Разработка схемы физико-химической очистки сточных вод хлебозавода № 9 г. Ижевска

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Институт гражданской защиты

Кафедра инженерной защиты окружающей среды

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: "Природоохранные сооружения"

тема: "Разработка схемы физико-химической очистки сточных вод хлебозавода № 9 г. Ижевска"

Выполнил:

Студент группы ВС 320800-41

Киршина Е.И.

Хусаенова А.В.

Проверил:

Канд. техн. наук, зав. каф. ИЗОС

Дружакина.О.П.

Ижевск 2011



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Задание курсового проектирования

2. Анализ состава сточных вод

3. Предлагаемая технология очистки сточных вод

4. Расчет параметров конструкций сооружений очистки сточных вод

4.1 Усреднитель

4.2 Отстойник

4.3 Фильтр

Заключение



ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с заданием курсового проекта, необходимо применять для очистки стоков физико-химический метод. Физико-механическая очистка применяется для очистки промышленных сточных вод, водоочистке и водоподготовке нерастворенных минеральных и органических примесей. При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Механическая очистка, как правило, является предварительным реже -- окончательным этапом очистки промышленных сточных вод, водоочистке и водоподготовке.



1. Задание для курсового проектирования

очистка промышленный сточный примесь тонкодисперсный

Задание:

Разработать принципиальную схему физико-химической очистки сточных вод для хлебозавода №9 (г.Ижевск) с целью достижения показателей городской канализации, куда осуществляется сброс стока. Рассчитать параметры сооружений, входящих в состав предлагаемой схемы ФХОСВ.

Исходные данные:

1. Тип стока -- промышленно-бытовой.

2. Количество сточных вод:

- Максимальный часовой расход - 8 м³/ч.;

- Суточный расход -- 119 м³/сут.

3. Состав сточных вод и требования к очистке:

№ п/п	Наименование загрязняющего вещества	Концентрация на входе	Требование к очищенным стокам
1	АПАВ, мг/л	1,54	0,36
2	рН	6,93	6,5-9,00
3	Взвешенные вещества, мг/л	562	290
4	Железо, мг/л	7,7	1,3
5	Жиры, мг/л	100	50
6	ХПК, мгО/л	1015	237 (600*)

* Временно-допустимая концентрация загрязняющего вещества.



2. Анализ сточных вод

Сточные воды хлебозавода №9 г.Ижевска, объем которых составляет 119 м3/сут., превышают допустимые уровни по следующим показателям:

- взвешенные вещества превышают ПДК на 94%, в технологию очистки включен отстойник, производительность которого составляет 50%, остальные загрязнения удаляются в процессе фильтрования.

- анионно поверхностно-активные вещества, их концентрация превышает допустимую на 328%, достигнуть уровня очищенных стоков, можно при помощи коагуляции и отстаивания.

- железо превышает допустимый уровень в 4 раза, удаляем его при помощи фильтра.

- допустимый уровень жиров превышен в 2 раза. Жиры удаляются, на этапе предварительной обработки, а в процессе первичного отстаивания собираются сборным желобом и периодически удаляются.

- ХПК, превышено в 3 раза, достижение допустимого уровня происходит в фильтре.



3. Предлагаемая технология очистки сточных вод

Схема технологического процесса.

Технология очистки:

· Улавливание крупных загрязнителей решеткой;

· Смешивание с коагулянтом в усреднителе-смесителе и первичное осаждение загрязнений;

· Отстаивание в отстойнике с секциями тонкослойного отстаивания;

· Фильтрация в однослойном мелкозернистом фильтре с нисходящим потоком;

· Обеззараживание в ультрафиолетовой установке.

Решетки служат для улавливания из воды крупных загрязнений (тряпок, бумаги, кусков дерева и т.д.). Технологией предусмотрены неподвижные решетки с ручной очисткой, которые изготовляют из металлических стержней с зазором между ними 16 мм и устанавливают на пути движения сточного потока под углом 60⁰ к горизонту. [1]

Сточные воды поступают произвольно в течении суток, поэтому имеется необходимость в усреднителе. По количеству взвешенных веществ в воде ( более 500 мг/л) и произвольному поступлению стоков оптимальным вариантом является многоканальный усреднитель-смеситель барботажного типа прямоугольной формы с дифференцированием потока сточных вод. [1]

Коллоидные примеси зачастую представляют все те же механические загрязнения, но обладающие гораздо меньшими размерами, поэтому при очистке воды используются коагулянты. Коагулянты подаются в усреднитель дозаторами равномерно во все каналы. В качестве реагентов следует применять сернокислое окисное железо и известь в виде 10 %-ных растворов. Добавку извести в осадок следует предусматривать после введения сернокислого окисного железа.

