

3.3.1 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию азота

Необходимую степень очистки сточной воды по содержанию азота определяем по формуле

, мг/л (3.7)

;

3.3.2 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию фосфатов

Необходимая степень очистки сточной воды по содержанию фосфатов найдена по формуле

(3.8)

;

3.3.3 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию хлоридов

Необходимая степень очистки сточной воды по содержанию хлоридов найдена по формуле

(3.9)



3.3.4 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию ПАВ

Необходимую степень очистки сточной воды по содержанию ПАВ определили по формуле

(3.10)

.

3.4 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию растворенного кислорода

В соответствии с правилами выпуска сточных вод в воде водоема после смешения её со сточной водой содержание растворенного кислорода должно быть не ниже 4 мг/л. Исходя из этого можно определить допустимую для данного водоема максимальную БПК спускаемых сточных вод.

Допустимая БПК_полн сточных вод, сбрасываемых в водоем, исходя из условий минимального содержания растворенного кислорода, выражается уравнением

(3.11)



.

Так как допустимая БПК_полн сточных вод, сбрасываемых в водоем, меньше нуля, то предусматривается сооружение дополнительной аэрации

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Традиционные технологии водоподготовки предусматривают подготовку воды по классическим двухступенчатым и одноступенчатым схемам, основанным на применении микрофильтрования, коагулирования воды сернокислым алюминием с последующим её отстаиванием или осветлением в слое взвешенного осадка, скорого фильтрования или контактного осветления и обеззараживания воды хлором.

Обработка воды с целью её пригодности для питья, хозяйственных и производственных целей представляет собой комплекс физических, химических и биологических методов изменения её первоначального состава. Под обработкой воды понимают не только её очистку от ряда нежелательных и вредных примесей, но и улучшение природных свойств путем обогащения её недостающими ингредиентами.

В настоящем курсовом проекте предусматриваются следующие четыре ступени очистки:

· Механическая очистка сточных вод;

· Биологическая очистка сточных вод;

· Обеззараживание сточных вод;

· Аэрация сточных вод.

Механическая очистка сточных вод - это устранение из неё взвешенных примесей, в зависимости от требования осветления может быть достигнуто отстаиванием воды в отстойниках, центрифугированием в гидроциклонах, осветлением воды путем пропуска её через слой взвешенного осадка в так называемых осветлителях флотацией, фильтрованием воды через слой фильтрующего порошка на намывных или через слой зернистого фильтрующего материала в скорых фильтрах либо фильтрованием через сетки на микрофильтрах, барабанных ситах, акустических фильтрах и т.д. Для ускорения процесса осаждения взвесей применяют её коагулирование, для чего в воду добавляют химические вещества - коагулянты, в результате образуются плотные крупные агрегаты, на поверхности которых адсорбируются примеси, хлопья, быстро осаждающиеся и увлекающие за собой частицы взвесей.

Обесцвечивание воды - это удаление из неё окрашенных коллоидов или истинно растворенных примесей, обусловливающих цветность воды, может быть достигнуто при коагулировании или флотации, при применении окислителей или сорбентов.

Обеззараживание воды производят для уничтожения содержащихся в ней патогенных бактерий и вирусов. Частично это достигается при коагулировании примесей воды, но наиболее хорошие результаты получаются при введении в воду после фильтрования окислителей: хлора и его производных, озона, перманганата калия.

В настоящем курсовом проекте, в первую очередь, предусматриваем сооружения механической очистки сточных вод, так как показатели, с которыми сточная вода должна поступать в водоем, не удовлетворительны. В качестве таких сооружений предусматриваем:

· Решетки - дробилки (РД) и неподвижные решетки;

· Песколовка;

· Первичный отстойник (вертикальный с центральной подающей трубой);

· Двухъярусный отстойник.

