Водоотведение агрогородка с заводом по производству кваса

Бактерии используют для окисления загрязнений кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют СО₂ , фосфаты и аммонийный азот, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ, поэтому биологические пруды обеспечивают более глубокую очистку сточных вод, чем сооружения искусственной биологической очистки.

В тёплый период года БПК_полн очищенных в биологических прудах стоков уменьшается до 5-6 мг/л, а содержание взвешенных веществ - до 15-30 мг/л. В холодное время года БПК_полн может снижаться до 3-4 мг/л, а содержание взвешенных веществ - до 10 мг/л.

Биологические пруды должны располагаться на нефильтрующих или слабофильтрующих грунтах. По отношению к жилым массивам пруды необходимо располагать с подветренной стороны, направление движения воды в прудах должно быть перпендикулярно направлению ветра.

Искусственная аэрация прудов может быть механической или пневматической. В первом случае на биологических прудах устанавливают механические аэраторы на понтонах, во втором - по дну прокладываются перфорированные полиэтиленовые трубы.

Для повышения глубины очистки воды до значения БПК_полн, равного 3 мг/л и снижения содержания биогенных элементов, рекомендуется разведение в последней ступени прудов высшей водной растительности - камыша, тростника и т.д.

Форму биологических прудов в плане принимают в зависимости от типа аэрации: прямоугольной (при пневматической и механической аэрации) и круглой (при планетарных аэраторах). Соотношение между длиной l и шириной b степеней биологических прудов, принимается при естественной аэрации 20-30 и более, при искусственной аэрации - не более 1-3.

Гидравлическая глубина прудов с естественной аэрацией равна 0,5-1 м, с искусственной аэрацией - 3-4,5 м в зависимости от типа аэратора.

При расчёте прудов определяют их размеры, обеспечивающие необходимую продолжительность пребывания в них сточных вод. В основе расчёта лежит определение скорости окисления, которую оценивают по БПК и принимают для вещества, разлагающегося более медленно.

7.2 Расчет биологического пруда

В данном дипломном проекте требуется снизить БПК_полн с = 10 мгО₂/дм³, полученных после очистки в аротенках-смесителях, до = 4 мгО₂/дм³. При этом средняя температура сточных вод летом Т_л = 22 ⁰С, зимой Т_з = 14 ⁰С. Для этого запроектируем одноступенчатый биологический пруд с естественной аэрацией.

Определим продолжительность пребывания сточных вод t₁, сут

, (86)

где - коэффициент объемного использования, учитывающий степень отличия гидрометрического режима движения жидкости от условия полного вытеснения (при соотношении длины секций пруда к ширине 20 : 1 или = 0,8…0,9; при соотношении 3 : 1 или менее = 0,35; для промежуточных случаев определяется интерполяцией); К - коэффициент неконсервативности веществ, обусловливающих БПК_полн. воды (константа скорости потребления кислорода), сут^-1, в соответствии с данными [1] для прудов глубокой очистки при температуре воды Т = 20 ⁰С для одной ступени принимаем равным 0,06 сут^-1. При температуре воды, отличающейся от 20 ⁰С в пределах от 5 до 30 ⁰С, коэффициент К, сут^-1, определяем по формуле

. (87)

В нашем случае К, сут^-1, будет равен для летнего периода

сут^-1;

для зимнего периода

сут^-1.

Конструктивно принимаем, что соотношение длины и ширины секции пруда равно 1 : 1, следовательно, = 0,35 и время пребывания сточной воды в нём t, сут, составит в летний период

сут;

в зимний период

сут.

За расчетный период принимаем зимнее время года. Подсчитаем объем V, м³, биологического пруда

(88) м³.

Подсчитаем площадь биологического пруда F, м², которая должна обеспечивать поступление достаточного количества кислорода за счет естественной аэрации в течение всего года

, (89)

где С_т - растворимость кислорода при данной температуре, мг/л, принимаем по таблице 3.5 [2];

С_б.п. - требуемое содержание кислорода в воде, выходящей из пруда, мг/л, принимаем равным 2 мг/л;

r_p - атмосферная реаэрация кислорода, для биологических прудов с естественной аэрацией, равная 4 г/(м² сут).

Для летнего периода

м²;

для зимнего периода

м².

Таким образом, для обеспечения достаточного количества кислорода в течение всего года площадь биологического пруда должна составлять 8659 м².

Подсчитываем максимальную глубину биологического пруда Н, м, с учетом выполнения требования кислородного режима

; (90)

м.

