Разработка технологической схемы очистки сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект на тему «Разработка технологической схемы очистки сточных вод»

Техническое задание

Задание. На городские очистные канализационные сооружения поступает смесь бытовых и производственных сточных вод. Система канализации - раздельная.

Определить:

1) пропускную способность очистных канализационных сооружений: Qср.сут, Qср.ч, qср, Qмакс.сут, Qмакс.ч, qмакс, Qмин.ч, qмин;

2) концентрации загрязнений bобщ, Lобщ, Cобщ, Kобщ в суммарном стоке бытовых и производственных сточных вод, поступающих на городские очистные канализационные сооружения;

3) приведенное население города по взвешенным веществам Nbпр и биохимической потребности в кислороде NLпр;

4) необходимую степень очистки сточных вод, поступающих на городские очистные канализационные сооружения до выпуска их в водоем: зb, зC, зK, зO, зL, Дn, Дt, ДKc.

Исходные данные

1. Параметры бытовых сточных вод

Расчетное население города N = 13500 чел. Канализируемый объект расположен в средней полосе Российской Федерации, для которой: норма среднесуточного водоотведения на одного жителя составляет n = 415 л/сут; количество взвешенных веществ в бытовых сточных водах на одного жителя b'б = 255 г/сут (размеры d = 10-1…103 мкм); биохимическая потребность в кислороде полная в бытовых сточных водах на одного жителя L'б = 250,5 г/сут; содержание сульфата натрия в бытовых сточных водах C'б = 300 г/м3; содержание синтетических поверхностно-активных веществ в бытовых сточных водах на одного жителя К'б = 5,5 г/сут. Коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод Kбсут = 1,15. Количество отбросов в бытовых сточных водах на одного жителя аб = 8 л/(чел•год), плотность отбросов сб = 1750 кг/м3.

2. Параметры производственных сточных вод

Производственные сточные воды содержат взвешенных веществ bп = 485 г/м3 (размеры d = 10-1…103 мкм), сульфата натрия Cп = 780 г/м3, синтетических поверхностно-активных веществ Кп = 97,5 г/м3 и имеют биохимическую потребность в кислороде полную Lп = 445 г/м3. Коэффициент неравномерности притока производственных сточных вод Кпсут = 1,1.

Суточный приток сточных вод от предприятий по совмещенному почасовому графику представлен в таблице:

Таблица 1

Часы суток	Приток, м3	Часы суток	Приток, м3	Часы суток	Приток, м3
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8	80 10 80 180 60 60 40 50	8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16	50 150 100 50 30 100 80 180	16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24	200 20 100 190 80 80 80 70
III смена		I смена		II смена
				Итого	Qпр, м3/сут

3. Параметры смеси бытовых и производственных сточных вод, подаваемых на очистку

Температура сточных вод в летнее время t = 25 0С; кислотность сточных вод Кс = 55 мл нормального раствора щелочи на каждый литр сточных вод; сточные воды имеют бурую окраску, исчезающую в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:3 (то есть nо = 3); запах фенольный, исчезающий в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:7 (то есть nз = 7); привкус горьковатый, исчезающий в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:9 (то есть nп = 9). Константа скорости потребления кислорода смесью сточных вод и воды водоема при нормальных условиях (20 0С) равна К1(20) = 0,15. Сточные воды содержат азотную кислоту. Реаэрации нет. Химическая потребность в кислороде (взболт.) смеси сточных вод Y = 480 г/м3.

4. Параметры водоема, принимающего очищенные сточные воды с очистных сооружений

Водоем относится к водному объекту хозяйственно-питьевого водоснабжения и является равнинной рекой. Содержание в воде водоема до спуска сточных вод: взвешенных веществ bр = 2,18 г/м3; сульфата натрия Cр = 0,81 г/м3; синтетических поверхностно-активных веществ Кр = 0,023 г/м3; растворенного кислорода Ор = 0,65 г/м3; биохимическая потребность в кислороде полная Lр = 0,35 г/м3; щелочность воды водоема Вр = 4,5 мл нормального раствора кислоты на каждый литр воды водоема; реакция воды водоема рНр = 7,5; средняя температура воды в водоеме летом tр = 25 0С; предельно-допустимое содержание синтетических поверхностно-активных веществ Кпр.доп. = 0,2 г/м3; химическая потребность в кислороде (взболт.) Yр = 20,8 г/м3.

Вблизи канализируемого объекта нет сельскохозяйственных угодий, нуждающихся в орошении. Наименьший среднемесячный расход воды водоема в год 95%-ной обеспеченности по данным гидрометеослужбы Q = 8 м3/с, средняя скорость течения воды на расчетном участке водоема хср = 0,5 м/с, средняя глубина водоема на расчетном участке Нср = 1,25 м.

Расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа смешения по фарватеру по течению l = 12050 м; расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа смешения по прямой Lпр = 9050 м. Выпуск сточных вод производится у берега водоема, поэтому коэффициент выпуска о = 1,01.

Для спуска сточных вод применяется рассеивающий фильтрующий струйный выпуск конструкции К.В. Иванова, для которого коэффициент сближения расчетного створа смешения со створом выпуска равен щ = 1,93.

Аннотация

Курсовой проект на тему «Разработка технологической схемы очистки сточных вод» выполнен в 2012 году.

Курсовой проект посвящен разработке технологической схемы очистки смеси бытовых и производственных сточных вод непрерывного действия.

Произведены расчеты: приемной камеры, решеток, смесителя, камеры хлопьеобразования, вертикального отстойника, контактного осветлителя, электролизера.

Все расчеты производились с помощью калькулятора.

Пояснительная записка выполнялась с помощью MS Word.

Графическая часть выполнена с помощью прикладной программы Auto CAD 2002.