Биологическая очистка сточных вод необходима для удаления из сточных вод растворимых и коллоидных органических загрязнений, которые присутствуют в сточной воде в большом количестве. В качестве таких сооружений рассчитываются:

· Аэротенк;

· Вторичный отстойник (вертикальный с центральной подающей трубой).

Дезинфекция очищенных сточных вод производится хлором. Для этого технологическую схему включаем сооружения:

· Хлораторная;

· Смеситель;

· Контактный резервуар.

Недостаток кислорода в очищенных сточных водах восполняем с помощью аэрации перед выпуском в водоем. Для этого предусматриваем

· Водослив - аэратор.

Для осадка, извлеченного из сточных вод в процессе их очистки, в технологическую схему включаем сооружение для его обработки, в качестве которого использован метантенк.

Минеральный и обработанный органический осадки подвергаем обезвоживанию соответственно на песковой и иловой площадках.

Технологическая схема очистки сточных вод приведена на рисунке 2.

очистка сточный вода



Рисунок 2 - Технологическая схема очистки сточных вод

5. РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

5.1 Приемная камера

Схема приемной камеры приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Приемная камера.

Подбираем стандартную приемную камеру исходя из среднего суточного расхода и количества напорных патрубков n=2.

Таблица 3 - Ведомость размеров приемной камеры

Высота борта, hб, м	0,5
Диаметр трубопровода, мм	2х250
Марка приемной камеры	ПК - 2 - 25
Размеры камеры AхBхH, мм	1000х1500х1200

5.2 Решетки

Для улавливания из сточных вод крупных нерастворенных загрязнений применяют решетки и решетки - дробилки, выполняемые из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Решетки, устанавливаемые на насосных станциях, могут иметь и большие прозоры, поскольку это зависит от размеров насосов.

Решетки подразделяют на неподвижные и подвижные. Наиболее широкое применение получили неподвижные решетки. Для удобства съема загрязнений часто решетки устанавливают под углом к горизонту ?=60 - 70 ⁰. Если количество улавливаемых загрязнений составляет 0,1 м³ в 1 сутки и более, то очистка решеток должна быть механизирована.

В настоящем курсовом проекте рассчитаны два типа решеток: 1) Решетки неподвижные (1шт); 2) Решетки - дробилки РД-400 (2шт).

5.2.1 Решетки неподвижные

Рисунок 4 - Решетка неподвижная с ручной очисткой

При расчете решетки вначале определяем общее число прозоров n по формуле

(5.1)

где - максимальный секундный расход сточных вод, м³/с;

h₁ - глубина воды перед решеткой, h₁ = 0,5 м;

Vр - средняя скорость в прозорах решетки, принята Vр = 1 м/с;

Kз - коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, принят Кз = 1,05.

.

Общая ширина решеток

(5.2)

где s - толщина стержней решетки, принимаем s = 0,008 м (8 мм).

.

Перепроверили скорость воды через неподвижнию решетку

(5.3)

Определяем длину решетки

,

Определили потери напора на решетке

(5.4)

где p -коэффициент, увеличивающий потери напора из-за засорения решетки, принят p=3;

? - коэффициент местного сопротивления, найден по формуле

(5.5)

где ? - коэффициент, равный 1,72 для круглых стержней в решетке.

V₁ - скорость воды в камере перед решеткой, определена по формуле

 (5.6)

Определяем суточный объем загрязнений

(5.7)

где k - количество отбросов, снимаемых с решеток на одного жителя, k= 8,0 л/год·чел;

Nпр - приведенное количество жителей, определено по формуле

(5.8)

.

Определена суточная масса загрузки

(5.9)

где ?_загр - плотность загрузки, принимаем ?_загр = 0,75 т/м³.

(5.10)

Для измельчения загрязнений принимаем дробилку ДК = 0,5 т/час. При дроблении отбросов в дробилку подается вода после первичного или вторичного отстойника. Влажность раздробленных отходов составляет 98-98,5 %. Масса измельченных отходов с водой отправляются в сооружения для сбраживания осадка.

