L = , (31)

где k-коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовки, при Uo = 18,7 мм/с k=1,7 3;

L = м

Объем задерживаемого песка в сутки, м³/сут, определяется по формуле

Vn = , (32)

где Р_п - норма осаждения песка, Р_п=0,02 л/сут на одного человека 3;

Vn = м³/сут

Определяем площадь песковой площадки, м², определяется по формуле

, (33)

где Н_n- нагрузка на площадку, Н_n=3 м³/м³ [3];

м²

Расчет первичных отстойников

Т. к. производительность очистных сооружений Qoc=50681 м3/сут, это больше 15000 м3/сут, к проектированию принимается горизонтальные отстойники.

Схема горизонтального отстойника приведена на рисунке 6.

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 6 - Схема горизонтального отстойника с прямолинейным движением воды

1 - подводящий лоток;

2 - распределительный лоток;

3 - полупогружные доски;

4 - сборный лоток;

5 - отводной лоток;

6 - лоток для сбора и удаления плавающих веществ;

7 - трубопровод для удаления осадка

Ширина одного отделения отстойника, м:

В = (qмакс•1000)/(n•H1•V) (34)

где qмакс - максимальный секундный расход, мі/с;

n - число отделений, n=4;

H1- рабочая глубина отстойника, Н1=4 м [1];

V- поступательная скорость рабочего потока, V=6,11 м/с [1];

В = (0,587•1000)/(4•4•6,11)=6 м

Принимается ширина отделения Вотд=6 м.

Скорость движения вод в отстойнике, мм/с

(35)

Vот = (0,587•1000)/(4•6•4)=6,11м/c,

Гидравлическая крупность U (мм/с), задерживаемых взвешенных частиц определяется по формуле:

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

, (36)

где к - коэффициент использования объёма проточной части отстойника, к=0,5 [1];

t1 - продолжительность отстаивания воды в цилиндре с высотой столба воды h1=0,5м, определяется по таблице 2.2 [10] в зависимости от заданного эффекта осветления Э и концентрации взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку в первичные отстойники, t1=640 с;

n - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе отстаивания, определяется по рисунку 2.8 [10], n=0,2;

U = (1000•4•0,5)/(640•(4•0,5/0,5)^0,2) = 2,37 мм/с

Длина отстойника, м

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

(37)

где W- вертикальная турбулентная составляющая, мм/с;

k- коэффициент, равный 0,5,

W=0,05·Vот, (38)

W=0,05·6,11=0,306 мм/с

L=(6,11•4)/(0,5•(2,37-0,306))=23,7 м

Общая высота на выходе отстойника, м

Н=Н1+Н2+Н3, (39)

где Н2 - высота нейтрального слоя, Н2=0,3м [1];

Н3- высота борта отстойника над кромкой водосливной стенки, Н3=0,5м;

Н=4+0,3+0,5=4,8

На основании выполненных расчётов подбирается типовой проект №902-2-305, длина отстойника 24 м и ширина отстойника 6 м [11].

5.2.2 Расчет сооружений биологической очистки

Расчет аэротенка-вытеснителя без регенерацией активного ила

Определяем степень рециркуляции,

(40)

где a_i - доза ила в аэротенке, a_i=3,8 г/л [10]

J_i - иловый индекс, J_i принимается 80 см³/г [1]

БПК_полн сточной воды, поступающей в начало аэротенка, с учетом разбавления циркуляционным илом

(41)

где L_en - БПК сточной воды, поступающей на очистку с учётом снижения при первичном отстаивании, мг/л

L_en = 0,6L_см (42)

L_en = 0,6•250 = 150 мг/л

Lех - БПК сточной воды на выходе из аэротенка, мг/л

мг/л

Период аэрации, ч

(43)

где - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, =0,07 л/г

_макс - максимальная скорость окисления, _макс=85 мгБПК_полн/(гч) [1]

С₀ - концентрация растворенного кислорода, С₀=2 мг/л [1]

S - зольность ила, S=0,3 [1]

К₀ - константа влияния кислорода, К₀=0,625 мгО₂/л [1]

К₁ - константа характеризующая свойства органических примесей, К₁=33 мгБПК_полн/л [1]

К_р - коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, К_р=1,25 при L_ex=16 мг/л;

ч

Уточняем нагрузку на ил, мгБПК_полн/г беззольного вещества.