Нормативные ссылки

ГОСТ 2.104-68-ЕСКД. - Основные надписи;

ГОСТ 2.105-96-ЕСКД. - Общие требования к текстовым документам;

ГОСТ 2.106-96-ЕСКД. - Текстовые документы;

ГОСТ 2.201-80-ЕСКД. - Обозначения изделий и конструкторских документов;

ГОСТ 2.301-68-ЕСКД. - Форматы;

ГОСТ 2.304-81-ЕСКД. - Шрифты чертежные;

ГОСТ 3.1105-84-ЕСТД. - Форма и правила оформления документов общего назна- чения;

ГОСТ 3.1201 -ЕСТД. - Система обозначения технологических документов;

ГОСТ 14.202-73 - Правила выбора показателей технологичности конструкций изделия;

ГОСТ 14.312-74 - Основные формы организации технологических процессов;

ГОСТ 14.313-74 - Этапы, содержание и последовательность работы при автоматизированном проектировании технологических процессов.

Введение

Под окружающей нас средой понимается совокупность «чистой» природы и среды, созданной человеком, - распаханные поля, искусственные сады и парки, осушенные болота, крупные города с особым тепловым режимом, микроклиматом, водоснабжением, большим оборотом различных органических и неорганических веществ и т.д. [1, с. 6].

Научно-технический прогресс и связанные с ним грандиозные масштабы производственной деятельности человека привели к большим позитивным преобразованиям в мире - созданию мощного промышленного и сельскохозяйственного потенциала, широкому развитию всех видов транспорта и т.д. Вместе с тем резко ухудшилось состояние окружающей среды. Загрязнение атмосферы, водоемов и почвы твердыми, жидкими и газообразными отходами достигает угрожающих размеров, происходит истощение невозобновляемых природных ресурсов - в первую очередь полезных ископаемых и пресной воды. Дальнейшее ухудшение состояния экосферы может привести к далеко идущим отрицательным последствиям для человечества. Поэтому охрана природы, защита ее от загрязнений стала одной из важнейших глобальных проблем [1, с. 6].

Загрязнения, поступающие в атмосферу, с осадками возвращаются на Землю и попадают в водоемы и почву. Сточными водами предприятий промышленности и агропромышленного комплекса загрязняют реки, озера и моря. В них попадают отходы, содержащие соли различных металлов, удобрения, пестициды, моющие средства, масла и нефтепродукты, радиоактивные вещества и др. Считается, что в водоемы попадает свыше 500 тыс. различных веществ. [2, с. 346]

В производстве образуются различные категории сточных вод. Сточная вода - это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые или хозяйственно-фекальные, атмосферные и промышленные [1, с. 191].

Хозяйственно-бытовые воды - это стоки душевых, бань, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат примеси, из которых примерно 58% органических веществ и 42% минеральных. Атмосферные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территории предприятий. Они загрязняются органическими и минеральными веществами [1, с. 191].

Промышленные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья. В технологических процессах источниками сточных вод являются:

1) воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакции);

2) воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессе переработки;

3) промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования;

4) маточные водные растворы;

5) водные экстракты и абсорбенты;

6) воды охлаждения;

7) другие сточные воды: воды с вакуум-насосов, конденсаторов смешения, систем гидрозолоудаления, после мытья тары, оборудования и помещений. Количество и состав сточных вод зависит от производства[1, с. 191].

Имеется несколько путей уменьшения количества загрязненных сточных вод, среди них следующие: 1) разработка и внедрение безводных технологических процессов; 2) усовершенствование существующих процессов; 3) разработка и внедрение совершенного оборудования; 4) внедрение аппаратов воздушного охлаждения; 5) повторное использование очищенных сточных вод в оборотных и замкнутых системах [1, с. 193].

Но в процессах очистки сточной воды в первичных отстойниках, ионообменных фильтрах образуются большие массы осадков, которые необходимо утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы.

1. Описание процесса образования отходов

В городах и других населенных пунктах образуются загрязнения различного характера, связанные с повседневной деятельностью человека. К таким загрязнениям относятся физиологические отбросы человека и животных, а также загрязненные воды бань, прачечных, ванн, душей, от мытья продуктов питания, посуды, помещений, улиц и др. В большом количестве образуются загрязнения и на промышленных предприятиях. Это получающиеся в результате технологических процессов отбросы и отходы, разбавленные в той или иной степени водой.

Вода, которая была использована для различных нужд и получила при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства, называется сточной жидкостью.

Содержащиеся в сточной жидкости органические загрязнения могут загнивать, при этом они служат благоприятной средой для развития микроорганизмов, в том числе патогенных, т. е. таких, которые вызывают инфекционные заболевания.

Различные химические соединения, присутствующие в сточной жидкости (нефтепродукты, жиры, масла, смолы, ядовитые вещества), способны убить все живое на земле и в водоемах. Накопление сточной жидкости на поверхности и в глубине почвы, а также в водоемах вызывает загрязнение окружающей среды, исключает возможность использования водоемов для хозяйственных целей и является причиной возникновения инфекционных заболеваний.

В зависимости от происхождения сточные воды разделяют на бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и атмосферные.

Бытовые сточные воды по природе загрязнения делятся на фекальные, поступающие из уборных и загрязненные в основном физиологическими отбросами, и хозяйственные, поступающие из раковин, ванн, трапов, а также из бань, прачечных, душей, после мытья помещений и др.

Бытовые сточные воды более или менее однообразны по составу. В основном в них содержатся органические загрязнения в нерастворенном и растворенном состоянии. Концентрация загрязнений зависит от степени разбавления их водопроводной водой, т. е. от нормы водопотребления.

Производственные сточные воды образуются в результате загрязнения водопроводной воды в процессе использования ее в производстве. Производственные сточные воды делятся на загрязненные и условно-чистые.