Принимаем биопруд, состоящий из двух секций одинакового размера. Глубина секций пруда Н = 2,2 м. Размеры секций принимаем равными 130 х 130 м. Работу биопруда регулирует система шлюзов.

Принцип работы биологического пруда: открывается шлюз № 1, происходит наполнение сточной водой секции № 1 до уровня 2,2 м, затем шлюз закрывается. Открывается шлюз № 2, разделяющий секции биопруда между собой. Происходит перетекание воды в секцию № 2. Уровень в секциях пруда становится равным 1,1 м. Шлюз № 2 закрывается. Затем снова открывается шлюз № 1 и цикл повторяется. Шлюз № 3 открывается через каждые 12 суток, выпуская очищенную сточную воду в реку. Дополнительное время отстаивания происходит во время наполнения секции № 1 в течении 12 суток.

Эффективность очистки повышается при использовании специальных растений: рогоз, тростник, камыш.

Время наполнения секции № 1 t_н, сут, вычислим по формуле

; (91)

сут.

Из биопруда очищенная сточная вода сбрасывается в реку по каналу.

Таблица 7.1 - Гидрологические данные реки

Расход реки минимальный среднемесячный года 95 % обеспеченности Q, м3/с.	Средняя глубина реки hср, м.	Средняя скорость течения v, м/с.	Коэффициент извилистости реки k	Максимальная температура воды t, С?	Ширина реки b, м.	Годовой сброс сточных вод в реку Qсбр, м3/год
2,6	2	0,2	1,57	23	10	567320

Вычислим минимальные размеры поперечного сечения канала S_сеч, м², по формуле

, (92)

где v - скорость движения воды в канале, м/с.

м².

Размеры канала принимаем равными 1,0 х 1,0 м. Длина канала 50 м.

Для перекрытия сечения канала используем шлюзы марки

Выпуск является береговым, форма канала - прямоугольная.

На рисунке 7.1 представлен выпуск очищенных сточных вод из биопрудов в самотечный коллектор и открытый канал выпуска очищенных сточных вод в р. Добрица.

Рисунок 7.1 - Выпуск очищенных сточных вод из биопрудов в самотечный коллектор

7.3 Обоснование использования имеющегося естественного водоёма под зону рекреации

Вблизи агрогородка имеется 2 естественных водоёма, один из которых можно использовать под биопруд, а верхний водоём, имеющий площадь S = 1,7 га, можно использовать под зону рекреации.

В таблице 7.2 представлена характеристика водоёма, используемого в дальнейшем под зону рекреации.

Таблица 7.2 - Основные морфометрические параметры водоёма

Морфометрические параметры водоёма	Расчётные величины
Площадь зеркала S, га	1,7
Площадь мелководной зоны - до глубины 2,0 м от общей площади водоёма Sм.з., %	24
Объём водной массы W, млн. м3	0,083
Максимальная глубина hmax, м	5,8
Средняя глубина hср, м	4,9
Длина береговой линии l, м	725

Для использования данного водоёма в целях рекреации необходимо сформировать его подводные и надводные откосы, а также пляжную зону в соответствии с нормативами (Рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 - Формирование наземных и подводных откосов

7.3.1 Водный баланс рекреационного водоёма

Водная система должна быть стабильна во времени, для чего необходимо рассчитать водный баланс водоёма.

Площадь водосбора водоёма составляет 8,0 га (без площади зеркала водоёма).

Уравнение водного баланса рассматриваемого водоёма может быть представлено в следующем виде

, (95)

где W_пв, W_пп - соответственно приток поверхностных и подземных вод в водоём, м³/год;

W_о - атмосферные осадки, выпадающие на зеркало водоёма, м³/год;

W_и - испарение с зеркала водоёма, м³/год;

W_по, W_ро - соответственно отток подземных и речных вод из водоёма, м³/год;

W - изменение запасов воды в чаше водоёма, м³/год;

W_н - невязка водного баланса, которая включает все неучтённые компоненты водного баланса, а также погрешности расчётов всех перечисленных компонентов, м³/год.

Все водно-балансовые расчёты выполняются в тыс. м³/год для среднего по водности года (обеспеченностью р = 50 %) на основании действующих нормативных документов, методических рекомендаций и литературных источников.

Приток поверхностных вод W_пв, м³/год, с водосборной площади в водоём определяется по формуле

, (96)

где М_пв - модуль поверхностного стока, снятый по карте изолиний, л/с км² [8];

F_в - площадь водосбора водоёма, м²;

31,56 - число секунд в году, млн.