(44)

мгБПК_полн/г

Определяем объем аэротенков, м³

(45)

м³

(46)

где n - число секций аэтотенка; n=6

м³

По типовому проекту № 902-2-195 приняты аэротенки-вытеснители без регенерации общим объёмом 6081,7 м³, объём одной секции 1520,4 м³, с чичлом секций - 6, число коридоров - 2, ширина коридора - 4,5 м, рабочая глубина коридора - 3,2 м. Длина аэротенка - 52,8 м.

Рисунок 7 - Схема аэротенка-вытеснителя без регенерации активного ила

Расчет вторичных отстойников

Т.к. к проектированию были приняты первичные горизонтальные отстойники, то вторичные будут такого же типа. Схема работы и устройство горизонтального отстойника приведена на рисунке 6.

Определяем гидравлическую нагрузку, м³/м²•ч

g_ssa=(4,5•k_ss•H_set^0,8)/(0,1•J_i•a_i)^0,5-0,01at (47)

где k_ss- коэффициент использования объёма зоны отстаивания, k_ss=0,45,

H_set- рабочая глубина отстойника, м, H_set=4м,

J_i- иловый индекс, J_i=80 см³/г,

a_i- доза ила, a_i=3,8 г/л,

а_t- вынос ила из вторичных отстойников, а_t=35,2 мг/л,

g_ssa=(4,5•0,45•4^0,8)/(0,1•80•3,8)^{0,5-0,01•35,2}=3,67 м³/м²•ч,

Площадь одной секции, м²

F=q_{макс.час}/(n•g_ssa) (48)

где n- число секций отстойника, n=4 [1],

q_{макс.час}- максимальный часовой расход, м³/ч, q_{макс.час}=2111,7 м³/ч

F=2111,7 /(4•3,67) = 143,8 м², (49)

Длина отстойника, м

L=F/B, (50)

где B- ширина отстойника, B=6 м [1]

L=143,8/6=23,97?24 м

На основании проведённых расчётов выбран типовой горизонтальный отстойник № 902-2-305, ширина- 6 м, длина- 24, число секций- 4 [11].

5.2.3 Расчет сооружений по обработке осадка

Расчет вертикального илоуплотнителя

Содержание избыточного активного ила, г/м³, определяется по формуле

P_макс=К_м•Р, (51)

где К_м - коэффициент месячной неравномерности притока ила, К_м=1,15 [3];

Р - прирост активного ила для полной биологической очистки,Р=160 мг/л [16];

Максимальный приток избыточного активного ила, м³/ч

, (52)

где С - концентрация уплотняемого избыточного активного ила, С=20000 г/м^3, таблица 58 [3];

м³/ч

Максимальный расход жидкости, отделяемой при уплотнении ила, м³/ч, определяется по формуле

q_ж= q_макс(W₁-W₂)(100-W₂), (53)

где W₁ и W₂- влажность поступающего и уплотнённого ила,

W₁ = 99,2 %; W₂ = 98% [3];

q_ж = 19,43•(99,2-98)(100-98) = 11,66 м³/ч,

Полезная площадь илоуплотнителя, м², определяется по формуле

F_пол = q_ж/(3,6•V), (54)

где V - скорость течения жидкости в илоуплотнителе, V=0,1 мм/с [3];

F_пол = 11,66/(3,6•0,1)=32,39 м²

Площадь поперечного сечения трубы, м², определяется по формуле

f_тр= q_макс/(3600•V_тр), (55)

где V_тр - скорость движения жидкости в вертикальной трубе, V_тр=0,1 м/с [12];

f_тр = 19,43/(3600•0,1) = 0,053 м²,

Общая площадь илоуплотнителя, м², определяется по формуле

F_общ = F_пол+ f_тр, (56)

F_общ = 32,39+0,053 = 32,44 м²

Диаметр одного илоуплотнителя, м, определяется по формуле

, (57)

где п - число илоуплотнителей, п = 2 [3];

Объём иловой части илоуплотнителя, м^3, определяется по формуле

, (58)

где t_ил - продолжительность уплотнения, t_ил=10 ч [12];

м³

Принимаем вертикальные илоуплотнители диаметром 4 м и числом секций 3 [10]; Устройство вертикального илоуплотнителя аналогично отстойнику.

Расчет метантенка

Схема метентенка приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Схема метантенка

1 - газопровод;

2 - газовые колпаки;

3 - выпуск газа в атмосферу;

4 - блок для монтажа смесителя;

5 - устройство для автоматического снижения давления газа;

6 - пропеллерный смеситель;

7 - загрузка сырого осадка;

8 - напорная труба;

9, 10 - соответственно напорный и всасывающий трубопроводы инжекторного подогревателя;

11-выгрузка сброженного осадка.