Состав и концентрация загрязнений производственных сточных вод весьма разнообразны, так как они зависят от характера производства, выпускаемой продукции и особенностей технологического процесса. Некоторые производства дают несколько видов сточных вод с различными составом и концентрацией загрязнений. Загрязненные производственные сточные воды могут быть подразделены на содержащие в основном органические загрязнения и содержащие в основном минеральные загрязнения. Условно-чистые воды, в которых содержится весьма малое количество загрязнений, можно спускать в водоем без очистки.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения дождей и таяния снегов и делятся соответственно на дождевые и талые. Отвод и обезвреживание атмосферных вод также входят в задачу канализации.

Атмосферные сточные воды содержат преимущественно минеральные загрязнения и в меньшем количестве органические. Атмосферные сточные воды, образующиеся на территориях промышленных предприятий, содержат отходы и отбросы соответствующих производств. Для атмосферных сточных вод характерна большая неравномерность поступления в канализацию. В сухую погоду они совсем отсутствуют, а в период сильных ливней их количество бывает весьма значительным.

Поддержание санитарного благополучия городов и других населенных пунктов, а также промышленных предприятий возможно только при своевременном удалении с занимаемой ими территории сточных вод с последующей их очисткой и обеззараживанием [1, с. 126].

2. Характеристика отходов

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы, загрязненные веществами, которые могут находиться во всех состояниях - растворенном, коллоидном и нерастворенном. Загрязнения сточных вод могут быть минеральными и органическими. К минеральным загрязнениям относятся песок, глина, шлак, бой стекла, растворы минеральных солей, кислот и щелочей. Органические загрязнения бывают растительного происхождения (остатки плодов, овощей, растений, бумага, растительные масла и пр.) и животного (физиологические выделения людей и животных, остатки тканей живых организмов, органические кислоты, различные бактерии, в том числе и болезнетворные, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли так называемые бактериальные и биологические загрязнения). В бытовых сточных водах содержатся такие болезнетворные (патогенные) бактерии, как возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы, а также яйца гельминтов (глистов), поступающие в сточные воды с физиологическими выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах.

Степень загрязнения сточных вод характеризуется содержанием в них взвешенных и оседающих веществ, их биохимической и химической потребностью в кислороде, содержанием в них отдельных химических элементов и соединений, их активной реакцией. [2, с. 165].

Промышленные и бытовые сточные воды содержат взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие, образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов [1, с. 197].

Степень загрязнения сточных вод органическими веществами, содержащимися в них в растворенном виде, а также в виде неоседающих веществ и коллоидов, оценивают их биохимической потребностью в кислороде (БПК) это количество кислорода, необходимого для окисления этих веществ аэробными бактериями в процессеих жизнедеятельности. Окисление органических веществ происходит до полной их минерализации [2, с. 168].

СПАВ представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны адсорбироваться на поверхностях раздела фаз и понижать вследствие этого их поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В зависимости от свойств, проявляемых синтетическими поверхностно-активными веществами при растворении в воде, их делят на анионоактивные вещества (активной частью является анион), катионоактивные (активной частью молекул является катион), амфолитные и неионогенные, которые совсем не ионизируются.

Анионоактивные поверхностно-активные вещества в водном растворе ионизируются с образованием отрицательно заряженных органических ионов. Из анионоактивных СПАВ широкое применение шашли соли сернокислых эфиров (сульфаты) и соли сульфокислот (сульфонаты). Радикал R может быть алкильным, алкиларильным, алкилнафтильным, иметь двойные связи и функциональные группы.

Катионоактивные СПАВ вещества, которые ионизируются в водном растворе с образованием положительно заряженных органических ионов. К ним относятся четвертичные аммониевые соли, состоящие из углеводородного радикала с прямой цепью, содержащей 12-18 атомов углерода; метильного, этильного или бензильного радикала; хлора, брома, йода или остатка метил- или этилсульфата.

Амфолитные СПАВ ионизируются в водном растворе различным образом в зависимости от условий среды: в кислом растворе проявляют катионоактивные свойства, а в щелочном анионоактивные.

Неионогенные СПАВ представляют собой высокомолекулярные соединения, которые в водном растворе не образуют ионов.

В водные объекты СПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (текстильная, нефтяная, химическая промышленность, производство синтетических каучуков), а также со стоком с сельскохозяйственных угодий (входят в состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов в качестве эмульгаторов).

3. Существующие состояние технологического объекта

Исходными данными в курсовой работе являются следующие. Город, расположенный в средней полосе Российской Федерации. В пределах населенного пункта расположены промышленные предприятия. В результате на городские очистные канализационные сооружения поступает смесь бытовых и производственных сточных вод, содержащая взвешенные вещества, Спав концентрациях, превышающих допустимые для сброса в водоем. Но при этом технологической схемы очистки сточных вод не существует. Моя задача ее разработать.

На городские очистные канализационные сооружения поступает смесь сточных вод разных категорий.

Бытовые сточные воды образуются от населенного пункта, расположенного рядом с очистными сооружениями. В бытовых сточных водах содержатся взвешенные вещества, синтетические поверхностно-активные вещества, имеют повышенную БПК.

Производственные сточные воды содержат взвешенные вещества, синтетические поверхностно-активные вещества, имеют повышенную БПК.

Смесь бытовых и производственных сточных вод, подаваемых на очистку, имеет бурую окраску, фенольный запах, горьковатый привкус. Сточные воды содержат азотную кислоту.

Вблизи канализируемого объекта нет сельскохозяйственных угодий, нуждающихся в орошении. Водоем, принимающий очищенные сточные воды с очистных сооружений, относится к водному объекту хозяйственно-питьевого водоснабжения и является равнинной рекой.