5.2.2 Решетки - дробилки

В настоящем курсовом проекте принимаем в качестве сооружения для улавливания из сточных вод крупных нерастворенных загрязнений решетки - дробилки типа РД - 400 по среднему суточному расходу и максимальному секундному расходу . Из таблицы 13 (Справочные материалы) принято число решеток: Nраб = 1, Nрез = 1, Nобщ = 2

Рисунок 5 - Решетка дробилки

5.3 Песколовка тангенциальная

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки, подразделяемые на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые.

В настоящем курсовом проекте применяем две тангенциальные песколовки. Они имеют круглую форму в плане и рассчитаны на расходы сточных вод до 30000 м³/сут.

Рисунок 6 - Песколовка тангенциальная

Найдена площадь поперечного сечения песколовки

(5.11)

где N - количество песколовок, принято 2 шт;

q_o - нагрузка по воде, принята равной 110 м³/м²·ч.

;

Определили диаметр D песколовки

Определили высоту цилиндрической части

Определили высоту конической части

Определяем общую высоту сооружения

(5.12)

где hб - высота борта песколовки, принята h_б = 0,5 м.

;

Найден объем конической части песколовки по формуле

(5.13)

где R, r - соответственно радиусы верхней конусной части песколовки и нижней конусной части, R =D/2, r =d/2, м.

R=D/2=1,34/2=0,67 м,

r =d/2 = 0,4/2=0,2 м.

;

Определили объем осадка в песколовке

(5.14)

где Nпр - приведенное количество жителей, чел;

? - количество загрязнений с одного человека в сутки, принято ? = 0,02 л/чел·сут.

;

Определили время заполнения песколовки по формуле

(5.15)

Так как время заполнения песколовки t<1, то следует делать две выгрузки.

5.4 Первичный отстойник

Для улавливания из сточных вод нерастворенных загрязнений применяют отстойники периодического (контактные) и непрерывного (проточные) действия. В практике очистки сточных вод в основном используются отстойники непрерывного действия. По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Для очистки сточных вод широко используют также радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных.

В данном курсовом проекте рассчитаны два варианта отстойников: 1) Вертикальный отстойник с центральной подающей трубой; 2) Двухъярусный отстойник.

5.4.1 Вертикальный отстойник с центральной подающей трубой

Определили рабочую глубину сооружения

(5.16)

Определяем общий объем всех отстойников

(5.17)

Площадь поперечного сечения зоны отстаивания найдена как

(5.18)

(5.19)

Общая площадь отстойника найдена по формуле

(5.20)

Принимаем типовой диаметр одного отстойника Дтип = 9,0 м.

Определили количество отстойников

шт (5.21)

Принимаем три отстойника.

Определили диаметр трубы по формуле

 (5.22)

Найден диаметр раструба по соотношению

(5.23)

Найден диаметр отражающего щита по соотношению

(5.24)

Определили высоту раструба

;

Высота щели определена по формуле

(5.25)

Определили высоту цилиндрической части отстойника

;

Определили высоту конической части отстойника

;

Определили общую высоту сооружения

;

Найден объем конусной части отстойника

;

;

(5.26)

Определили высоту осадка в отстойнике

(5.27)

Удаление осадка по иловой трубе ?200 за счет гидростатического давления.

Общий объем сырого осадка в вертикальном отстойнике определен по формуле

(5.28)

где t_ОС - время накопления осадка, принято равным 2 суток;

В - влажность сырого осадка, принята 95%;

? - плотность осадка, принята равной 1,0 т/м³;

5.4.2 Двухъярусный отстойник

Определили суммарный объем желобов зоны отстаивания

(5.29)

где t_отс - время отстаивания, принято t_отс = 1,5 ч.

;

Принят типовой двухъярусный отстойник с диметров Dт = 12,0 м и суммарным объемом желобов Vж_т=102,4 м³.

