Водоотведение агрогородка с заводом по производству кваса

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

Главный руководитель

Зав. кафедрой к.т.н.,

доцент Вострова Р.Н.

Содержание

Введение

1 Климатические условия и характеристика проектируемого агрогородка

2 Аналитический обзор и патентный поиск по современным методам очистки коммунально-бытовых сточных вод

2.1 Методы очистки коммунально-бытовых сточных вод

2.2 Варианты компоновки очистных сооружений

3 Научно-исследовательская часть

3.1 Водоснабжение агрогородка

3.1.1 Определение расчётных расходов водопотребления

3.2 Водоотведение агрогородка с предприятием

3.2.1 Определение расчётных расходов сточных вод

3.2.2 Качественный состав смеси производственно-бытовых сточных вод

3.2.3 Подбор оборудования для очистки смеси производственно-бытовых сточных вод

3.2.4 Расчёт решёток

3.2.5 Расчёт горизонтальных песколовок с круговым движением воды

3.2.6 Расчёт бункера для песка

3.2.7 Расчёт первичных отстойников

3.2.8 Расчёт аэротенков-смесителей

3.2.9 Расчёт вторичных отстойников

3.2.10 Расчёт установки для обеззараживания воды (УФ)

3.2.11 Расчёт биологических прудов

3.2.12 Выбор сооружений по обработке осадка

4 Проект производства работ по строительству аэротенка-смесителя

4.1 Определение объёмов работ при разработке котлована

4.2 Выбор одноковшового экскаватора по техническим параметрам

4.3 Подбор транспортных средств

4.4 Выбор монтажного крана по техническим характеристикам

4.5 Выбор машин для планировки и обратной засыпки пазух котлована

4.6 Составление календарного плана производства работ

4.7 Объектный стройгенплан

4.8 Техника безопасности при проведении работ

4.9 Охрана окружающей среды

5 Автоматизация технологического процесса

6 Разработка тендерного предложения на приобретение фильтр-прессов для обезвоживания осадков

6.1 Общие положения

6.2 Предложения фирм-оферентов на поставку аэраторов

6.2.1 Оферта компании ООО «Аэрокор»

6.2.2 Оферта компании ЗАО НПП «Биотехпрогресс»

6.2.3 Оферта компании «Экотон»

6.2.4 Оферта компании НПФ «Бифар»

7 Охрана окружающей среды

7.1 Биологические пруды

7.2 Расчёт биологических прудов

7.3 Обоснование использования имеющихся естественных водоёмов под биопруды

7.4 Водный баланс водоёма № 1

Заключение

Список литературы

Введение

Проблема села и сельскохозяйственного производства - одна из главных в социально-экономическом развитии общества. Ее решение архи важно для укрепления продовольственной безопасности страны. Государственная программа возрождения и развития села на 2005 - 2010 годы нацелена на улучшение социальной и производственной сфер белорусской деревни, обеспечение эффективных условий ведения сельхозпроизводства, повышения уровня доходов населения. Необходимо создание основ для повышения престижности проживания в сельской местности и улучшения демографической ситуации.

Сточная вода - использованная на бытовые или производственные нужды вода, приобревшая механические и химические загрязнения, изменившая свои свойства и подлежащая удалению с территории населенного пункта или промышленного предприятия.

По своему происхождению и в зависимости от химического состава сточные воды бывают трех видов:

1) бытовые;

2) производственные;

3) атмосферные.

Городские сточные воды - это смесь всех трех видов вод при общесплавной канализации или смесь бытовых и производственных при раздельной канализации.

Для поддержания санитарного благополучия водоёмов, образующиеся в населённом пункте сточные воды перед спуском в водоёмом необходимо очищать на специальных сооружениях.

Методы, применяемые для очистки сточных вод, могут быть разделены на три группы: механические, физико-химические и биологические. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание. При повышенных требованиях к степени очистки биологическая вода подвергается доочистке. Образующийся при очистке сточных вод осадок также подвергается обработке.

1. Климатические условия и характеристика проектируемого агрогородка

Агрогородок расположен на юго-востоке Республики Беларусь в зоне умеренно-континенального климата к северу от города Гомеля.

Среднегодовая температура воздуха составляет 6,1 ⁰С. По месяцам: январь - минус 6,9; февраль - минус 6,3; март - минус 1,8; апрель - 6,3; май - 13,7; июнь - 16,9; июль - 18,6; август - 17,4; сентябрь - 12,5; октябрь - 6,4; ноябрь - 0,6; декабрь - минус 4,3. Абсолютная минимальная температура минус 35 С. Температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 равняется минус 30 С, а обеспеченностью 0,92 равняется минус 27 С. Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,98 равняется минус 26 С, а обеспеченностью 0,92 равняется минус 24 С.

Атмосферные осадки в течение года выпадают неравномерно. В среднем за год выпадает 721 мм осадков. Относительная влажность воздуха высока: в летний период 84%, а зимой 54%. Максимальная скорость ветра в январе составляет 5,5 м/с. Снежный покров образуется в первой декаде ноября, его средняя толщина за зиму равняется 18 см, максимальная 25 см. Длительность залегания снега колеблется от 139 до 153 дней в году. Малая толщина снежного покрова и его неустойчивость обуславливает большую глубину промерзания грунтов в среднем 170 см, что осложняет технологию строительства в зимнее время, вызывает деформацию оснований за счет криогенного пучения грунтов и, в конечном счете, деформацию сооружений.