4. Обзор литературы

При написании курсовой работы использовались различные литературные источники:

В книге Родионова А.И., Клушина В.Н. «Техника защиты окружающей среды» [1] рассмотрены методы защиты атмосферы, гидросферы, литосферы от промышленных загрязнений. Также говорится об общих проблемах защиты окружающей среды, технических мерах по ее защите. Описаны способы удаления из сточных вод различных загрязнителей, приведены конструкции аппаратов; разобраны механические, физико-химические, химические, биохимические методы очистки сточных вод.

В книге Калицуна В. И.. «Основы водоснабжения и канализации» [2] приведены системы и схемы водоснабжения и канализации. Рассмотрены схемы, устройство и оборудование водопроводных и канализационных сетей. Кратко описаны принципы работы, расчет и конструкции сооружений, применяемых для очистки природных и сточных вод.

В книге Карюхиной Т.А., Чурбановой И.Н. «Контроль качества воды» [3] приводится классификация сточных вод, виды загрязнений. Разобрано понятие о санитарно-химическом анализе, его основные показатели. Также говорится о контроле различных процессов очистки сточных вод.

В книге Лапицкой М.П., Зуевой Л.И. и Кулешовой Л.В. «Очистка сточных вод (примеры расчетов)» [4] затрагиваются вопросы, касающиеся общих сведений об определении расчетных параметров очистной станции, необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам, по БПК полной смеси сточных вод и воды водоема, по растворенному в воде водоема кислороду; по органолептическому показателю вредности, по температуре воды водоема, по необходимой степени разбавления сточных вод по окраске, запаху, привкусу. Приведены общие сведения о выборе методов очистки сточных вод и типов очистных сооружений, о показателях, определяющих состав очистных сооружений. Приводятся расчеты приемных камер, первичных отстойников, аэротенков, вторичных радиальных отстойников, установки по обеззараживанию сточных вод, смесителей, контактных резервуаров.

В книге Кожинова В.Ф. «Очистка питьевой и технической воды» [5] приведены числовые примеры расчета сооружений для очистки питьевой и технической воды, сопровождаемые необходимыми схемами и чертежами. Материал отражает современные научно-технические достижения в области очистки воды. Содержатся сведения об определении состава сооружений для очистки сточных вод и расчеты, связанные с их компоновкой. Приводятся общие сведения о реагентах, расчет устройств для приготовления и дозирования раствора реагентов; расчет смесителей и камер хлопьеобразования; расчет отстойников, скорых фильтров; расчет установок для обеззараживания воды; расчет озонирующей установки; основные данные о химизме и методах обеззараживания воды хлором, озоном и др.

В работе Проскурякова В.А. и Шмидта Л.И. «Очистка сточных вод в химической промышленности» [6] изложены методы механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод химических производств от растворенных и нерастворенных органических и неорганических примесей. Описаны методы извлечения ценных веществ из сточных вод. Рассмотрена технология очистки сточных вод ряда производств основной химической промышленности, промышленности основного органического синтеза, термической переработки топлив, производств синтетических смол и пластических пластмасс. Приводятся конструкции отстойников, фильтров и других аппаратов очистки. Описаны теоретические основы процесса очистки сточных вод коагуляцией, влияние различных факторов на процессы гетерокоагуляционной очистки, коагулянты, применяемые для очистки. Также приведены основные технологические схемы и аппаратура для обработки воды коагуляцией и флокуляцией.

Описаны реагентные методы очистки, биологическая очистка. Рассматриваются вопросы, касающиеся закономерностей процесса биологической очистки. Говорится о микрофлоре и микрофауне активного ила. Рассмотрены конструкции аэротенков и т.д.

В работе Тимонина А.С. «Инженерно-экологический справочник» [7] изложены основные методы очистки воздушного и водного бассейнов и литосферы от вредного влияния промышленных газовых выбросов, сточных вод и твердых отходов в теплоэнергетике, нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической промышленности, черной и цветной металлургии и многих других отраслях производства, оказывающих значительное влияние на состояние окружающей среды. Глубоко проанализированы основные технологические решения по очистке газовых выбросов, сточных вод, утилизации твердых отходов в выше перечисленных отраслях производства. Приведены данные о ПДК веществ. Приведено типовое и оригинальное оборудование защиты воздушного и водного бассейнов и литосферы от влияния вредных выбросов, даны методы его расчета и выбора, приведены многочисленные примеры расчета данного оборудования.

В книге Тимонина «Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования» [8] изложены основы конструирования и расчеты общетехнологического и природоохранного оборудования для различных отраслей народного хозяйства. В нем приведены сведения об основных конструкционных материалах и их сортаменте. Рассмотрены основные нормализированные и типовые элементы и узлы технологического и природоохранного оборудования. В справочнике приведены: основное типовое общетехнологическое оборудование, типовая трубопроводная арматура, насосы, вентиляторы, газо- и воздуходувки общепромышленного применения.

В работе Кульского Л.А., Булава М.Н., Смирнова Г.И. «Проектирование и расчет очистных сооружений» [9] описаны: проектирование и расчет очистных сооружений для удаления гетерофазных примесей воды (осветление, обесцвечивание, обеззараживание воды); оборудование для приготовления растворов реагентов; примеры расчета реагентных баков. Говорится о назначении и типах смесительных устройств, приводятся примеры их расчета. Описаны камеры хлопьеобразования и отстойники, скорые фильтры, пример расчета фильтров, контактных осветлителей. Описаны теоретические основы процесса обеззараживания воды, классификация и характеристика методов обеззараживания воды, примеры расчета установок для обеззараживания воды и т.д.

В книге Гудкова А.Г. «Механическая очистка сточных вод» рассмотрены вопросы проектирования и расчета основных сооружений механической очистки бытовых, производственных и атмосферных сточных вод.

