Проект реконструкции очистных сооружений канализации города Троицка

ОАО «ПО Водоканал» г. Ростова-на-Дону - одно из крупнейших коммунальных предприятий юга России - стоит в ряду наиболее современных и высокоэффективных компаний-операторов водопроводно-канализационного комплекса страны.

Стратегический инвестор Ростовского Водоканала - ОАО «Евразийский»: компания с большим опытом реализации проектов государственно-частного партнерства по привлечению инвестиций на объекты коммунальных систем.

Ростовский Водоканал сегодня является базовым в реализации двух крупных проектов в сфере водоснабжения и водоотведения. Первый проект - «Комплексная программа строительства и реконструкции объектов водоснабжения и водоотведения города Ростова-на-Дону и юго-запада Ростовской области».

В рамках «Комплексной программы» переложено около 42 км магистральных водоводов, реконструированы четыре крупнейшие насосные станции, в результате чего достигнуто стабильное водоснабжение Ростова. Построена вторая очередь подземного канализационного коллектора № 53. На Центральных очистных сооружениях водопровода пущен цех по производству гипохлорита натрия, что позволили отказаться от применения для обеззараживания воды жидкого хлора. Завершена реконструкция блока очистных сооружений на Александровских очистных сооружениях водопровода. Один из важнейших объектов первого этапа «Комплексной программы» - новый водопроводный комплекс с очистными сооружениями в районе хутора Дугино, строительство которого ведется с 2009 года. Его мощность - 150 тыс. кубометров в сутки, стоимость - 9,5 млрд. рублей. Пуск комплекса даст «зеленый свет» строительству в Ростове 6 млн. кв. метров жилья и 2 млн. кв. метров коммерческой недвижимости, будут сняты ограничения для развития предприятий в северо-западной промышленной зоне донской столицы, снизятся затраты на транспортировку воды.

Второй проект - «Чистый Дон». Его стоимость - 4,5 миллиарда рублей.

Цель проектов - создание инфраструктуры водоснабжения и водоотведения с учетом планов развития и нового строительства на территории Ростовской агломерации, повышение качества услуг по водоснабжению и водоотведению для существующих потребителей и снижение негативного антропогенного воздействия на бассейн реки Дон, Азовского и Черного морей.

Оба проекта реализуются на принципах государственно-частного партнерства, финансируются из бюджетов Ростовской области и города Ростова-на-Дону, средств Инвестиционного фонда Российской Федерации и средств частного инвестора при поддержке Внешэкономбанка [20].

В Республике Карелия реализован крупнейший инвестпроект - строительство и реконструкция водопроводных очистных сооружений (ВОС) г. Петрозаводска (I-II этапы).

II этап реализации инвестиционного проекта ВОС был осуществлен с привлечением средств бюджетов всех уровней, включая средства Инвестиционного фонда РФ. Внедрена двухступенчатая очистка, усовершенствованы технологические процессы, значительно улучшено качество водопроводной воды

Модернизация канализационных очистных сооружений была произведена с привлечением средств Северного инвестиционного банка и НЕФКО и грантов Министерства окружающей среды Финляндии и Экологического партнерства Северного измерения [21].

Проект реконструкции очистных сооружений канализации г. Черноголовка Московской обл.

Существующее положение:

Низкая степень очистки

Недостаточная производительность

Аварийное состояние технологических и вспомогательных сооружений

Устаревшее технологическое оборудование

Реализация схемы нитри-денитрификации и биологического удаления фосфора

Первичный отстойник реконструирован под бассейн перемешивания с установкой механических мешалок

Увеличена производительность сооружений с 10 000 м3/сут. до 15 000 м3/сут.

Механическая очистка:

Проектирование цеха мехочистки

Использование автоматического комплекса тонкопрозорных барабанных решеток совмещенных с песколовкой Rotomat Ro5

Биологическая очистка (аэротенки):

Применение высокоэффективной системы аэрации «Экополимер» на базе аэраторов АКВА-ПРО-М

Установка погружных рециркуляционных насосов ABS

Преимущества:

Повышение эффекта очистки по БПК и взвешенным веществам

Снижение содержания соединений азота и фосфора биологическим путем

Снижение затрат электроэнергии на аэрацию.

Иловая насосная станция:

Заменено оборудование и запорно-регулирующая арматура на новое современное оборудование

Запроектирована и реализована схема автоматической работы насосной станции

Преимущества:

Снижение затрат на перекачку ила

Увеличение производительности насосной станции

Проект реконструкции выполнен для существующей насосной станции

Установка ультрафиолетового обеззараживания производительностью 840 м3/час.

Источник финансирования: природоохранное партнёрство «Северное измерение» [22].