Рельеф Гомеля и его окрестностей определяется особенностями обширной равнины. Здесь собраны все присущие ей морфологические элементы: холмисто-увалистая и низменная заболоченная равнина.

Агрогородок включает в себя 151 коттедж на две семьи, школу, детский сад, спортивную площадку и магазин с кафе. Население агрогородка - 1200 человек.

Основная масса населения агрогородка живёт натуральным хозяйством, работает на полях вблизи населённого пункта. Поэтому площадь территории, на которой располагаются коттеджи, позволяет устраивать каждой из семей собственные огороды возле дома.

Также на территории агрогородка имеется завод по производству кваса, на котором также работает некоторая часть населения. Завод находится в восточной части агрогородка. Там же находятся гаражи и склады для произведённой продукции. На юге, западе и севере агрогородка находятся поля и пашни.

2. Аналитический обзор и патентный поиск по современным методам очистки комунально-бытовых сточных вод

2.1 Методы очистки комунально-бытовых сточных вод

Очистка сточных вод производится различными методами в зависимости от состава и концентрации загрязнений и их физико-химических свойств, от количества сточных вод. Бытовые сточные воды в основном могут подвергаться очистке в естественных или искусственных условиях. В естественных условиях очищаются сточные воды бытового происхождения небольших расчетных расходов и при наличии значительных площадей земельных участков не занятых под сельскохозяйственные поля.

Механическая очистка предназначена для задержания нерастворенных в воде примесей: решетки - задерживают крупные загрязнения органического и минерального происхождения; песколовки - выделяют примеси минерального состава, главным образом, песок; отстойники - задерживают плавающие и оседающие вещества.

Биологическая очистка основана на жизнедеятельности микроорганизмов минерализующих органические соединения, находящиеся в стоках в нерастворенном и растворенном виде. Загрязнения являются источником питания микроорганизмов. Сооружения биологической очистки можно разделить на два вида. К первому виду относятся сооружения, в которых процесс биологической очистки протекает в условиях, близких к естественным (поля фильтрации и биологические пруды). В сооружениях второго вида аналогичная очистка осуществляется в искусственно созданных условиях - в аэротенках и биофильтрах.

Физико-химические методы очистки городских сточных вод, с учётом технико-экономических показателей, используется весьма редко. Эти методы, в основном, применяют для очистки производственных сточных вод. К методам физико-химической очистки сточных вод относятся: реагентная очистка, сорбция, эвапорация, дегазация, ионный обмен, озонирование, электрофлотация, хлорирование и др.

Глубокая очистка может потребоваться, если в сточной воде после полной биологической очистки перед сбросом в водоём необходимо снизить концентрацию взвешенных веществ, величину показателей БПК, ХПК и др. При глубокой очистки сточных вод от взвешенных веществ используют фильтры различных конструкций. Для глубокой очистки от растворённых органических веществ применяют сорбционные, биосорбционные, озонаторные и другие установки.

Обеззараживание (дезинфекция) является заключительным этапом очистки сточных вод перед сбросом в водоём. Цель обеззараживания - уничтожение патогенных микроорганизмов, содержащихся в сточной воде. В настоящее время наиболее широко применяют ультрафиолетовое облучение, озонирование, гипохлорит натрия.

Решетки предназначены для задержания крупных загрязнений в сточных водах. Их устанавливают на пути движения жидкости. В большинстве конструкций решётки выполняют из расположенных параллельно друг другу стальных стержней различного сечения, закреплённых в раме для обеспечения их жёсткости. Загрязнения, задерживаемые на стержнях при процеживании сточной воды, снимают механическими граблями, которые могут быть расположены перед или после стержней. Прозоры между стержнями b = 16-19 мм. Решетки подразделяют на неподвижные и подвижные. Наиболее широкое распространение получили неподвижные. Для удобства съема загрязнений решетки устанавливают под углом к горизонту б = 60⁰?70⁰. Если количество улавливаемых загрязнений составляет 0,1 м³ в 1 сутки и более, то очистка решеток должна быть механизирована. В прозорах решетки движутся зубцы граблей, укрепляемых на подвижной цепи. Цепь приводится в движение двигателем через привод. Отбросы, снятые со стержней решетки и поднятые граблями на подвижную ленту, направляются в дробилку для измельчения.

Песколовки предназначены для задержания минеральных примесей, содержащихся в сточных водах. В сточных водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.). При совместном выделении минеральных и органических примесей в отстойниках затрудняется удаление осадка и уменьшается его текучесть. При этом могут происходить разделение осадка на тяжелую (песок с большим удельным весом) и легкую (органическую с небольшим удельным весом) части и накопление песка в отстойниках. Для удаления такого осадка требуются усиленные скребки. Осадок, содержащий песок, плохо транспортируется по трубопроводам, особенно самотечным. Песок накапливается в метантенках, выводя из работы полезные объемы, предназначенные для сбраживания органических осадков. Поэтому в составе очистных сооружений за решетками проектируются специальные сооружения, называемые песколовками. Они предназначены для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.) Выделение песка в них происходит под действием силы тяжести.