5. Описание технологического процесса очистки сточных вод

5.1 Определение общих параметров сточных вод

5.1.1 Определение пропускной способности очистных

канализационных сооружений: Q_ср.сут., Q_ср.ч, q_ср, Q_{макс. сут} , Q_{макс. ч.}, q_макс , Q_{мин. ч} , q_мин

Средний суточный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод определяется по формуле[ 11, c.6 ]:

Q_ср.сут = Q^б_ср.сут + Q^п_ср.сут , (1)

где Q^б_ср.сут средний суточный расход бытовых сточных вод от населения, м³/сут;

Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод, м³/сут.

Средний суточный расход бытовых сточных вод от населения определяется по формуле [11, c.6]:

Q^б_ср.сут=, (2)

где n - норма среднесуточного водоотведения на одного жителя составляет, л/сут;

N расчетное население города, чел.

n = 415 л/сут, N=13500 чел. (из технического задания).

Тогда

Q^б_ср.сут==5602,5 м³/сут. Средний суточный расход производственных сточных вод определяется по формуле[11]:

Q^п_ср.сут=Q_пр, (3)

где Q_пр суммарный суточный приток сточных вод от предприятий по совмещенному почасовому графику, м³/сут (определяется по табл.1).

Q_пр = 3030 м³/сут (по табл.1).

Тогда

Q^п_ср.сут= 3030м³/сут .

Получим по формуле (1) средний суточный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод:

Q_ср.сут = 5602,5+3030 = 8632,5м³/сут.

Средний суммарный часовой расход в сутки среднего водоотведения определяется по формуле[11, c.7]:

Q_ср.ч = Q^б_ср.ч + Q^п_ср.ч, (4)

где Q^б_ср.ч средний часовой расход в сутки бытовых сточных вод от населения, м³/ч;

Q^п_ср.ч средний часовой расход в сутки производственных сточных вод, м³/ч.

Средний часовой расход бытовых сточных вод от населения определяется по формуле[11. c,7]

Q^б_ср.ч=, (5)

где Q^б_ср.сут средний суточный расход бытовых сточных вод от населения, м³/сут.

Тогда

Q^б_ср.ч=233,44м³/ч.

Средний часовой расход производственных сточных вод определяется по формуле[11, c.8]

Q^п_ср.ч=, (6)

где Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод, м³/сут.

Тогда

Q^п_ср.ч=126,25м³/ч.

Получим по формуле (4) средний часовой суммарный расход бытовых и производственных сточных вод:

Q_ср.ч=233,44 + 126,25=359,69 м³/ч.

Средний суммарный секундный расход в сутки среднего водоотведения определяется по формуле[11, c.8]:

q_ср = q^б_ср + q^п_ср, (7)

где q^б_ср средний секундный расход в сутки бытовых сточных вод от населения, м³/с;

q^п_ср средний секундный расход в сутки производственных сточных вод, м³/с.

Средний секундный расход бытовых сточных вод от населения определяется по формуле[11, c.8]:

q^б_ср =, (8)

где Qбср.ч средний часовой расход бытовых сточных вод от населения, м3/ч.

Тогда

q^б_ср =0,065м³/с.

Средний секундный расход производственных сточных вод определяется по формуле[11,c.9]:

q^п_ср =, (9)

Тогда

q^п_ср=0,035 м³/с.

Получим по формуле (6) средний секундный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод:

q_ср=0,065 + 0,035=0,1 м³/с.

Максимальный суммарный суточный расход бытовых и производственных сточных вод определяется по формуле [11, c.14]:

Q_{макс. сут} = Q^б_{макс. сут} +Q^п_{макс. сут}, (10)

где Q^б_{макс.сут} максимальный суточный расход бытовых сточных вод от населения, м³/сут;

Q^п_{макс.сут} максимальный суточный расход производственных сточных вод, м³/сут.

Максимальный суточный расход бытовых сточных вод от населения определяется по формуле [11, c.9]:

Q^б_{макс. сут}= k^б_сут ·Q^б_ср.сут , (11)

где k^б_сут коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод, k^б_сут=1,15 (из технического задания);

Q^б_ср.сут средний суточный расход бытовых сточных вод от населения, м³/сут.

Тогда

Q^б_{макс. сут}=1,15 ·5602,5=6442,86 м³/сут.

Максимальный суточный расход производственных сточных вод определяется по формуле [11, c.9]:

Q^п_{макс. сут} = k^п_сут ·Q^п_ср.сут , (12)

где k^п_сут коэффициент неравномерности притока производственных сточных вод, k^б_сут=1,1 (из технического задания);

Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод от населения, м³/сут.

Тогда

Q^п_{макс. сут}=1,1 ·3030=3333 м³/сут.

Получим по формуле (10) максимальный суммарный суточный расход бытовых и производственных сточных вод:

Q_{макс. сут}=6442,86 + 3333=9775,86 м³/сут.

Максимальный суммарный часовой расход сточных вод из-за возможного не совпадения максимальных часовых расходов бытовых и производственных сточных вод определяют по таблице притока сточных вод по часам суток (табл.2).