В результате привлечения софинансирования за счет средств Инвестиционного фонда РФ удалось реализовать крупнейший инвестиционный проект - реконструкция системы водоснабжения г. Перми

Итогом стало увеличение мощности Чусовского водозаборного узла, осуществлен проект реконструкции биологических очистных сооружений г. Перми. В результате была повышена надежность системы канализации, прекращены аварийные сбросы неочищенных стоков.

Перечень инвестиционных проектов, объем и сроки их финансирования определяются в данном случае концессионным соглашением [21].

По концессионной модели «ВООТ» («строить - владеть - эксплуатировать - передавать в эксплуатацию городу») были построены сооружения для очистки сточных вод «Южное Бутово» производительностью 80 тыс.м3 в сутки. В настоящее время решается вопрос о продлении сроков инвестиционного договора.

Технологические процессы на очистных сооружениях включают: биологическую очистку с глубоким удалением азотосодержащих и фосфорных соединений (приемная камера, решетки, аэрируемые песколовки-жироловки, фосфорные бассейны, аэротенки), доочистку (песчаные фильтры) с обеззараживанием воды ультрафиолетом (УФ-установки канального типа). Технологический процесс автоматизирован полностью.

На очистных сооружениях предусмотрена обработка осадка (избыточного активного ила), включающая уплотнение и механическое обезвоживание (фильтр-прессы) с применением реагентов (хлорное железо и известь). Обезвоженный осадок утилизируется совместно с обезвоженными осадками Люберецких очистных сооружений ПУ «Мосочиствод» ОАО «Мосводоканал» [23].

В 2000 г. с ужесточением требований к качеству очищенных сточных вод, были введены в эксплуатацию очистные сооружения, рассчитанные на удаление соединений азота и фосфора, производительностью 140 тыс.м3 в сутки на территории Зеленоградской станции аэрации. Сооружения построены по концессионной модели «ВООТ» («строить - владеть - эксплуатировать - передавать в эксплуатацию городу») с привлечением иностранных инвестиций. Переход прав собственности к Правительству Москвы - с 01.07.2013.

Технологическая схема очистки воды включает в себя: биологическую очистку (трехлинейная решетка, песколовка, фосфорные бассейны, аэротенки, рассчитанные на удаления биогенных элементов, вторичные отстойники), доочистку (скорые фильтры) с обеззараживанием воды ультрафиолетом. Обработка осадка отсутствует - избыточный активный ил поступает в централизованную систему водоотведения г. Москвы на Курьяновские очистные сооружения [23].



2.СУЩЕСТВУЮЩАЯ СИСТЕМА ВОДОСНАБЖЕНИЯ г. Челябинска

очистка сточный канализация

Очистные сооружения канализации (ОСК) введены в эксплуатацию в 1990 году. Проектная мощность ОСК - 50 000 м3/сут. Городские сточные воды через главную канализационную насосную станцию перекачиваются в приемную камеру очистных сооружений по двум коллекторам. Из камеры сточная вода по лоткам поступает в здание решеток. Для задержания крупных плавающих отбросов в здании установлены две вертикальные механизированные решетки РМУ-2, состоящие из ряда металлических стержней с прозорами 16 мм, закрепленные в раме со щеткой из капроновых прутков для очистки засоров. Снятые с решеток отбросы собираются в контейнер.

Из здания решеток сточная вода по каналу, пройдя лоток Вентури, поступает на песколовки. Минеральные вещества (в основном песок) задерживаются в двух песколовках с круговым движением воды. Осадок из песколовок перекачивается с помощью гидроэлеваторов в три песковых бункера для обезвоживания. Вода от обезвоживания песка поступает в приемный резервуар, песок вывозится автотранспортом.

Из песколовок сточная вода поступает в две распределительные камеры и далее поступает на два блока емкостей очистных сооружений, состоящих каждый из 4-х секций объединяющих первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники, метантенки, минерализаторы, контактные резервуары. В работе находится один блок (блок № 1). Одна секция второго блока используется для сохранения резервного объёма активного ила.

Первичное отстаивание производится в четырёх отстойниках радиального типа. Осажденный сырой осадок должен собирается в приямках отстойника и выгружаться с помощью эрлифтов в метантенки, но на данный момент они находятся в нерабочем состоянии. Первичные отстойники обеспечивают задержание до 50 % по взвешенным веществам. Далее осветлённая сточная вода отводится в аэротенки.

Подача осветленной сточной воды производится в четыре двухкоридорных аэротенка через выпускные окна распределительного лотка, рассредоточенного по длине аэротенка. Отвод очищенной сточной воды производится в торцевой части аэротенков. Вода поступает в четыре вторичных радиальных отстойника. В них происходит разделение биологически активного ила от очищенной сточной воды. Биологически активный ил возвращается из приямков с помощью эрлифтов в аэротенки (циркуляционный ил) или в минерализаторы (избыточный активный ил). Избыточный активный ил в минерализаторах подвергается аэробной минерализации. Для обезвоживания осадков в составе очистных сооружений предусмотрены 16 иловых площадок-уплотнителей. Площадки состоят из отдельных карт, которые выполнены из железобетона, с водонепроницаемым днищем и стенками.