Число песколовок или отделений должно быть не менее двух. Все они должны быть рабочими. Если для удаления осадка применяются скребковые механизмы, то желательно предусматривать резервную песколовку или отделение.

При объеме улавливаемого осадка до 0,1 м³/сут допускается удалять осадок вручную. При большом объеме осадка выгрузка его должна механизироваться. В целях исключения загнивания осадка выгрузку его следует производить не реже 1 раза в 2 суток. Обычно выгрузку осадка производят 1 раз в смену.

Горизонтальные и аэрируемые песколовки используют при расходах более 10 тысяч м³/сут. Разновидностью горизонтальных песколовок являются горизонтальные с круговым движением воды. Их рекомендуется применять при не больших расходах до 70 тысяч м³/сут. Тангенциальные песколовки имеют круглую форму в плане и рекомендуются для применения при расходах до 50 тысяч м³/сут. Вертикальные песколовки велики по размеру и работают не эффективно.

После песколовок, в соответствии с патентом [1], в горизонтальных песколовках верхние края пластин колосниковой решётки отогнуты вниз с переменным углом наклона, что повышает надёжность её работы.

Отстойники применяются для улавливания из сточных вод нерастворенных загрязнений. Бывают отстойники периодического (контактные) и непрерывного (проточные) действия. Чаще используют отстойники непрерывного действия. По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Для очистки сточных вод широко используют радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных. В горизонтальных отстойниках жидкость движется почти горизонтально - вдоль отстойника, в вертикальных она движется снизу вверх, а в радиальных - от центра к периферии.

Большое распространение получили тонкослойные отстойники. Особенность их заключается в том, что отстойная зона разделяется полочными секциями и трубчатыми элементами на неглубокие слои, где обеспечивается ламинарное движение осветленной воды.

В зависимости от назначения в технологической схеме очистных сооружений отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные отстойники служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на биологическую или физико-химическую очистку, а вторичные - для осветления сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку.

Вторичные отстойники располагаются в технологической схеме после сооружений биологической очистки в искусственно созданных условиях (аэротенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы, биотенки и др.) и служат для выделения активного ила или отмершей биоплёнки из очищенной сточной воды.

Эффективность осветления во вторичных отстойниках определяет общий эффект очистки воды и эффективность работы всего комплекса очистных сооружений биологической очистки.

В тонкослойных отстойниках с целью упрощения конструкции и расширения технологических возможностей, часть трубчатых элементов выполнена закрытыми сверху и снизу, для придания плавучести блоку.

Способом фильтрования задерживают нерастворенные примеси, не осевшие при отстаивании. Для этой цели используют песчаные, диатомитовые и сетчатые фильтры с фильтрующим слоем. Песчаные фильтры применяют при очистке производствнных сточных вод в тех случаях, когда отстаивание не дает нужного эффекта. Иногда используют двухслойные фильтры: в нижнем слое загружается песок, в верхнем - антранцитовая крошка. На предприятиях бумажной промышленности для улавливания волокон применяют сетчатые и вакуумные фильтры

Фильтр, с целью повышения степени очистки, снабжён на нижней сетки камеры коалисцентным стаканом, верхняя кромка которого выше верхней сетки камеры.

Сорбционные фильтры применяются для возможно более полной очистки сточных вод от органических соединений, масел, нефтепродуктов (в том числе растворенных). Чаще всего при проектировании принимают сорбционную очистку в напорных адсорберах с неподвижным слоем загрузки, в качестве которой используют активированный уголь со средним диаметром частиц d_з = 0,1 мм. По своей конструкции сорбционные фильтры абсолютно аналогичны конструкции обычных напорных фильтров за исключением того, что труба для отвода промывных вод служит для откачки и загрузки активированного угля перед и после регенерации.

Наиболее часто применяют последовательную работу фильтров со скоростями фильтрации 1...6 м/ч; размеры частиц сорбента 1...5 мм (чаще 3...5 мм).

Центрифуги и гидроциклоны используют для осветления производственных сточных вод и сгущения осадка. Гидроциклон представляет собой металлический сосуд конической формы. Под влиянием центробежной силы при вращательном движении частицы взвешенных веществ скапливаются у стенок и сползают вниз. Гидроциклоны бывают двух видов: напорные и безнапорные.

Аэротенки представляют собой сооружения биологической очистки сточных вод, окисление органических загрязнений в которых происходит за счёт жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, образующих хлопьевидное скопление - активный ил. Часть органического вещества в аэротенке окисляется, а другая обеспечивает прирост бактериальной массы активного ила. Окислительный процесс происходит неравномерно: в начале аэротенка - быстрее, а по мере приближения к концу - медленнее.