Таблица 2 Приток сточных вод по часам суток

Часы суток	Приток бытовых сточных вод от населения	Приток сточных вод от промышленных предприятий, Qпi, м3/ч	Суммарный приток сточных вод
	Процент средне суточного расхода Pбi, %	Абсолютное значение , м3/ч		Абсолютное значение Qi= Qбi+ Qпi, м3/ч	Проценты суточного расхода
0-1	1,34	75,05	120	195,05	2,26
1-2	1,34	75,05	100	175,05	2,03
2-3	1,34	75,05	140	215,05	2,49
3-4	1,34	75,05	120	195,05	2,26
4-5	1,34	75,05	130	205,05	2,38
5-6	3,57	199,95	140	339,95	3,94
6-7	5,24	293,48	140	433,48	5,02
7-8	6,78	379,74	110	489,74	5,67
8-9	7,01	392,34	120	512,34	5,93
9-10	7,01	392,34	150	542,34	6,28
10-11	7,01	392,34	100	492,34	5,70
11-12	6,06	339,13	100	439,13	5,09
12-13	4,09	229,07	130	359,07	4,16
13-14	4,17	233,27	100	333,27	3,86
14-15	4,50	251,76	180	431,76	5,00
15-16	5,69	318,41	100	418,41	4,85
16-17	6,11	341,93	100	441,93	5,12
17-18	5,87	328,49	120	448,49	5,20
18-19	5,87	328,49	100	428,49	4,96
19-20	5,13	287,32	100	387,32	4,49
20-21	3,84	214,79	180	394,79	4,57
21-22	2,58	144,22	180	324,22	3,76
22-23	1,43	80,09	100	180,09	2,09
23-24	1,43	80,09	170	250,09	2,90
Итого:	100	5602,5	3030	8632,575,05	100

По таблице 2 определяем максимальный суммарный часовой расход сточных вод:

Q_{макс. ч}=542,34 м³/ч.

Максимальный суммарный секундный расход сточных вод определяется по формуле[11, c.10]:

q_макс =, (13)

где Qмакс. ч максимальный суммарный часовой расход сточных вод, м3/ч.

Тогда

Q_макс=0,151 м³/с.

По таблице 2 определяем минимальный суммарный часовой расход сточных вод:

Q_{мин. ч} =175,05м³/ч.

Минимальный суммарный секундный расход сточных вод определяется по формуле[11, c.10]:

q_мин =, (14)

где Q_{мин. ч} минимальный суммарный часовой расход сточных вод, м³/ч.

Тогда

q_мин =0,049 м³/с.

5.1.2 Определение концентраций загрязнений b_общ, L_общ, С_общ, K_о6щ в суммарном стоке бытовых и производственных сточных вод, поступающих на городские очистные канализационные сооружения

Концентрация взвешенных веществ в общем стоке сточных вод определяется по формуле [11, c. 15

, (15)

где b_б концентрация взвешенных веществ в бытовых сточных водах, г/м³;

b_п концентрация взвешенных веществ в производственных сточных водах, г/м³; Q^б_ср.сут средний суточный расход бытовых сточных вод от населения, м³/сут;

Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод, м³/сут;

Q_ср.сут средний суточный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод, м³/сут.

Концентрация взвешенных веществ в бытовых сточных водах определяется по формуле [11, c.15]:

, (16)

где b'_б количество взвешенных веществ в бытовых сточных водах на одного жителя, г/сут;

n - норма среднесуточного водоотведения на одного жителя составляет, л/сут.

b'_б=255г/сут, n=415 л/сут (из технического задания).

Тогда

=614,46 г/м³.

Получим по формуле (15) концентрацию взвешенных веществ в общем стоке сточных вод:

=569 г/м³.

Биохимическая потребность в кислороде полная (БПК_полн) в общем стоке сточных вод определяется по формуле [11, c.16]:

, (17)

где L_б БПК_полн в бытовых сточных водах, г/м³;

L_п БПК_полн в производственных сточных водах, г/м³;

Q^б_ср.сут средний суточный расход бытовых сточных вод от населения, м³/сут;

Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод, м³/сут;

Q_ср.сут средний суточный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод, м³/сут.

БПК_полн в бытовых сточных водах определяется по формуле [11, c.17]:

, (18)

где L'_б БПК_полн в бытовых сточных водах на одного жителя, г/сут;

n - норма среднесуточного водоотведения на одного жителя составляет, л/сут.

L'_б=250,5 г/сут, n=415 л/сут (из технического задания).

Тогда

=603,61 г/м³.

Получим по формуле (17) БПК_полн в общем стоке сточных вод:

=547,93 г/м³.

Содержание сульфата натрия в общем стоке сточных вод определяется по формуле[11, c.18]:

, (19)

где С_б содержание сульфата натрия в бытовых сточных водах, г/м³;

С_п содержание сульфата натрия в производственных сточных водах, г/м³;

Q^б_ср.сут средний суточный расход бытовых сточных вод от населения, м³/сут;

Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод, м³/сут;

Q_ср.сут средний суточный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод, м³/сут.

Содержание сульфата натрия в бытовых сточных водах определяется по формуле[11, c.18]:

, (20)

где С'_б содержание сульфата натрия в бытовых сточных водах на одного жителя, г/сут;

n - норма среднесуточного водоотведения на одного жителя составляет, л/сут.

С'_б=300 г/сут, n=415 л/сут (из технического задания).

Тогда

=722,89 г/м³.

Получим по формуле (19) содержание сульфата натрия в общем стоке сточных вод:

=742,94 г/м³.

Содержание СПАВ в общем стоке сточных вод определяется по формуле[11, c.19]:

, (21)

где K_б содержание СПАВ в бытовых сточных водах, г/м³;

K_п содержание СПАВ в производственных сточных водах, г/м³;

Q^б_ср.сут средний суточный расход бытовых сточных вод от населения, м³/сут;

Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод, м³/сут;

Q_ср.сут средний суточный суммарный расход бытовых и производственных сточных вод, м³/сут.

Содержание СПАВ в бытовых сточных водах определяется по формуле[11, c. 19]:

, (22)

где K'_б содержание СПАВ в бытовых сточных водах на одного жителя, г/сут;

n - норма среднесуточного водоотведения на одного жителя составляет, л/сут.

K'_б=5,5 г/сут, n=415 л/сут (из технического задания).

Тогда

=13,25 г/м³.

Получим по формуле (21) содержание СПАВ в общем стоке сточных вод:

=42,82 г/м³.

5.1.3 Определение приведенного население города по взвешенным веществам N^b_пр и биохимической потребности в кислороде N^L_пр

Приведенное население города по взвешенным веществам определяется по формуле[11, c.20]:

N^b_пр , (23)

где N расчетное население города, чел;

эквивалентное население города по взвешенным веществам, чел.