Для предотвращения осаждения и налипания взвеси к дну усреднителя и аэрирования используется барботирование воздухом.В качестве барботеров в усреднителе используются перфорированные трубы с отверстиями диаметром 3 мм (шаг 8-16 см), располагаемыми в нижней части трубы в два ряда под углом 45° к оси трубы.

Трубы укладываются горизонтально вдоль резервуара на подставках высотой 6-10 см. Допустимое отклонение от горизонтальной укладки труб барботеров не должно превышать ± 0,015 м так, чтобы связанная с этим неравномерность подачи воздуха по длине барботера не превысила одной трети от принятой в расчете неравномерности подачи воздуха (20 % среднего расхода воздуха). [2] Интенсивность барботирования в промежуточных барботерах - до 24 м³/ч на 1 м. [1 пункт 6.46]

При очистке воды от взвеси применяются такие методы, как обычное отстаивание -- в данном случае этот метод эффективен за счет большого веса частиц загрязнителя, которые стремятся к оседанию. Предложенный двухсекционный отстойник оборудован модулями тонкослойного отстаивания, где происходит осаждение взвешенных веществ по противоточной схеме. Забор воды выше зоны отстаивания на 1,5 м. Уклон днища 50⁰. На дне отстойника накапливается осадок, который удаляется периодически насосом по трубе диаметром не менее 200мм.. Осадок обезвоживается и вывозится как ТБО на полигон. [1]

Для доочистки сточных вод используется фильтрование в фильтре с плавающей загрузкой. Используется загрузка из эластичного пенополиуретана марок 35-0,8; 40-0,8; 40-1,2 в измельченном виде (крошка с размером сторон 1-2 см). Технологические параметры фильтров после флокуляционной обработки стока принимаются следующими: высота слоя загрузки 1-1,5 м; плотность загрузки 50- 70 кг/м3; скорость фильтрования 8м/ч; эффект осветления 90-95 %; грязеемкость загрузки 50 кг/м3; потери напора в начале фильтроциклона 5-6 кПа, в конце фильтроцикла 10-20 кПа.[2]

Обработка воды ультрафиолетовым (УФ) излучением - простой, эффективный и экономичный способ обеззараживания воды, не требующий нагрева или дополнительных реагентов. УФ?установки обеспечивают надежное обеззараживание воды. Ультрафиолет как высокоточное оружие поражает именно живые клетки, не оказывая воздействие на химический состав среды. Это свойство исключительно выгодно отличает его от всех химических способов дезинфекции. Обеззараживание воды УФ излучением не требует длительного времени контакта, и после установки УФ обеззараживания вода просто подается к месту потребления. Камера обеззараживания изготовлена из пищевой нержавеющей стали. Внутри камеры располагаются бактерицидные лампы, заключенные в прочные кварцевые чехлы, которые исключают контакт УФ-лампы с водой. УФ оборудование компактно, экономично, просто и надежно в эксплуатации и обслуживании. Предлагаемые параметры стандартной УФ установки:



ОДВ-8С

Производительность, м³/час - 8

Потребляемая мощность, Вт - 340

D_У патрубка, мм - 2"

Масса, кг - 41

Габаритные размеры, м - 0,2х0,3х1,4

Оснащен УФ датчиком,

Корпус установки выполнен из марок нержавеющей стали - марки SS304



4. Расчет параметров конструкций сооружений очистки сточных вод

4.1 Расчет параметров усреднителя

В процессе очистки используется многоканальный усреднитель-смеситель барботажного типа прямоугольной формы с дифференцированием потока сточных вод. [4]

При произвольных колебаниях объем усреднителя , м³, следует определять пошаговым расчетом (методом последовательного приближения) по формуле [формула 24 источник 1]:

, (1)

где - временной шаг расчета, принимаемый не более 1 ч; q_w - расход сточных вод, м³/ч; С_{en -} концентрация загрязнений на входе в усреднитель, 562 г/м³; С_ex - концентрация загрязнений на выходе усреднителя, с учетом добавления коагулянта равна 562+150=712 г/м³; - приращение концентрации на выходе усреднителя за текущий шаг расчета (может быть как положительным, так и отрицательным), г/м³.