В зависимости от метода аэрации, компоновки со вторичными отстойниками, способа ввода сточных вод и активного ила различают аэротенки-смесители, аэротенки-вытеснители, аэротенки-отстойники, аэроакселаторы, контактно-стабилизационные аэротенки, аэротенки-осветлители, окситенки, аэроокислители, биотенки.

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/дм³, а допускаемая БПК_полн зависит от типа аэротенка. При очистке смеси производственных и бытовых сточных вод должны соблюдаться требования по активной реакции среды, температуре, солевому составу, наличию вредных веществ, масел, содержанию биогенных элементов и т. д. 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 нее. Одноступенчатые аэротенки без регенерации применяют при БПК_полн сточной воды не более 150 мг/дм³, с регенерацией - более 150 мг/ дм³ и при наличии вредных производственных примесей. Двухступенчатые аэротенки применяют при очистке высококонцентрированных сточных вод.

Универсальным методом глубокого удаления азота во всех трех его формах (азот аммонийный, нитриты и нитраты) является биологическая нитриденитрификация. сточный вода смеситель фильтр

В процессе нитрификации происходит окисление аммония кислородом до нитритов и нитратов. Нитрификация может происходить как в присутствии органических веществ, так и в их отсутствии. Ингибируют или сильно тормозят нитрификацию тяжелые металлы и свободный азот, присутствующие в сточной воде. Оптимальными условиями для нитрифицирующих бактерий являются: значение рН = 8,4, температура 30°С. Нитрификация наиболее эффективно протекает в аэротенках-смесителях при соблюдении определенного возраста активного ила, который составляет от 5 до 70 и более суток.

В ходе денитрификации протекает восстановление нитритов и нитратов до свободного азота, который выделяется в атмосферу. Этот процесс может осуществляться только при наличии в воде определенного количества органического субстрата, окисляемого сапрофитами до СО₂ и Н₂О за счет кислорода соединений азота. Наиболее эффективно процесс денитрификации протекает при рН = 7?7,5.

Органическим субстратом могут являться такие соединения, как углеводы, спирты, органические кислоты, продукты распада белков, избыточный активный ил и т.д. Для этого можно использовать исходные или механически очищенные городские сточные воды, а также органосодержащие производственные стоки. Необходимое содержание БПК в сточной воде к нитратному азоту ориентировочно равно 4:1.

Схема двухстадийного нитриденитрификатора представлена на рисунке 2.1.

1 - денитрификатор; 2 - нитрификатор; 3 - вторичный отстойник; 4 - распределительная камера; 5 - струйный аэратор; 6 - газоотделитель; 7 - рециркулирующий активный ил; 8 - сточная вода из метантенка; 9 - подача сточной воды; 10 - циркулирующий ил из денитрификатора; 11 - циркулирующий ил из нитрификатора, 12 - очищенная сточная вода

Рисунок 2.1 - Схема нитриденитрификатора

Исходная сточная вода после механической очистки поступает в денитрификатор 1, туда же подается циркулирующая иловая смесь из нитрификатора 2. В анаэробных условиях денитрификатора азот нитритов и нитратов восстанавливается до газообразного состояния. Затем иловая смесь поступает в нитрификатор, где с помощью струйного аэратора 5 насыщается кислородом воздуха, в результате чего происходит окисление органического азота до нитратов. Разделение иловой смеси осуществляется во вторичном отстойнике 3, осевший ил направляется обратно в денитрификатор.

Полями орошения называются специально подготовленные земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод и используемые одновременно для агрокультурных целей. Если поля предназначены только для биологической очистки, без выращивания на них сельскохозяйственных культур, то они носят название полей фильтрации. В почвенно-климатических условиях учитываются: тип грунта, рельеф местности, уровень залегания подземных вод, среднегодовое количество осадков, продолжительность вегетационного периода. Для полей указывается, что уклон рельефа местности не д.б. > 0,02-0,03; уровень подземных вод не должен находиться на глубине, меньшей 1,25 м от поверхности земли; количество осадков < 500 мм в год. Исключается применение полей орошения при t<6^оС и на глинах, суглинках, супесях, плотных известняках. Наиболее благоприятно применение в южных и юго-восточных районах.

Биопруд - искусственно созданный или естественный водоем для очистки сточных вод под воздействием природных процессов самоочищения. Они используются для очистки высококонцентрированных сточных вод. Могут использоваться как самостоятельно, так и для доочистки. Их применение зависит от климатических условий, от возможности периодической чистки, от наличия заливных площадей.

Нейтрализация сточной жидкости происходит при ее химическом взаимодействии с веществами, при дающими воде нейтральную реакцию. Производственные сточные жидкости от шахт, химических, машиностроительных, металлургических, нефтеобрабатывающих и других заводов содержат повышенное количество кислот или щелочей.

Спускать эти жидкости в водоемы разрешается при условии снижений кислотных или щелочных загрязнений до допустимых концентраций водородных ионов рH. При нейтральной реакции рH = 7, при кислотной рH ? 7, и щелочной рH > 7.

При нейтрализации производственных сточных вод следует учитывать количество взаимно нейтрализующих кислот и щелочей, а также щелочной резерв или водоемов, в которые эти воды сбрасываются.