Определили количество N двухъярусных отстойников

(5.30)

Длина желоба

Ширина желоба определена по зависимости

(5.31)

Определили площадь поперечного сечения одного желоба

(5.32)

выражаем из этого уравнения h₁ (5.33)

Найдена величина h₂

Сделали проверку, по которой должно выполниться условие

;

;

;

Условие выполняется, значит подбор произведен верно.

Определили площадь отстойника

Определили площадь одного желоба

(5.34)

- условие выполняется.

Определили исходную концентрацию взвешенных веществ, поступивших в отстойник

(5.35)

где концентрация смеси взвешенных веществ, ; Эп = 90%,

;

Определили требуемый эффект очистки сточных вод

(5.36)

Расчет септической камеры

Определили объем V_c септической камеры

(5.37)

где Wc - вместимость септической камеры в расчете на одного человека за год, при средней зимней температуре сточных вод принято Wc = 50 л/чел·год;

k - коэффициент увеличения объема септической камеры, принят равным k=1,7;

N - количество отстойников, N=3 шт;

Nпр - приведенное число жителей, Nпр = 29347 чел.

Определили высоту hк конической части отстойника

;

Определили объем V_к конической части отстойника

;

;

;

;

Определили объем V_ц цилиндрической части отстойника

(5.38)

Определили высоту h_ц цилиндрической части отстойника

(5.39)

Определили общую высоту Н_об двухъярусного отстойника

5.5 Аэротенк

Аэротенки применяют для полной и неполной биологической очистки сточных вод. Аэротенки представляют собой резервуары, в которых очищаемая сточная вода и активный ил насыщаются воздухом и перемешиваются.

Сточные воды поступают в аэротенки, как правило, после сооружений механической очистки. Концентрация взвешенных веществ в них не должна превышать 150 мг/л, а допускаемая БПК_полн зависит от типа аэротенка. Для обеспечения нормального хода процесса биологического окисления в аэротенк необходимо непрерывно подавать воздух, что достигается с помощью пневматической, механической или пневмомеханической систем аэрации.

Аэротенки могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми, при этом в том и другом случае их применяют как с регенерацией, так и без неё. Одноступенчатые аэротенки без регенерации применяют при БПК_полн сточной воды не более 150 мг/л, с регенерацией - более 150 мг/л и при наличии вредных производственных примесей. Двухступенчатые аэротенки применяют при очистке высококонцентрированных сточных вод. В настоящем курсовом проекте принимаем одноступенчатый аэротенк - вытеснитель с регенерацией возвратного ила.



Определили начальное значение концентрации БПК_полн

(5.40)

;

Принимаем аэротенк - вытеснитель с регенерации возвратного ила, так как

Найдена продолжительность окисления органических загрязнений по формуле

(5.41)

где Lа, L_Т - соответственно, начальное и конечное значения БПК_полн;

a_r - доза активного ила в регенераторе, г/л, определена по формуле

(5.42)

где a_i - доза ила в аэротенке, принята a_i = 3,0 г/л;

R_i - степень рециркуляции активного ила, г/л, определена по формуле

(5.43)

где I_i - иловый индекс, принимаем для нашего аэротенка с регенерацией активного ила I_i=100г/л.

;

;

S - зольность ила для городских систем водоотведение и канализации, принимаем S=0,3;

P - удельная скорость окисления, мг/ч·час, определена по формуле

 (5.44)

где Lt - конечное значение БПК_полн, принято Lt = 15,0 мг/л;

Pmax - максимальная скорость окисления, принята Pmax = 85 мг БПК_полн /(г·ч);

Со - концентрация растворенного кислорода в аэротенке, принята Со=2,0 мг/л;

K_l - константа, характеризующая свойства загрязнений, принята K_l=33 мг/л;

Ko - константа, характеризующая влияние кислорода, принята Ko=0,625 мг/л;

? - коэффициент ингибирования, принят ? = 0,07 л/г.