N=13500 чел. (из технического задания).

Эквивалентное население города по взвешенным веществам определяется по формуле[11, c. 20]:

, (24)

где b_п концентрация взвешенных веществ в производственных сточных водах, г/м³;

Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод, м³/сут;

b'_б количество взвешенных веществ в бытовых сточных водах на одного жителя, г/сут.

Тогда

=5763 чел.

Получим по формуле (23) приведенное население города по взвешенным веществам:

N^b_пр=13500+5763=19262 чел.

Приведенное население города по БПК_полн определяется по формуле [11,c.21]:

N^L_пр , (25)

где N расчетное население города, чел;

эквивалентное население города по БПКполн, чел.

N=110000 чел. (из технического задания).

Эквивалентное население города по БПК_полн определяется по формуле[11,c.21]:

, (26)

где L_п БПК_полн в производственных сточных водах, г/м³;

Q^п_ср.сут средний суточный расход производственных сточных вод, м³/сут;

L'_б БПК_полн в бытовых сточных водах на одного жителя, г/сут.

Тогда

=5383 чел.

Получим по формуле (25) приведенное население города по БПК_полн:

N^L_пр=13500+5383=18883чел.

5.1.4 Определение необходимой степени очистки сточных вод

Поступающих на городские очистные канализационные сооружения до выпуска их в водоем:

Необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам определяется по формуле[11, c.24]:

_, (27)

где b_общ концентрация взвешенных веществ в общем стоке сточных вод, г/м³;

b_ст предельно допустимое содержание взвешенных веществ в спускаемых водах в водоем, г/м³.

Предельно допустимое содержание взвешенных веществ в водах спускаемых в водоем определяется по формуле[11, c.24]:

_, (28)

где b допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме хозяйственно-питьевого водоснабжения после спуска сточных вод, определяемое по специальным таблицам:

b=0,25 мг/л=0,25 г/м³ .

где а коэффициент смешения сточных вод с водой водоема;

Q наименьший среднемесячный расход воды водоема в год, м³/с;

q_ср средний суммарный секундный расход в сутки среднего водоотведения, м³/с;

b_р содержание в воде водоема взвешенных веществ до спуска сточных вод, г/м³ .

Коэффициент смешения сточных вод с водой водоема определяется по формуле[11, c.22]:

_, (29)

где коэффициент, учитывающий гидравлический фактор смешения;

l расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа смешения по фарватеру по течению, м;

Q=8 м³/с, l = 12050 м(из технического задания).

Коэффициент, учитывающий гидравлический фактор смешения, определяется по формуле[11, c.23]:

, (30)

где коэффициент извилистости водоема;

Е коэффициент турбулентной диффузии для равнинных рек.

= коэффициент выпуска 1,01(из технического задания).

Коэффициент извилистости водоема определяется по формуле[11, c.23]:

, (31)

где l_пр расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа смешения по прямой, l_пр = 9050 м (из технического задания).

Тогда

=1,33.

Коэффициент турбулентной диффузии для равнинных рек определяется по формуле[11, c.23]:

, (32)

где _ср средняя скорость течения воды на расчетном участке водоема, м/с;

Н_ср средняя глубина водоема на расчетном участке,

_ср = 0,5 м/с, Н_ср = 1,25 м. (из технического задания).

Тогда

=0,003

Получим по формуле (30) коэффициент, учитывающий гидравлический фактор смешения:

=0,42.

Получим по формуле (29) коэффициент смешения сточных вод с водой водоема:

Получим по формуле (28) предельно допустимое содержание взвешенных веществ в водах спускаемых в водоем:

=40,83г/м³.

Получим по формуле (27) необходимую степень очистки сточных вод по взвешенным веществам:

=92,8%.

Необходимая степень очистки сточных вод по сульфату натрия определяется по формуле[11, c.30]:

, (33)

где С_общ концентрация сульфата натрия в общем стоке сточных вод, г/м³;

С_ст предельно допустимое содержание сульфата натрия в спускаемых водах в водоем, г/м³.

Предельно допустимое содержание сульфата натрия в спускаемых водах в водоем определяется по формуле[11, c.30]:

, (34)

где С_пр.доп допустимое увеличение содержания сульфата натрия в водоеме хозяйственно-питьевого водоснабжения после спуска сточных вод, определяемое по специальным таблицам:

С_пр.доп =500 мг/л=500 г/м³ .

а коэффициент смешения сточных вод с водой водоема;

Q наименьший среднемесячный расход воды водоема в год, м³/с;

q_ср средний суммарный секундный расход в сутки среднего водоотведения, м³/с;

С_р содержание в воде водоема сульфата натрия до спуска сточных вод, г/м³ .

Тогда

=77,175 г/м³.

Получим по формуле (33) необходимую степень очистки сточных вод по сульфату натрия:

= 89,6 %.

Необходимая степень очистки сточных вод от СПАВ определяется по формуле[11, c.30]:

, (35)

где К_общ концентрация СПАВ в общем стоке сточных вод, г/м³;

К_ст предельно допустимое содержание СПАВ в спускаемых водах в водоем, г/м³.

Предельно допустимое содержание СПАВ в спускаемых водах в водоем определяется по формуле[11, c.30,]:

, (36)

где К_пр.доп допустимое увеличение содержания СПАВ в водоеме хозяйственно-питьевого водоснабжения после спуска сточных вод:

К_пр.доп =0,2 мг/л=0,2 г/м³ (из технического задания).

К_р содержание в воде водоема СПАВ до спуска сточных вод, г/м³ .

Тогда

=27,39 г/м³.

Получим по формуле (35) необходимую степень очистки сточных вод по СПАВ:

= 36,03 %.