Величина подземного притока воды в водоём W_пп, м³/год, определяется по формуле

, (97)

где W_гр - приток в водоём подземных вод безнапорного (грунтового) водоносного горизонта, м³/год;

W_н - приток в водоём подземных вод первого от поверхности напорного водоносного горизонта, м³/год;

W_ф - приток в водоём воды из поверхностного водотока, м³/год.

Для однородного по мощности и литологическому составу пласта [9], W_гр, м³/год вычислим по формуле

, (98)

где К - коэффициент фильтрации пласта, м/сут;

H_ср - средняя мощность потока грунтовых вод, м;

J - уклон грунтового потока;

В - ширина фронта грунтового потока, разгружающегося в водоём, м.

Третий и четвёртый члены уравнения (97) в нашем случае равны нулю.

Величина атмосферных осадковW_o, м³/год, определяется по формуле

, (99)

где р - годовой слой атмосферных осадков, мм, принимаемый по данным ближайшей метеостанции [10];

F_з - площадь зеркала водоёма, км².

Величина испарения W, м³/год рассчитывается по формуле

, (100)

где Е - годовой слой испарения с зеркала водоёма, снятый по карте изолиний, [11].

Отток подземных вод из водоёма W_по, м³/год, вычислим по формуле

, (101)

где W_гр - отток воды из водоёма в безнапорный (грунтовый) водоносный горизонт, м³/год;

W_н - перетекание воды из водоёма в первый от поверхности напорный водоносный горизонт, м³/год;

W_ф - отток воды из водоёма в поверхностные водотоки или водоёмы, имеющие более низкие отметки бытового уровня воды, м³/год.

Величина W_гр, м³/год, определяется по формуле (98).

Величина W_н, м³/год, определяется по следующей формуле

, (102)

где К_о - коэффициент фильтрации слабопроницаемого слоя, разделяющего напорный и грунтовый водоносные горизонты (или напорный водоносный горизонт и водоём), м/сут;

М_о - мощность разделяющего слабопроницаемого слоя, м;

Н_н - отметка пьезометрического уровня напорного водоносного горизонта, м;

Н_в - отметка уровня грунтового водоносного горизонта (или бытовой уровень в водоёмах), м.

Четвёртый член уравнения (101) в нашем случае равен нулю.

Отток речных вод из водоёма W_ро, м³/год, при отсутствии гидрометрических наблюдений, может быть определён как остаточный член уравнения водного баланса (95). При этом величина W_ро, м³/год будет включать в себя и невязку водного баланса. В этом случае уравнение принимаем следующий вид

. (103)

Величина W, характеризующая изменение водной массы водоёма, рассчитывается при наличии наблюдений за уровнем воды, по зависимости объёма воды от среднего её уровня, полученной по данным батиметрической съёмки. В нашем случае, при отсутствии наблюдений и при наличии стока из водоёма в речную сеть, величиной W можно пренебречь.

Результат водно-балансового расчёта сведён в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 - Среднемноголетний водный баланс водоёма, тыс. м³/год

Водоём	Wпв	Wпп	Wо	Wи	Wпо	Wро	W	Wн
	7,1	18,6	12,3	10,5	27,9	-0,4	0	0

Невязка водного баланса, включающая отток поверхностных вод водоёма, составляет 0 %. Следовательно, водная система будет стабильной во времени.

Таким образом, существующие естественные водоёмы представляется возможным использовать рационально. Один из водоёмов будет способствовать доочистке сточных вод, а другой - быть зоной отдыха местного населения, и одновременно иметь эстетическую ценность.

Заключение

Охрана окружающей среды от загрязнений является одной из важнейших задач, стоящих перед человечеством. Решение её направлено, в первую очередь, на охрану здоровья нынешнего и будущего поколений людей, а также на рациональное и бережное использование природных ресурсов и обеспечение их воспроизводства. Водоотведение - это комплекс санитарных мероприятий и инженерных сооружений, обеспечивающих очистку сточных вод до нормативных показателей перед их сбросом в природные водные системы. Водоотведение - одна из важнейших отраслей техники, направленная на повышение уровня жизни людей, благоустройство населённых пунктов и развитие промышленности.

Для очистки сточных вод агрогородка с заводом по производству кваса в дипломном проекте было сделано следующее:

- в результате литературного обзора и патентного поиска выбрана схема водоочистки;

- были подобраны, рассчитаны и спроектированы следующие очистные сооружения:

? решётки;

? горизонтальные песколовки с круговым движением воды;

? первичные вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим движением воды;

? аэротенки-смесители с регенераторами;

? вторичные вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим движением воды;

? ультрофиолетовая бактерицидная установка;

? биопруд для доочистки сточных вод.