Нейтрализацию кислых или щелочных вод можно осуществлять следующими способами:

- смешиванием кислых и щелочных сточных вод перед спуском их в канализационные сети;

- смешиванием сточных вод с реагентом в пропорциях, необходимых для нейтрализации;

- фильтрацией сточных жидкостей через нейтрализующие материалы;

- использованием активной реакции городских сточных жидкостей или водоемов.

Если нейтрализацию жидкостей производят путем фильтрации, то в качестве фильтрующего материала применяют известняк, мрамор и доломит. Обычно этот способ используют для нейтрализации солянокислых и азотнокислых, а также сернокислых вод при содержании в сточной жидкости не более 5 г/л серной кислоты.

Для перемешивания кислых и щелочных сточных жидкостей строят специальные резервуары - усреднители, в которых происходит взаимная нейтрализация сточных жидкостей. В качестве усреднителей могут быть использованы пруды, рассчитанные не менее чем на суточное пребывание в них сточной жидкости.

Нейтрализацию путем добавления реагента производят тогда, когда смешивание сточных жидкостей и использование активной щелочности водоема не приводят к необходимым результатам, т. е. сточная жидкость остается кислой или щелочной. В этом случае окончательную нейтрализацию осуществляют путем добавление реагента.

Контакт реагента со сточной жидкостью, необходимый для завершения реакции, осуществляется в специальных камерах реакции - нейтрализаторах. Нейтрализатор может быть совмещен с отстойником.

При сорбции загрязняющие сточную жидкость вещества либо поглащаются телами твердых веществ (абсорбция), либо осаждаются на его активно развитой поверхности (адсорбция). В третьем случае (хемосорбция) происходит химическое взаимодействие загрязненного вещества с твердым телом.

Для очистки производственной сточной жидкости чаще всего пользуются адсорбцией. Для этого к очищаемой сточной жидкости добавляют сорбент (твердое тело) в размельченном виде и перемешивают их. Сорбент, насыщенный загрязнениями, отделяют путем отстаивания или фильтрации. В качестве сорбента применяют золу, торф, каолин, коксовую мелочь, активированный уголь и др.

Эвапорацией называют отгонку водяным паром летучих веществ, которые загрязняют сточную жидкость. Эвапорация происходит в периодически действующем аппарате или в непрерывно действующих дистилляционных колонках.

Сточная жидкость, нагретая в теплообменнике, поступает в колонну, через которую навстречу движению сточной жидкости пропускают острый пар. Летучие загрязнения сточной жидкости переходят в пар. Насыщенный загрязнениями пар поступает в поглотительную колонну, где он очищает от загрязнений.

Если сточную жидкость нужно очистить от фенола, то пар освобождают от него пропускаем через нагретый до 100? раствор щелочи.

При флотации происходит процесс, основанный на всплывании дисперсных частиц вместе с пузырьками воздуха. Всплывание происходит за счет создание пены, обволакивающей частички примесей и удаляемой из воды вместе с ними. Для создания пены воду насыщают пузырьками мелкодиспергированного воздуха.

Твердые частицы взаимодействуют с пузырьками воздуха на границе раздела трех фаз: частица-воздух, частица-вода, вода-воздух.

Частицы, содержащиеся в сточной воде, прилипают к поверхности раздела вода-пузырек воздуха и всплывают на поверхность воды.

При кристаллизации производственные сточные воды очищают путем выделения из нее загрязнений в виде кристаллов. Кристаллизация обычно происходит в естественных прудах и водоемах выпариванием, так как процесс возможен при повышенной концентрации загрязнений.

Обеззараживание применяют для окончательного удаления микроорганизмов из воды. Обеззараживание может осуществляться с помощью:

- хлорирования,

- озонирования,

- бактерицидного облучения и т.д.

Хлорирование. Хлорирование воды жидким хлором. При введении хлора в воду образуется хлорноватистая и соляная кислоты (Cl₂+H₂O=HOCl+HCl), далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты (HOCl=H⁺+OCl^-). Количество активного хлора для обеззараживания должно определяться по количеству органических веществ и микроорганизмов, а также и неорганических веществ, способных к окислению, которые могут находиться в воде. Правильное назначение дозы хлора - является очень важным. Недостаточная доза не окажет необходимого бактерицидного действия. Излишняя доза - ухудшает вкусовые качества воды. При введении хлора должны быть обеспечены хорошая смешиваемость с водой и достаточная продолжительность (не менее 30 мин.) его контакта с водой до подачи к потребителю.

Хлор поступает в металлических баллонах в сжиженном состоянии под давлением 600-800 кПа. Из баллонов хлор поступает в хлораторы, в которых осуществляется его дозирование и смешивание с некоторым количеством воды. Получаемая «хлорная вода» поступает в обрабатываемую воду. Хлорирование воды хлорной известью может осуществляться на станциях малой производительности (до 3000 м³/сут). Активный компонент хлорной извести - гипохлорит кальция (Ca(OCl)₂). В результате введения в воду хлорной извести получается хлорноватистая кислота HOCl и гипохлоритные ионы OCl-.