;

;

Определили продолжительность аэрации в аэротенке-вытеснителе

(5.45)

где К_Р - коэффициент, учитывающий влияние продольного смешивания, при L_T = 15-20 мг/л, К_Р = 1,5;

Lm - БПК с учетом рециркуляции ила, найдена как

(5.46)

;

Определили полную продолжительность регенерации

Определили вместимость аэротенка

(5.47)

где q - часовой расход сточных вод, м³/час;

;

;

Определили вместимость регенератора

(5.48)

Определили общий объем сооружения

.

Принято количество секций n = 2 - обе рабочие.

Габариты сооружения

Рабочая глубина аэротенка принята h_раб = 3,0 м; ширина коридора принята b_к = 3,0 м.

Определили объем одной секции аэротенка

(5.49)

Определили количество коридоров

(5.50)

Принято количество коридоров, равное четырем.

Определили объем одного коридора

Определили длину коридора

(5.51)

Определили прирост активного ила в аэротенке

Перед этим определили концентрацию взвешенных веществ, поступающих на биологическую очистку

(5.52)

Эффект очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ (нормативный) одним отстойником принят Тогда прирост активного ила составил

 (5.53)

Аэрационная система аэротенка

В настоящем проекте принята пневматическая мелкопузырчатая аэрация. Приняты аэраторы фирмы “Экополимер” серии АКВА - ПРО-М. Наружный диаметр аэрационных труб ? 146 мм, длина трубы L=1 м и 1,95 м. Укладка аэраторов производится в 3-5 рядов по длине коридора с просветом между ними 0,5 м.

Определена площадь аэрируемой зоны как

(5.54)

где n - количество рядов в аэрируемой зоне, принято n = 4.

;

Определена площадь коридора по формуле

(5.55)

Определен удельный расход воздуха по формуле

(5.56)

где q₀ - удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПКполн, принимаемый при очистке до БПКполн = 15-20 мг/л, принят q₀ = 1,5;

K₁ - коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэратора f_az/f_at;

f_az/f_at = 13,4 / 71,85 = 0,2, принят K₁ = 1,68, ;

K₂ - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов, h_a = 2,8 м,

K₂ = 2,08, ;

K₃ - коэффициент качества воды, принимаем для городских сточных вод K₃ = 0,85;

Кт - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, определен по формуле

(5.57)

С_а - растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определена по формуле

(5.58)

где Ст - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принята Ст = 9,65 мг/л;

h_a - глубина погружения аэратора, принята h_a = 2,8 м;

С_о - средняя концентрация кислорода в аэротенке, принята С_о = 2,0 мг/л.

;

;

Определили интенсивность аэрации

 (5.59)

где t_a - период аэрации, t_a =1,75 ч.

Так как выполняется основное условие интенсивности аэрации, то расчет окончен.

Воздуходувки

Воздуходувки типа ТВ (однокорпусные центробежные машины с несколькими рабочими колесами одностороннего всасывания) предназначены для сжатия воздуха и подачи его в аэротенки. Смазка подшипников кольцевая. Масло в подшипниках охлаждается водой, подаваемой в нижнюю часть корпуса подшипника.

Определили суммарный расход воздуха

(5.60)

Воздуходувки подбираем по каталогу исходя из расчетного расхода воздуха;

В здании воздуходувной станции устанавливаем одну рабочую и одну резервную воздуходувки типа ТВ - 42 - 1,4, производительность 3600 м³/ч каждая.

Таблица 4 - Ведомость технических характеристик воздуходувки и электродвигателя

Марка воздуходувки	Подача, м3/ч	Избыточное давление, кгс/см2	Электродвигатель	Размеры, мм	Масса агрегата, кг
			Марка	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	А	В	С
ТВ-42-1,4	3600	0,14	АО2-82-2	55	2940	2520	1550	1480	3990

5.6 Вторичный отстойник

В качестве вторичного отстойника принимаем вертикальный отстойник с центральной подающей трубой.