- предложена схема автоматизации работы аэротенков-смесителей, обеспечивающая надёжность и бесперебойность работы;

- в результате разработки тендерных предложений для обработки осадков был выбран фильтр-пресс марки FW-PMT 800 A компании ЗАО НПП «Биотехпрогресс»;

- выполнен проект производства работ по строительству аэротенка-смесителя;

- разработано предложение по устройству зоны рекреации.

Предложенные проектные решения позволяют добиться высокой степени очистки сточных вод от населённого пункта, так и заводских стоков, позволяющей сброс в природные водные системы, не нанося им вреда.

Аннотация

Пояснительная записка дипломного проекта содержит 111 страниц, 9 таблиц, 22 источника.

Целью данного дипломного проекта является очистка сточных вод от агрогородка с заводом по производству кваса.

В данном дипломном проекте были предложены методы очистки сточных вод, позволяющие достичь требуемого качества воды; рассчитаны и спроектированы очистные сооружения; предложена схема автоматизации работы аэротенков-смесителей; разработано тендерное предложение на приобретение фильтр-прессов для обработки осадков. Весь комплекс мероприятий позволяет рационально использовать водные ресурсы и сохранить окружающую среду.

Список литературы

1 СНБ 2.04.02 - 2000. Строительная климатология. - Введ. 2001-1-11. - Мн.: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2001. - 21 с.

2 СНиП 2.04.03 - 85. Канализация. Сети и сооружения. - М.: Стрийиздат, 1986. - 72 с.

3 Лукиных, А.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского / А.А. Лукиных, Н.А. Лукиных. - 4-е изд., доп. - М.: Стройиздат, 1974. - 156 с.

4 Ласков, Ю.Н. Примеры расчета канализационных сооружений / Ю.Н. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун. - М.: Стройиздат, 1897. - 253 с.

5 Гудков, А.Г. Механическая очистка сточных вод: учеб. пособие для вузов / А.Г. Гудков. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - 152 с.

6 Гудков, А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод: учеб. пособие для вузов / А.Г. Гудков. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - 127 с.

7 Калашников, А.И. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Экономика отрасли» / А.И. Калашников. - Днепропетровск, 1987. - 42 с.

8 СНБ 8.03.101-2000. Сборники элементарных сметных норм на строительные конструкции и работы. Земляные работы для городского строительства. - Мн.: Минстройархитектуры, 2000. - 633 с.

9 СНБ 8.03.106-2000. Ресурсно-сметные нормы на строительные конструкции и работы. Бетонные и железобетонные конструкции монолитные для городского строительства. - Мн.: Минстройархитектуры, 2000. - 239 с.

10 СНБ 8.03.113 - 2000. Ресурсно-сметные нормы на строительные конструкции и работы. Сборник 13. Защита строительных конструкций и оборудования от коррозии для городского строительства. - Мн.: Минстройархитектуры, 2000. - 183 с.

11 СНБ 8.03.146 - 2000. Ресурсно-сметные нормы на строительные конструкции и работы. Сборник 46. Работы по реконструкции зданий и сооружений для городского строительства. - Мн.: Минстройархитектуры, 2000. - 248 с.

12 СНиП 1.04.03-85. Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений/Госстрой СССР, Госплан СССР. - М : Стройиздат, 1987. - 522 с..

13 Перешивкин, А.К. Монтаж системы внешнего водоснабжения и канализации: справ. строителя / А.К. Перешивкин. - М.: Стройиздат, 1998. - 647 с.

14 Воронов, Ю.В. Реконструкция и интенсификация работы канализационных сооружений: учеб. пособие для вузов / Ю.В. Воронов, В.П. Саломеев, А.Л. Печатаев. - М.: Стройиздат, 1989. - 224 с.

15 Невзорова, А.Б. Основы автоматизации систем водоснабжения и водоотведения: методич. пособие / А.Б. Невзорова. - Гомель: БелГУТ, 2005. - 115 с.

16 Карелин, В.Я. Насосы и насосные станции: учеб. пособие для вузов / В.Я. Карелин, А.В. Минаев. - М.: Стройиздат, 1986. - 320 с.

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

18 Справочник проектировщика / Самохин В.Н. [и др.]; под общ. ред. Самохина В.Н. Канализация населенных мест и промышленных предприятий - М.: Стройиздат, 1981. - 631 c.

Размещено на Allbest.ru