Количество сухого осадка вещества осадка, т/сут, определяется по формуле

, (59)

где Э - эффективность задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках, в долях; Э = 0,5% [12];

К - коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализа, К = 1,1 [12]

т/сут

Количество активного ила, т/сут, определяется по формуле

, (60)

где а- коэффициент прироста активного ила, а=0,5 [12];

a_t = 26.8 мг/л (см. расчет вторичных отстойников)

т/сут

Количество беззольного вещества осадка и активного ила, т/сут, определяется по формуле

, (61)

, (62)

где В_Г, В_Г'- гигроскопическая влажность сырого осадка и активного ила, В_Г=В_Г'=5% [12];

З_ос, З_ил- зольность сухого вещества и ила З_ос=30%; З_ил=25% [12];

т/сут

т/сут

Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м³/сут, определяется по формуле

, (63)

, (64)

где W_ос и W_ил - влажность сырого осадка и активного ила W_ос=95%, W_ил=97,5% [3];

, - плотности осадка и ила, ==1 т/м³ [12];

м³/сут

м³/сут

Расход осадков по сухому веществу, т/сут, определяется по формуле

М_сух = О_сух + И_сух, (65)

М_сух = 10.95 + 7.31 = 18.26 т/сут

Расход осадков по беззольному веществу, т/сут, определяется по формуле

М_без = О_без+И_без, (66)

М_без = 7.28+5.21=12.49 т/сут

Расход осадков по объему смеси, м³/сут, определяется по формуле

М_общ = V_ос+V_ил, (67)

М_общ = 219+292.4 = 511.4 м³/сут

Средняя влажность смеси и зольность, %, определяется по формуле

В_см=100•(1-М_сух/М_общ), (68)

В_см=100•(1-18.26/511.4)=96.43%

, (69)

Объем метантенка, м³, определяется по формуле

V=М_общ•100/Д, (70)

где Д - суточная доза загрузки осадка, Д=18,4% [3];

V=511,4•100/18,4=2779,35 м³

По типовому проекту № 902-2-228 приняты 2 метантенка с полезным объемом резервуара 1600 м³, диаметром 15 м [12].

Фактическая доза загрузки понизится, %

Д'=М_общ•100/V_факт, (71)

где V_факт -объем метантенка фактический, м³, V_факт=3200 м³

Д' = 511,4•100/3200 = 15,98%

Выход газа, м³/кг, определяется по формуле

У' = (а-К_r•Д')/100, (72)

где а- предел сбраживания осадка, %, определяется по формуле

а = (а_о•О_без+а_и•И_без)/М_без, (73)

где а_о и а_и- пределы распада осадка и ила, а_о=53%, а_и = 44% [3];

а = (53•7,28+44•5,21)/12,49 = 49,25%

К_r- коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания, К_r=0,21 [3];

У'=(49,25-0,21•15,98)/100=0,46 м³/кг

Суммарный выход газа, м³/сут, определяется по формуле

Г= У'•М_без•1000, (74)

Г=0,46•12,49•1000=5745,4 м³/сут

Объем газгольдеров, м³, определяется по формуле

V_Г=(Г•t)/24, (75)

где t- время выхода газа, t=2 ч [3];

V_Г=(5745,4·2)/24=472,8 м³

По типовому проекту № 7-07-03/66 принят 2 газгольдера объемом 600 м³ [10].

Расчет иловых площадок

Площадь иловых площадок, га, определяется по формуле

, (76)

где q_год- годовая загрузка на иловые площадки, q_год=0,8 м³/м² [3];

К₅- климатический коэффициент, К₅=1,0 [3];

га

Площадь, требуемая на намораживание, га

, (77)

где t_нам - период намораживания, t_нам=110 сут [3];

- коэффициент зимней фильтрации, =0,45 для супеси [3];

h_нам - высота слоя намораживания, h_нам=1,2 м [3];

h_з.ос. - высота слоя зимних осадков [1], h_з.ос.=50 см

p - плотность льда, р=0,9 т/м³

га

Общая площадь площадок, га, определяется по формуле

F_общ=К•F_расч•К', (78)

где К- коэффициент, учитывающий площадь валиков, К=1 [3];

F_расч- расчетная площадь, га, F_расч=23,33 га;

К'- коэффициент, К'=1,2 т.к. F_расч= F_, [3];

F_общ = 1,2•23,86•1=28 га

Число карт, определяется по формуле

N_к=F_общ/F_к>4, (79)

где F_к- площадь одной карты, га F_к=2га;

N_к=28/2=14

5.3 Обеззараживание очищенных сточных вод

Принимаем дозу хлора для обеззараживания очищенных сточных вод Д_хл = 3 мг/л, так как осуществляется полная биологическая очистка [3].