Вторичное отстаивание предназначено для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку в искусственных условиях и содержащих активный ил, или отмершую биопленку.

В данном курсовом проекте в качестве вторичного отстойника предусматриваем вертикальный отстойник с центральной подающей трубой.

Расчетный расход после аэротенка - вытеснителя

(5.61)

где R_i - степень рецеркуляции активного ила, R_i = 0,43.

;

Рабочая глубина зоны отстаивания

(5.62)

;

Общий объем отстойной зоны всех отстойников

(5.63)

;

Общая площадь живого сечения отстойной зоны

(5.64)

;

Площадь живого сечения центральных труб всех отстойников

(5.65)

где Vтр - скорость движения рабочего потока в центральной трубе, Vтр = 30 мм/с.

(5.66)

Общая площадь сечения всех отстойников

;

;

Принимаем типовой диаметр отстойника Dотс = 9,0 м.

Количество вторичных отстойников

(5.67)

Принимаем три отстойника.

Определяем диаметр трубы

(5.68)

Определяем диаметр раструба по соотношению

(5.69)

Определяем диаметр отражающего щита по соотношению

(5.70)

Определяем высоту раструба

(5.71)

Высота щели определена по формуле

(5.72)

Определили высоту цилиндрической части отстойника

;

Определили высоту конической части отстойника

;

Определена общая высоту сооружения

;

Определен объем конусной части отстойника

;

;

;

Определена высота осадка в отстойнике

;

Удаление осадка по иловой трубе ?200 за счет гидростатического давления.

Общий объем ила найден по формуле

(5.73)

;

Объем ила в одном отстойнике определили по формуле

(5.74)

Объем конической части предназначенной для аккумуляции осадка

;

Так как Wос = 104,68 м³ > Vил = 101,23 м³ , следовательно, расчет выполнен верно.

5.7 Дырчатый смеситель

Принимаем смеситель с тремя секциями.

Определяем количество отверстий в одной перегородке

(5.75)

где Dотв - диаметр отверстия, принимаем Dотв = 40 мм = 0,04 м;

Vотв - скорость воды через отверстия, принимаем Vотв = 1,2 м/с.

Распределяем отверстия по горизонтали и по вертикали

Определены потери напора в перегородке

 (5.76)

Принято расстояние между центрами отверстий по вертикали и по горизонтали по соотношению

(5.77)

Определена ширина смесителя

(5.78)

Определена рабочая глубина в предпоследнем отделении H₂

(5.79)

Определяем рабочую глубину в первом отделении H₁

;

Определяем рабочую глубину в последнем отделении H₃

;

Определили общую глубину сооружения

;

Определено расстояние между центрами отверстий в первой перегородке

(5.80)

Определена длина отделения по соотношению

(5.81)

Определена общая длина сооружения

(5.82)

Определена продолжительность смешивания в смесителе

(5.83)

Так как полученный результат укладывается в регламент , то расчет выполнен верно.

5.8 Контактный резервуар

Определили объем отстойника

(5.84)

Принимаем высоту рабочей зоны резервуара hраб=2,0 м; ширину b= 2,0 м; количество отделений N = 3 шт.

Определили общую длину L сооружения

(5.85)

Определили общую глубину Hоб сооружения

;

Определили суточный объем осадка

(5.86)

где а - объем осадка, выпадающего в контактном резервуаре в расчете на одного жителя в сут. Для аэротенка принято а = 0,03 л/сут·чел.

;

Для удаления осадка отделение опорожняется, осевший осадок технической водой смывается в приямок. Время смыва T_смыва = 5-10 минут, расход технической воды на промывку q = 10-15 л/c, высота сооружения H = 10-15 м. Осадок из контактного резервуара влажностью 96% отправляется на обезвоживание без обработки.