Степень разбавления у расчетного створа смешения определяется по формуле[11, c.31]:

, (37)

Тогда

=20,2.

Тогда n_i=14,7 > =5. Следовательно, не требуется дополнительное разбавление.

Тогда n_i=14,7 > n_з=7. Следовательно, не требуется дополнительное разбавление.

Тогда n_i=14,7 > n_п=9. Следовательно, дополнительное разбавление не требуется.

Необходимая степень очистки (степень охлаждения) сточных вод по температуре определяется по условию[11, c.31]:

t=tt_ст , (38)

Предельно допустимое повышение температуры воды в водоеме после спуска сточных вод определяется по специальным таблицам:

t_пр.доп=3°С

Предельно допустимая температура сточных вод спускаемых в водоем определяется по формуле[11, c.31]:

, (39)

Тогда

=488,8°С.

Тогда по формуле (38)

?t=25488,9 = - 463,9°С

?t=463,9°С < ?t_пр.доп=3 °С, следовательно, охлаждения не требуется.

Необходимая степень очистки (дополнительная нейтрализация) сточных вод по изменению активной реакции воды водоема (по кислотности) определяется по условию[11, c.32]:

?k_c=k_ck_{с ст} , (40)

Допустимая кислотность сбрасываемых сточных вод определяется по формуле[11, c.32]:

, (41)

Допустимое содержание кислоты, поступающей в водоем со сточными водами, определяется по формуле[11, c.33]:

, (42)

где В_р щелочность воды водоема нормального раствора кислоты на каждый литр воды водоема; В_р=4,5 мл (из технического задания).

С_р концентрация свободной углекислоты в воде водоема:

С_р=8,16pH_p+lgB_p ,

где рH_р реакция воды водоема, рH_р = 7,5(из технического задания).

Тогда

С_р=8,167,5+lg4,5=1,313 мл норм. р-ра щелочи.

По формуле (42) находим допустимое содержание кислоты, поступающей в водоем со сточными водами:

мл норм. р-ра щелочи.

По формуле (41) находим допустимую кислотность сбрасываемых сточных вод:

мл норм. р-ра щелочи.

По формуле (40) находим необходимую степень очистки сточных вод по изменению активной реакции воды водоема:

?k_c=55340,99=-285,99 мл норм. р-ра щелочи.

?k_c=-285,99, следовательно, не требуется дополнительная нейтрализация сточных вод.

Необходимая степень очистки сточных вод по растворенному в воде водоема кислороду определяется по формуле[11, c.26]:

, (43)

где L^О_ст допустимая биологическая потребность в кислороде для сточной воды в расчете на растворенный кислород, определяемая по формуле[11]:

, (44)

где О_р содержание растворенного кислорода в воде водоема до спуска сточных вод, О_р = 6,8г/м³;

L_р биохимическая потребность в кислороде полная, L_р = 0,35 г/м³.

Предельно допустимое содержание растворенного кислорода в воде водоема после спуска сточных вод определяется по специальным таблицам:

О_пр.доп= 4 мл/л= 4 г/м³.

Тогда

г/м³.

Получим по формуле (43) необходимую степень очистки сточных вод по растворенному в воде водоема кислороду:

%.

Необходимая степень очистки сточных вод по БПК_полн определяется по формуле[11, c.25]:

, (45)

Предельно допустимая БПК_полн для сточных вод, спускаемых в водоем определяется по формуле[11, c.26]:

, (46)

БПК_полн смеси сточных вод и воды водоема в месте выпуска сточных вод определяется по формуле[11, c.25]:

, (47)

Предельно допустимая БПК_полн в воде водоема после спуска сточных вод определяется по специальным таблицам:

L_пр.доп= 3 мл/л= 3 г/м³.

Константа скорости потребления кислорода смесью сточных вод и воды водоема при рабочих условиях (t_p=25єC) определяется по формуле[11, c.25]:

K_1(t) =K₁₍₂₀₎ ·1,047^tp20, (48)

Тогда

K_1(t) =0,15 ·1,047²⁵²⁰=0,189.

Продолжительность протока воды от места спуска до расчетного створа определяется по формуле[11, c.25]:

, (49)

где х_ср средняя скорость течения воды на расчетном участке водоема, х_ср = 1,0 м/с,

Тогда

суток.

Получим по формуле (47) БПК_полн смеси сточных вод и воды водоема в месте выпуска сточных вод:

г/м³.

Получим по формуле (46) предельно допустимую БПК_полн для сточных вод, спускаемых в водоем:

г/м³.

Получим по формуле (45) необходимую степень очистки сточных вод по БПК_полн:

%.

сток вода очистной канализационный

6. Обоснование выбора оборудования

Сточные воды могут подвергаться очистке механическими, химическим, физико-химическими, биологическими и термическими методами до необходимого качества.

Выбор метода очистки и конструктивное оформление процесса производятся с учетом следующих факторов: 1) санитарных и технологических требований, предъявляемых к качеству очищенных вод; 2) количества сточных вод; 3) наличия у предприятия необходимых для процесса обезвреживания энергетических и материальных ресурсов (пар, топливо, электроэнергия, реагенты), а также необходимой площади для сооружения очистных установок; 4) эффективности процессов обезвреживания.

Степень очистки сточных вод должна быть такой, чтобы качество воды в водоемах после выпуска в них сточных вод было не ниже качества воды, обусловленного требованиями «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Для удаления взвешенных частиц из сточных вод используют гидромеханические процессы (периодические и непрерывные) процеживания, отстаивания (гравитационное и центробежное), фильтрование. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и необходимой степени очистки.

Главными факторами понижения концентрации СПАВ являются процессы биохимического окисления, сорбция взвешенными веществами. С повышением содержания взвешенных веществ скорость снижения концентрации СПАВ в воде обычно повышается за счет сорбции и осаждения.