Хлорирование воды гипохлоритом натрия (NaClO). Гипохлорид натрия получается электролизом раствора поваренной соли. Электролизная установка состоит из бака для раствора соли, электролизера, бака-накопителя гипохлорида натрия. Под действием тока в электролизере образуется гипохлорит натрия. Насыщенный раствор с гипохлоридом натрия сливают в бак-накопитель, откуда подают в обрабатываемую воду.

Контактные резервуары предназначены для обеспечения расчетной продолжительности контакта очищенных сточных вод с хлором или гипохлоритом натрия, их следует проектировать как первичные отстойники без скребков; число резервуаров принимается не менее 2. Допускается барботаж воды сжатым воздухом при интенсивности 0,5 м³/м²ч.

При обеззараживании сточных вод после биологических прудов допускается выделять отсек для контакта сточных вод с хлором.

Бактерицидное облучение воды. Уничтожение бактерий может быть достигнуто путём обработки воды ультрафиолетовыми лучами. Процесс обеззараживания осуществляется на специальных установках, в которых вода относительно тонким слоем обтекает ртутно-кварцевые или аргонно-ртутные лампы. Стоимость обеззараживания воды не превышает стоимости хлорирования. Способ не требует введение в воду реагентов и не влияет на вкус и цвет воды. Обеззараживание воды ультрафиолетовым облучение - эффективный, экологически чистый, надежный и экономичный способ. Недостаток метода - невозможность использования метода в водах с повышенной мутностью и цветностью.

УФ излучение (излучение с длиной волны от 160 до 380 нанометров) обладает бактерицидным действием. При воздействии ультрафиолетового излучения на микроорганизмы, бактерии, вирусы изменяется их молекула ДНК. При попадании УФ излучения на микробные клетки разрушают белковые коллоиды и ферменты их протоплазмы. Таким образом, болезнетворные микроорганизмы теряют способность к размножению. Достоинством обеззараживания воды с помощью УФ стерилизаторов можно считать отсутствие привнесения в воду химических реагентов, недостатком - возможность обеззараживания только очищенной (прозрачной, неокрашенной, лишенной взвесей, железа, солей жесткости) воды, а также ее нагрев в процессе обработки.

Озонирование. Озон (О₃) имеет высокую окислительную способность, отсутствует негативное воздействие озона на человека. Озон обладает более высоким бактерицидным действием, чем хлор. При определенных условиях применение oзонa весьма целесообразно. Озон оказывает универсальное действие, проявляющееся в том, что одновременно с обеззараживанием воды происходит улучшение физико-химических и органолептических показателей воды. Этим обусловлена необходимость повышения дозы озона для дезинфекции воды при наличии в ней органических загрязнений. Озонаторные установки состоят из следующих основных элементов: озонаторов для синтеза озона, оборудования для подготовки и транспортирования воздуха, устройств электропитания, камер контакта озона с обрабатываемой водой, оборудования для утилизации остаточного озона в обрабатываемой газовой смеси. Применяются трубчатые озонаторы.

Выпуск сточной жидкости в водоемы. Сооружения для сбрасывания очищенной сточной жидкости в водоемы называют выпусками. Приемниками очищенной сточной жидкости в большинстве случаев являются реки. Чтобы предохранить реки от загрязнения сточной жидкостью, необходимо создать хорошие условия для более полного смешивания выпускаемой очищенной сточной жидкости со всей массой воды, протекающей в реке, поэтому выпуск сточной жидкости следует устраивать на некотором расстоянии от берега реки.

В зависимости от скорости течения воды в водоеме, наличия притоков, глубины водоема, рельефа дна полное смешивание сточной жидкости с водой водоема может произойти на том или ином расстоянии от их выпуска. Выпуски сточной жидкости в водоем устраивают береговые или русловые. Лучшее смешивание сточной жидкости с водой водоема обеспечивают рассеивающие выпуски, располагаемые в фарватере реки, где скорости течения наибольшие.

2.2 Варианты компоновки очистных сооружений

Выбор состава сооружений по очистке сточных вод представляет собой сложную технико-экономическую задачу и зависят от многих факторов: расхода сточных вод и мощности водоема, расчета необходимой степени очистки, рельефа местности, характера грунтов, энергетических затрат и других.

Расчет необходимой степени очистки показывает, какой эффект задержания загрязняющих веществ необходимо достичь на очистных сооружениях.

На сооружениях механической очистки эффект снижения взвешенных веществ составляет 40-60%, что приводит также к снижению величины БПК_полн на 20-40%.

Возможен вариант, что необходимый эффект очистки обеспечивается только сооружениями механической очистки. Такие сооружения могут разрабатываться для поселков городского типа, имеющих водоотводящую систему и расположенных на многоводных реках, при расходе сточных вод не более 10 тысяч м³/сут.

Если при расчете необходимой степени очистки сточных вод концентрация взвешенных веществ должна быть снижена на 40-50%, а величина показателя БПК_полн - на 20-30%, то можно ограничиться механической очисткой. Состав сооружений принимается по схеме, приведенной на рисунке 2.2. Расход сточных вод при такой схеме составляет не более 10 тысяч м³/сут.