5.9 Водослив - аэратор

При возникновении потребности в дополнительном насыщении очищенных сточных вод кислородом, которая обусловлена результатами расчетов необходимой степени очистки сточных вод, и при наличии свободного перепада уровней между площадкой очистных сооружений и максимальным уровнем воды в водном объекте для аэрации следует применять многоступенчатые водосливы - аэраторы. При этом наибольший эффект аэрации достигается на водосливе - аэраторе с зубчатым отверстием. Зубья стенки и щита обращены один к другому остриями с высотой отверстия между ними 50 мм.



Найдена высота h_w по формуле

(5.87)

(5.88)

где Са - растворимость кислорода в воде, определена по формуле

(5.89)

где Ст - растворимость кислорода в воде, принимаем Ст = 9,65 мг/л;

Сех - концентрация, принята Cex = 5 мг/л; h” - принято 0,8 м;

Cs - принимаем 0 мг/л; N - количество ступеней, принятоN = 2 шт; Кт коэффициент, учитывающий температуру сточной воды, определен по формуле

(5.90)

где средняя летняя температура воздуха, принимаем ; Кз - коэффициент качества воды, Кз = 0,85;

?₂₀ - коэффициент, учитывающий эффективность аэрации на водосливах в зависимости от перепада уровней (см. справочные материалы, таблица 24), подбираем значение ?₂₀ до тех пор, пока не будет верно равенство.

;

;

;

0,5 = 0,5;

По значению ?₂₀ подобрано соответствующее значение Zst - перепад между верхней и нижней ступенью водослива, Zst =0,44 м.

Определена ширина водослива

(5.91)

Определена высота ступени водослива

(5.92)

Определена общая длина сооружения

(5.93)

Определен объем воды в сооружении

 (5.94)

Определена продолжительность аэрации

(5.95)

5.10 Вертикальный гравитационный илоуплотнитель

В начале расчета определен максимальный приток избыточного ила в илоуплотнитель

(5.96)

где P_i - прирост активного ила, равен P_i = 130,97 мг/л = 0,13 г/л;

С - концентрация уплотняемого ила, принята С = 98%.

;

Определела высота проточной части илоуплотнителя

(5.97)

где V - скорость движения ила, принята V = 0,1 мм/сек;

T - продолжительность уплотнения, принята T = 12 час.

;

Принят типовой диаметр илоуплотнителя Д_тип = 9,0 м.

Определен объем проточной части илоуплотнителя

Определен общий объем илоуплотнителя

(5.98)

Принято количество илоуплотнителей N = 1 шт.

Определен объем конической части илоуплотнителя

(5.99)

Определена вместимость зоны накопления ила

(5.100)

где P₁, P₂ - влажность, соответственно, поступающего и уплотненного ила, приняты P₁ =98%, P₂ =95%.

;

Так как Vк = 212,52 м³ > Vос = 97,44 м³ - расчет выполнен верно, так как регламент выполняется.

Определена высота конической части

(5.101)

;

;

;

Определена общая высота сооружения

5.11 Метантенк

5.12 Горизонтальная центрифуга

В начале расчета горизонтальной центрифуги определяем коэффициент выноса взвешенных веществ из первичного отстойника

(5.102)

Эффективность задержания сухого вещества Эсух принимаем Эсух = 55%.

Определена коэффициент выноса сухого вещества из центрифуги по формуле

(5.103)

Увеличение концентрации взвешенных веществ в результате подачи фугата перед первичным отстойником составляет

(5.104)

;

Определен объем сырого осадка из первичных отстойников

(5.105)

Определен коэффициент прироста избыточного ила

(5.106)

Определена масса ила по формуле

(5.107)

где С_ил-прирост активного ила на 1 м³ сточных вод,С_ил =100 г/ м³;

Э_ил - эффективность задержания сухого вещества активного ила на центрифуге, принята Э_ил = 25 %.