Расход хлора за один час, q_хл, кг/ч, составит

q•Д, (80)

2111,7•3 = 6335,1 г/ч

К проектированию принимаем два рабочих вакуум - хлоратора серии «Адванс» с максимальной производительностью каждого 4000 г/ч и один резервных [2]. Тип хлоратора номер 270, с установкой на бочку, ротаметр 76 мм [13].

На каждой бочке имеется по два клапана. При эксплуатации бочка должна располагаться таким образом, чтобы клапаны располагались вертикально. Тогда верхний клапан выпускает газ, а нижний жидкость. Хлоратор устанавливается на верхней, газовый клапан посредством адаптера, снабженного электрическим нагревом. Выходное отверстие клапана должно быть правого или левого исполнения.

Хлорная вода для дезинфекции сточной воды подается в смеситель. Принимаем смеситель типа "лоток Паршаля" с горловиной шириной 1 м [10]. Смеситель типа "лоток Паршаля" состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба.

Конструктивная схема смесителя «лоток Паршаля» и его геометрические размеры приведены на рисунке 9 и в таблице 6.

Рисунок 9 - Схема смесителя "лоток Паршаля"

1- подводящий лоток;

2- переход;

3- трубопровод хлорной воды;

4- подводящий раструб;

5- горловина;

6- отводящий раструб;

7 - отводящий лоток;

8 - створ полного смешения.

Таблица 6

Геометрические размеры выбранного смесителя типа "лоток Паршаля", м

Объем резервуаров, V_{к. р.}, м³, определяется по формуле

V_{к. р} = (q_{. час}•Т) / 60, (81)

где Т - продолжительность контакта хлора со сточной водой, Т = 30 мин [3]

V_{к. р} = (211,1 • 30) / 60 = 1055,9

При скорости движения сточных вод в контактных резервуарах V = 10 мм/с [3] длина резервуара, L, м, определяется по формуле

L =(V•Т•60)/1000, (82)

L = (10•30•60) / 1000 = 18 м

Площадь поперечного сечения, щ, м², определяется по формуле

щ = V_{к. р} / L, (83)

щ = 1055,9 / 18 = 58,66 м²

При глубине Н = 2,8 м [12], и ширине каждой секции b = 6 м [12], число секций, n, определяется по формуле

n = щ / (b•Н), (84)

n = 58.66 /(6•2,8) = 3,49 ? 4

Принимаем 4 секции в контактных резервуарах.

Фактическая продолжительность контакта воды с хлором, Т, час, составит

Т = n•b•H•L/Q_{ср. час.}, (85)

Т = 4•6•2,8•18 / 2111,7= 0,57 ч >0,5 ч - условие выполняется.

5.4 Выпуск очищенных сточных вод в водоем

Для выпуска сточных вод в водоемы применяют два типа выпусков: русловые и береговые.

Строительная стоимость береговых выпусков ниже стоимости русловых. Однако в створе выпуска достигается незначительное первоначальное смешение потоков, и, следовательно, на практике они могут быть применены только для спуска стоков с концентрацией загрязнений. Не влияющих на санитарное состояние водоема.

Русловые выпуски располагаются на определенном расстоянии от берега. Эти выпуски подразделяются на сосредоточенные, рассеивающие и энжекторные. Русловые выпуски дают лучшее смешение потоков, поэтому для сброса сточных вод в реку проектируются рассеивающие выпуски.

Схема руслового рассеивающего выпуска приведена на рисунке 10.

Рисунок 10 - Рассеивающий русловой выпуск сточных вод в реку. Общая схема

1 - береговой колодец выпуска;

2 - решетка;

3 - береговой трубопровод;

4 - трубопровод выпуска.

6. Мероприятия по рациональному использованию воды и охране водных ресурсов

В данном курсовом проекте разработаны мероприятия по защите и охране окружающей среды, включающие защиту и охрану водоёмов, почвы и воздуха.