Сточная вода, поступающая на очистную станцию, проходит через решетки, песколовки, отстойники и обеззараживается при использовании хлора.

Отбросы с решеток направляются в дробилку и в виде пульпы сбрасываются в канал перед или за решеткой. Возможен вариант вывоза отбросов на полигон. Осадок из песколовок перекачивается на песковые площадки. Из отстойников осадок направляется в метантенки с целью окисления органических веществ. Для обезвоживания сброженного осадка используются иловые площадки, дренажная вода с этих площадок перекачивается в канал перед контактным резервуаром.

Рисунок 2.2 - Технологическая схема очистной станции с механической очисткой сточных вод

При больших расходах сточных вод - от 50 тысяч м³/сут до 2-3 млн. м³/сут и более, применяется технологическая схема, приведенная на рисунке 2.3. Механическая очистка сточных вод производится на решетках, в песколовках и отстойниках.

Для интенсификации осаждения взвешенных веществ перед первичными отстойниками могут использоваться преаэраторы, в которые подается определенная часть избыточного активного ила в качестве биофлокулятора. Сырой осадок из первичных отстойников направляется в метантенки.

Биологическая очистка сточных вод по этой схеме осуществляется в аэротенке. Аэротенк представляет собой открытый резервуар, в котором находится смесь активного ила и осветленной сточной воды.

Рисунок 2.3 - Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод в аэротенках

Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в аэротенк должен поступать воздух, который подается воздуходувками, установленными в машинном здании. Смесь очищенной сточной воды и активного ила из аэротенка направляется во вторичный отстойник, где осаждается активный ил и основная его масса возвращается в аэротенк. В системе аэротенк - вторичный отстойник масса активного ила увеличивается за счет его прироста, поэтому часть его (избыточный активный ил) удаляется из вторичного отстойника и подается в илоуплотнитель, при этом объем ила уменьшается в 4-6 раз, а уплотненный избыточный ил перекачивается в метантенк. Очищенная сточная вода обеззараживается (обычно хлорируется) в контактном резервуаре и сбрасывается в водоем.

Сброженный осадок из метантенков направляется для механического обезвоживания на вакуум-фильтры или фильтр-прессы. Обезвоженный осадок может подвергаться термической сушке и использоваться в качестве удобрения.

На рисунке 2.4 приведена технологическая схема биологической очистки сточных вод на биофильтрах. Такие схемы используются для расходов сточных вод порядка 10-20 тысяч м³/сут.

После сооружений механической очистки (решетки, песколовки и первичные отстойники) вода поступает на биофильтры и затем во вторичные отстойники, в которых задерживается биологическая пленка (биопленка), выносимая водой из биофильтров, далее вода направляется в контактный резервуар, дезинфицируется и сбрасывается в водоем.

Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней взвешенные и коллоидные органические вещества, не осевшие в первичных отстойниках, которые создают биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса биологической пленки. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

Для нормального хода процесса очистки в биофильтрах иногда необходимо осуществлять рециркуляцию осветленной во вторичных отстойниках воды, т.е. подавать перед биофильтрами и смешивать с водой из первичных отстойников. Необходимость рециркуляции определяется расчетом.

Физико-химическая очистка городских сточных вод применяется для очистки расходов - 10-20 тысяч м³/сут. На рисунке 2.5 приведена технологическая схема физико-химической очистки сточных вод.

Вода, прошедшая решетки и песколовки, направляется в смеситель, куда в определенных дозах подаются растворы реагентов - минеральных коагулянтов и органических флокулянтов. При введении в сточную воду минеральных коагулянтов образуются оксигидраты металлов, на которых собираются взвешенные, коллоидные и частично растворенные вещества. Флокулянты укрупняют хлопья оксигидратов и улучшают их структурно-механические свойства. После камер хлопьеобразования осадки отделяются от очищенной воды в горизонтальных отстойниках. Для глубокой очистки от взвешенных веществ используются барабанные сетки и двухслойные фильтры или фильтры с восходящим потоком воды. Обеззараженная хлором вода сбрасывается в водоем. Осадок из отстойников уплотняется и обезвоживается на центрифугах.

Рисунок 2.4 - Технологическая схема очистной станции с биологической очисткой сточных вод на биофильтрах

Приведенные технологические схемы широко распространены как в отечественной, так и зарубежной практике, при этом имеются станции, работающие по измененным схемам.

На рисунке 2.6 приведен пример типовой технологической схемы очистки сточных, производительностью 700 м³/сут. Сточная вода, поступающая на очистные сооружения, проходит механическую очистку на решётках, песколовках и двухъярусных отстойниках. Далее вода поступает на биофильтры и, после обеззараживания, сбрасывается в водоём.

Рисунок 2.5 - Технологическая схема очистной станции с физико-химической очисткой сточных вод

Рисунок 2.6 Технологическая схема станции очистки сточных вод производительностью 700 м³/сут

На рисунке 2.7 приведен пример типовой технологической схемы очистки сточных вод, производительностью 1400 м³/сут. Сточная вода, поступающая на очистные сооружения, проходит механическую очистку на решётках и тангенциальных песколовках. Далее вода направляется на аэротенк для биологической очистки. После прохождения вторичных отстойников вода поступает на каркасно-засыпные фильтры. Далее вода обеззараживается и сбрасывается в водоём.