В задании не дан график притока сточных вод. Соответственно, характер поступления загрязнений - произвольный. Исходя из вышеперечисленного, принимаем временной шаг расчета равным 1 часу.

W_es = 8Ч(562-712)Ч1/(-150) =8 м³

Размеры усреднителя в плане: ВЧНЧL = 2Ч3Ч3.

Распределение потока воды между каналами осуществляется в соответствии с формулой (2)



,(2)

где q_i - расход сточных вод i-того канала,м³/ч;

q_W - общий расход сточных вод,м³/ч;

i-номер канала;

n - число каналов.

В результате вычислений:

q₁ = 0,45 м³/ч; q₂ = 0,32 м³/ч;

q₃ = 0,18 м³/ч; q₄ = 0,05 м³/ч.

Ширина каждого i-го канала рассчитывается по формуле:

, (3)

где b_i - ширина i-того канала,м;

B_set - ширина усреднителя,равна 2м;

i-номер канала;

n - число каналов.

В результате вычислений:

b₁ = 0,35 м; b₂ = 0,7 м;

b₃ = 0,65 м; b₄ = 0,3м.



4.2 Расчет параметров отстойника

Определение требуемого эффекта очистки производится по формуле:

Э_тр=100Ч(С₀-С₁) / С_0, (4)

где Э_тр- эффект очистки, %; С₀- исходной концентрации загрязнений, г/м³; С₁- концентрация загрязнений на выходе из отстойника,г/м³.

Э_тр=100Ч(712-350)/712=50%

По кривым кинетики отстаивания определили продолжительность отстаивания t₁ и t₂ в слоях воды 200 и 500 мм. соответственно, при которых достигается требуемый эффект очистки. t₁=3 мин. t₂=5 мин.

Определяется гидравлическая крупность частиц взвеси, которые выделяются в отстойнике по формуле:

u₀=(q_setЧH_setЧK_set) / [ t₂Ч(K_setЧH_set/0,5)ⁿ], (5)

где H_set - глубина проточной части в отстойнике, 1,5м; K_set - коэффициент использования объема проточной части отстойника равен 0,5 (данные взяты из таблицы 31 СНиП 2.04.03-85); q_w - среднесуточный часовой расход, равен 4м³/ч; t₂ - продолжительность отстаивания в слое воды 500мм. n - показатель степени, определяемый по формуле:

n = (lg t₂-lg t₁) / (lg 500-lg 200), (6)

где t₂ - продолжительность отстаивания в слое воды 500мм.;

t₁ - продолжительность отстаивания в слое воды 200мм.



n = (lg 5-lg 3) / (lg 500-lg 200)= 0,036

u₀=(4Ч1,5Ч0,5) / [ 5Ч(0,5Ч1,5/0,5)^0,036]=0,59 мм/с

В конструкции отстойника расчетной являются длина пластины в блоке (модуле) L_bl и производительность секции q_set.

Длину пластины Lы можно определить по формуле

L_bl = v_Wh_ti/u₀,(7)

где v_w - скорость потока в ярусе, равна 5мм/с;

h_ti - высота яруса, равна 0,1м. Данные параметры задаются по табл. 31 СНиП 2.04.03-85.

L_bl= 5Ч0,1 /0,59=0,85м.

Производительность одной секции рассчитывается по формуле (36) СНиП 2.04.03-85, для которой H_bl определяется по формуле

Ны = п_tib_n, (8)

где п_ti - количество ярусов в блоке, которое назначается из конструктивных соображений; b_n - определяется по формуле:

b_п = h_tiсоs. (9)

b_п = 0,1Ч cos 50⁰=0,06м.

Ны= 6Ч0,06 = 0,39м.

Производительность одного отстойника q_set, м³/ч, определяем по формуле:



q_set= 3,6Ч K_setЧ H_blЧB_blЧv_w, (10)

где B_bl - ширина тонкослойного блока, равна 1м.

q_set= 3,6Ч0,5Ч0,39Ч1Ч5=3,5м.