;

Определяем объем ила, поступающего на центрифугу

(5.108)

Определяем суммарный объем ила

(5.109)

Подобрали центрифугу, подходящую по характеристикам

Таблица 7 - Ведомость технических характеристик центрифуги

Показатели	ОГШ - 35К - 6
Производительность, м3/ч	4 - 5
Частота вращения ротора, об/мин	2800-3600
Диаметр ротора, мм	350
Длина ротора, мм	630
Габариты, lхВхh, м	2380x 1585x 1030

5.13 Песковая площадка

Для подсушивания минерального осадка, извлекаемого эрлифтом или шнековым транспортером из песколовок, в технологическую схему станции очистки включаем песковые площадки с ограждающими валиками высотой 2,0 м. Нагрузка на площадку - 2,5 м³/м² в год при условии периодического вывоза подсушенного песка в течение года. Применяем накопителя со слоем напуска песка до 3 м в год. Удаляемая с песковых площадок вода направляется в начало очистных сооружений. Для съезда автотранспорта на песковые площадки устраивается пандус с уклоном 0,12.

Определяем полезную площадь песковой площадки

(5.110)

где ? - количество задерживаемого песка на одного жителя, принято ? = 0,02 л/чел.-сут;

q_п - нагрузка на площадку, принята q_п = 2,5 м³/м²;

;

Задаемся размерами площадки: длина площадки L = 10,0 м; ширина площадки b = 9,0 м.

Высота ограждающих валиков 2 м. Удаление дренажных вод через сеть O 75 мм.

Определен объем дренажных вод

(5.111)

где V_ос - объем осадка (из расчета песколовки), V_ос = 0,59 м³/сут;

?_п - плотность песка, ?_п =1,5 т/м³;

?_в - плотность воды, ?_в = 1,0 т/м³.

.

5.14 Песковый бункер

Определен объем пескового бункера

(5.112)

где t - продолжительность обезвоживания, t = 3,0 сут;

n - частота выгрузки, n = 3.

;

Определена высота конической части

 (5.113)

где D = 2,0 м; d = 0,5 м; ? = 60⁰.

;

Определен объем конической части

(5.114)

;;

;

Определен объем цилиндрической части

(5.115)

Определена высота цилиндрической части

(5.116)

Определена общая высота сооружения

;

Принято два песковых бункера N = 2: один рабочий и один резервный.

Отвод воды осуществляется по технологической схеме перед песколовкой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных расчетов установили степень загрязнения сточных вод, поступающих на станцию очистки сточных вод от поселка, определили необходимую степень очистки сточных вод по основным показателям. По полученным результатам составили принципиальную и технологическую схемы очистки сточных вод, запроектировали и рассчитали все необходимые очистные сооружения с размещением их на площадке очистных сооружений.

Очистка и обезвоживание сточных вод выполнены с учетом местных условий и санитарных требований, обеспечивающих охрану водоема от загрязнения при спуске сточных вод.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Инженерные сети, оборудование зданий и сооружений / Под ред. Ю.П.Соснина. - М.: Высшая школа, 2001. - 415 с.

2. Канализация населенных мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика / Под ред. В.Н.Самохина. - М.: Стройиздат, 1981. - 639 с.

3. Канализация / С.В.Яковлев, Я.А.Карелин, Ю.М.Ласков, В.И. Калицун. - М.: Стройиздат, 1976. - 591 с.

4. Ласков Ю.М. Примеры расчетов канализационных сооружений / Ю.М.Ласков, Ю.В.Воронов, В.И. Калицун. - М.: Стройиздат, 1987. - 255 с.

5. СНиП 2.04.03 - 85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 2000. - 72 с.

6. Справочные материалы по курсу “Водоотведение и очистка сточных вод”. - Омск: ОмГАУ, 2000. - 23 с.

7. Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод / С.В.Яковлев, Ю.В.Воронов. - М.: АСВ, 2002. - 704 с.

Размещено на Allbest.ru