В проекте для защиты и охраны водоёмов от загрязнения предусмотрены следующие мероприятия:

1) город полностью благоустроен канализирован, все наружные водоотводящие сети и коллекторы рассчитаны на приём максимального количества расхода во избежание затопления территории города стоками;

2) в насосных станциях перекачки стоков предусмотрены необходимые мероприятия по обеспечению бесперебойной откачки непрерывно поступающих стоков (резервные решётки, резервные насосные агрегаты, автоматическая работа, двойное электроснабжение станции от двух независимых источников);

3) очистные сооружения и главная канализационная насосная станция расположены с соблюдением санитарно-защитной зоны;

4) сточные воды подвергаются полной биологической очистке в аэротенках

5) перед выпуском в водоём сточные воды после биологической очистки подвергаются обеззараживанию на ультрафиолетовой установке;

6) смесь осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила после уплотнения сбраживается в метантенках, с термофильным режимом сбраживания, и обезвоживается на иловых площадках, подсушенный осадок может использоваться в качестве удобрения в сельском хозяйстве;

7) песок, задержанный в песколовках, подсушивается на песковых площадках;

8) при проектировании технологических процессов предусматривается доведение стоков путем их очистки до такой степени, чтобы после смешения с речной водой их концентрации не превышали предельно - допустимых норм

Для защиты и охраны почвы и подземного потока воды в проекте предусматриваются следующие мероприятия;

1) дренажные воды с песковых и иловых площадок собираются дренажной системой и насосной станцией перекачки подаются в « голову » очистных сооружений на очистку;

2) на площадке очистных сооружений предусмотрено система питьевого водоснабжения с подключением двумя нитками к городскому водопроводу и система бытовой канализации с подачей стоков в « голову » очистных сооружений на очистку;

3) все канализационные колодцы и лотки выполняются из гидротехнического бетона с железнением и тщательной затиркой, во избежание утечек, стоков.

Заключение

В данном проекте были спроектированы водоотводящие сети города, расположенного в Костромской области. Были определены расчетные расходы сточных вод от жилой застройки и промышленного предприятия, составлен профиль трубопровода. Спроектирована насосная станция, в которой были определены диаметры всасывающих и напорных трубопроводов, подобраны марки насосов, определена емкость приемного резервуара. Были спроектированы очистные сооружения.

В очистных сооружениях сточная вода прошла механическую, полную биологическую очистку и обеззараживание. Выпуск очищенных сточных вод в водоем был выполнен в соответствии с санитарными требованиями.

Список использованных источников

1. СНиП 23-01-99 Строительная климатология - Москва.: Стройиздат, 2000. - 57с.

2. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 128 с.

3. СНиП. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР.М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986 - 72 с.

4. СНиП 2.04.01.- 85* Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: Стройиздат, 1986. - 55 с.

5. Фёдоров Н.Ф. Канализационные сети. - М.: Стройиздат, 1985. - 223 с., ил.

6. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле академика М.П. Павловского: Справочное пособие - 5 изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 152 с., ил.

7. Зацепин М.В. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений - М.: Стройиздат, 1986. - 152 с., ил.

8. Карелин А.Н., Минаев Н.В. Насосы и насосные станции - М.: Сторйиздат, 1986. - 123 с.

9. Каталог оборудования. Выпуск 1. Раздел 1,2. Насосы для загрязненных сточных вод. - М.: ЦНИИЭП инженерного оборудования, 2001. - 134 с.

10. Справочник проектировщика. Канализация населённых мест и промышленных предприятий (под редакцией В.Н. Самохина) - М.: Стройиздат, 1981. - 693 с.

11. Правила охраны поверхностных вод (типовое приложение) - Москва,1981. -639 с.

12. Ласков Ю.М. и др. Примеры расчетов канализационных сооружений - М.: Стройиздат, 1987. - 255 с.

13. Паспорт на основные типы дозаторов хлор-газа серии “Адванс” - М.: Стройиздат, 2001. - 113 с.

14. Воронов Ю.В., Алексеев Е.В. Водоотведение: Учебник. М.: ИНФРА - М, 2007 - 415 с.

15. Очистка сточных вод (примеры расчетов). - М.П. Лапицкая и др. - Мн.: Выш. Школа, 2007 - 255 с., ил.

16. Яковлев С.В. и др. Канализация - М.: Стройиздат, 1979. - 631 с.

Размещено на Allbest.ru