Рисунок 2.7 - Технологическая схема станции очистки сточных вод производительностью 1400 м³/сут

Технологические схемы очистки производственных сточных вод могут решаться при использовании самых разнообразных методов очистки, включая физико-химические методы, биологический метод и т.д. Это зависит от специфики загрязняющих сточные воды веществ, их концентрации и ПДК сброса в городскую канализацию. При разработке технологий очистки производственных сточных вод основной тенденцией должно быть максимальное повторно-оборотное использование очищенных вод на предприятиях. Атмосферные воды с промплощадок могут быть загрязнены такими же веществами, что и производственные, поэтому эти воды с промплощадок очищаются совместно с производственными.

Таким образом, нами был рассмотрен ряд вариантов очистки коммунально-бытовых сточных вод, на основании которых необходимо разработать наиболее оптимальную схему очистки сточных вод проектируемого агрогородка.

3. Научно-исследовательская часть

3.1 Водоснабжение агрогородка

3.1.1 Определение расчётных расходов водопотребления

3.2.1 Определение расчётных расходов сточных вод

Для повышения уровня жизни людей в агрогородке необходимо запроектировать сеть водоотведения коммунально-бытовых сточных вод. Для данного агрогородка наиболее целесообразно с экономической точки зрения проектирование полной раздельной сети. Главный коллектор прокладывается по пониженной стороне агрогородка, остальные коллекторы прокладываются перпендикулярно главному, таким образом, чтобы отвести сточные воды от всех жилых и общественных зданий.

Расход воды в населенных пунктах неравномерен как в течение года, так и в течение суток. Для проектирования сети водоотведения необходимо знать распределение расхода сточных вод по часам суток, которое принимается по таблице 2 [3] в зависимости от коэффициента часовой неравномерности водопотребления K_ч.mах.

Расчетный суточный расход сточных вод Q_ср.сут, м³/сут, в населенном пункте определяется по формуле

, (13)

где q_ж - норма водоотведения, q_ж = 195 л/сут чел [3];

N_ж - число жителей, проживающих в агрогородке, N = 1200 человек.

м³/сут.

Часовой расход сточных вод Q_ч, м³/ч, вычислим по формуле

; (14)

м³/ч.

Максимальный расход Q_{мах.сут}, м³/сут, сточных вод в сутки наибольшего притока сточных вод

, (15)

где - максимальный коэффициент суточной неравномерности водоотведения, принимаем = 1,3 [3];

- среднесуточный расход сточных вод на предприятии по производству кваса, м³/сут.

м³/сут.

Расход сточных вод по часам суток распределяется в зависимости от коэффициента часовой неравномерности водоотведения.

Максимальный часовой расход Q_ч.мах, м³/ч, определяется по формуле

, (16)

где K_{сут.мах.} - коэффициент часовой неравномерности притока сточных вод, вычисляется по формуле

(17)

где - коэффициент, учитывающий степень санитарно-технологического оборудования зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаем = 1,2 ? 1,4. В данном дипломном проекте, приняв = 1,3;

- коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте, принимается по таблице 2 [2], в нашем случае = 1,92.

;

м³/ч.

Максимальный секундный расход, q_{с max}, л/с, вычисляем по формуле

; (18)

л/с.

Средний часовой расход воды от школы и детского сада Q_шк, Q_д.сад, м³/ч, определяется по формулам

; (19)

, (20)

где q_шк, q_{д сад} - норма водоотведения на одного школьника и учителя в школе, и на одного ребенка в детском саду соответственно, принимаем q_шк = 4,1 л/школьника в час, q_{д сад} = 14 л/ребёнка в час [3];

N_шк, N_{д сад} - число школьников и учителей в школе и число детей в детском саду соответственно, N_шк = 200 школьников и учителей, N_{д сад} = 80 детей.

м³/ч;

м³/ч.

Суточный расход сточных вод Q^сут, м³/сут, в школе, детском саду и магазине рассчитаем по формуле

, (21)

где Т - время работы школы, детского сада и магазина, принимаем Т = 12 ч;

Q - средний часовой расход воды от школы и детского сада.

м³/сут;

м³/сут.

Средний секундный расход сточной воды от школы и детского сада q_шк, q_д.сад, л/с, будет соответственно равен

л/с;

л/с.

Среднее часовое водоотведение в магазине площадью 60 м² Q_{мах.ч.маг.}, м³/ч, определяется по формуле

, (22)

где F_маг - площадь магазина, м²;

q₂₀ - расход воды на 20 м² площади магазина, Q₂₀ = 0,0466 м³/ч [3].

Q_{ч.max маг} = 0,0466 = 0,14 м³/ч;

м³/сут.

Средний секундный расход в магазине q_{с.мах.маг.}, л/с, будет равен

; (23)

л/с.

Наибольший суточный расход сточных вод в агрогородке Q_сут, м³/сут, равен сумме максимальных суточных расходов сточных вод