Общая длина L_стр отстойника определяется по формуле

L_стр ⁼ L_b +,(11)

где - длина зоны определяется из условия формирования потока перед распределением между ярусами. В этом же объеме происходит выделение крупных механических примесей при этом принимается равным 1м;

= L_bl sin (90-)= 0,85Ч sin (90-50)=0,55м.

= 0,3 м; = 0,1 м; = 0,4 м.

L_стр= 1+1+0,55+0,3+0,1+0,4=3,35м.

Общая глубина воды в отстойнике Н_стр, м, определяется как сумма высот различных зон:

Н_стр = h_м + h₂ + h₃ +h₄+ h₅, (12)

где h₂ = L_bl sinб=0,85Чsin 50⁰=0,65м

h_м=0,2 м; h₃ = 0,3 м; h₄ = 0,15 м; h₅ = 0,3 м.

Н_стр =0,2+0,65+0,3+0,15+0,3+0,2=1,8м.



Количество осадка , м³/ч, выделяемого при отстаивании, надлежит определять исходя из концентрации взвешенных веществ в поступающей воде и концентрации взвешенных веществ в осветленной воде :

, (13)

где -средний расход сточных вод, 5 м³/ч;

- влажность осадка, отстойник первичный - 97%;

- плотность осадка, 1,05г/см³(рисунок 6 приложения 9 к СНиП 2.04.02-84).

Q_mud=5Ч(712-350) / (100-97)Ч1,05Ч10⁴=0,06м³/ч

Количество сухого вещества осадка определяется по формуле:

Q_сух= C₁ЧЭ_трЧКЧQ_сут /10⁶, (14)

где C₁ - начальная концентрация по взвешенным веществам - 0,712мг/м³;

Э_тр - требуемый эффект очистки - 50%;

К - коэффициент очистки - 1,1;

Q_сут - среднесуточный расход сточных вод, 5 м³/сут.

Q_сух= 0,712Ч50Ч1,1Ч119 / 10⁶ =4,66 кг/сут.



4.3 Расчет фильтра

Степень очистки сточных вод по ХПК:

Э_ХПК=100Ч(1015-237) /1015= 77%

Степень очистки сточных вод по взвешенным веществам:

Э_вв= 100Ч(350-290) / 350= 17%

Принимаем скорость фильтрования при нормальном режиме х_ф=8м/ч;

при форсированном режиме х_ф.ф=8м/ч;

интенсивность промывки водой и воздухом w =7 л/(с•м²);

продолжительность промывки t=6мин;

продолжительность фильтроцикла Т_ф=12ч.

Определяем расчетный расход сточной воды, подаваемой на фильтры Q_ф:

Q_ф = 20,4Чq_w (м³/сут), (15)

где q_w - максимальный часовой приток сточной воды, м³/ч.

Q_ф = 20,4Ч8=163,2 м³/сут

Находим количество промывок каждого фильтра за сутки n:

n = 24/Т_ф, (16)

n = 24/12=2



Рассчитываем общую площадь фильтров F_ф:

F_ф=Q_ф/ v_ф, м², (17)

F_ф=163,2 / 8= 20,4 м²

Определяем число секций фильтров N и площадь одной секции фильтра F₁:

;

, м², (18)

Общее количество секций фильтров N должно быть не менее четырех: один в резерве, один на промывке и два рабочих. По рассчитанной площади F₁ принимаются размеры в плане одного фильтра.

N=0,5v20,4=2,25?3

F₁=20,4/ 3=6,8 м²

Принимаем количество секций фильтров, находящихся в ремонте N_р равным 1. Рассчитывается скорость фильтрования воды при форсированном режиме работы (т.е. при отключении фильтров на промывку и ремонт) v_ф.ф:

, м/с. (19)

v_ф.ф= 8Ч3 /3- 1=12м/с



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ, освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

В данной работе разработана система физико-химической очистки сточных вод производственно-бытового типа.



ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 2.04.03-85 "Канализация.наружные сети и сооружения".

2. Приложение 1 к СНиП 2.04.03-85 "Проектирование сооружений для очистки сточных вод".

3. Приложение 9 к СНиП 2.04.02-84.

4. Гудков, А.Г. Механическая очистка городских сточных вод [Текст]: учеб. пособие / А.Г.Гудков. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - 152 с.

Размещено на Allbest.ru