Очищенная сточная вода по сборному лотку отводится в контактные резервуары, предназначенные для смешивания очищенной сточной воды и обеззараживающего раствора. Обеззараживание стоков перед выпуском по проекту предусматривалось с применением жидкого хлора. В настоящее время обеззараживание не производится [3].

Очистные сооружения расположены в 500 м от берега водохранилища. Водовыпускное устройство для транспортировки сточных вод к месту выпуска представляет собой трубопровод Ш 1000 мм из контактных резервуаров до водохранилища. Выпуск располагается в верхней части водохранилища, на левом берегу, на 3,0 км ниже впадения реки Увелька, на территории г. Троицка. Показатели качества сточных вод до и после очистки представлены в таблице 2.



Таблица 2 -Эффективность работы очистных сооружений (2012-2014 гг.)

Показатели качества	Концентрация до очистки, мг/л	Концентрация после очистки, мг/л	СНДС, мг/л
	2012 г.	2013 г.	2014 г.	2012 г.	2013 г.	2014 г.
Взвешенные вещества	214,0	367,49	165,32	11,87	21,11	8,34	8,05
БПКполн	199,8	341,8	161,5	4,6	9,4	8,1	3
Азот аммонийный	27,6	57,0	27,8	0,3	1,3	0,4	0,4
Азот нитритный	-	-	-	0,02	0,13	0,02	0,02
Азот нитратный	-	-	-	11,2	13,8	15,9	9,1
Фосфор фосфатов	2,1	4,0	2,3	1,7	3,0	1,9	0,2

Качество очищенных сточных вод должно соответствовать нормативам реки II категории (устанавливается предприятием), но очистка данных показателей не соответствует данным нормативам, так как очистные сооружения технически устарели и требуется их полная реконструкция. Река «Уй» является рекой рыбохозяйственного значения, и поэтому важно соблюдение нормативов. Дальнейшее несоблюдение нормативов может привести к сокращению и вымиранию популяции различных видов рыб.



3.ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ПРОЕКТА

С учетом проведенного литературного обзора была сформулирована следующая цель курсового проекта проанализировать работу очистных сооружений канализации города Троицка и предложить мероприятия по их реконструкции.

В рамках поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

провести анализ работы станции очистных сооружений городских сточных вод г. Троицка;

предложить мероприятия по реконструкции станции;

провести укрупненный расчет существующих очистных сооружений;

провести укрупненный расчет предлагаемого варианта реконструкции.



4.ПРЕДЛАГАЕМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ КАНАЛИЗАЦИИ г. Троицка

Анализ работы очистных сооружений канализации г. Троицка выявил ряд недостатков:

механизированные решетки не обеспечивают тщательную предварительную очистку сточных вод от загрязнений;

показатели очистки воды по азоту и фосфору не соответствуют принятым нормам допустимого сброса реки рыбохозяйственного назначения;

обеззараживание сточных вод перед сбросом в реку не производится;

илоперегниватели не обеспечивают соответствующую переработку осадков, а избыточный активный ил направляется на иловые площадки, находящиеся в нестабилизированном состоянии;

износ оборудования станции составляет порядка 80 %.

В ходе реконструкции мы предлагаем реализовать классическую схему очистки сточных вод, которая в тоже время является эффективной.

Вертикальные механизированные решетки с прозорами 16 мм предлагается заменить на ступенчатые решетки тонкой очистки с прозорами 5 мм. Это повысит эффективность удаления загрязнений из сточных вод и в дальнейшем обеспечит уменьшение затрат на ремонт оборудования и нагрузку на него, установленного за решетками.

Песколовки с круговым движением воды заменяем аэрируемыми песколовками, что улучшит осаждение песка на дно песколовки под действием аэрации.

Реконструкция существующих аэротенков с переводом их в режим денитрификации и биологической дефосфотации. Предлагается реконструкция одновременно с заменой системы аэрации, и включая выделение анаэробных, аноскидных и аэробных зон в аэротенке с помощью поперечных перегородок и различной интенсивности аэрации, а также введения рецикла иловой смеси высокопроизводительным насосом (эрлифтом).

Вторичные радиальные отстойники предлагается усовершенствовать тонкослойными модулями с целью интенсификации процесса осаждения и увеличения производительности станции. Эффективность тонкослойного осаждения обуславливается такими факторами как: равномерность сбора и распределение воды, качество подготовки хлопьев, надежность системы удаления осадка.

Осадок первичных отстойников предлагается гравитационно уплотнять, а избыточный активный ил сгущать - на центрифугах. Смесь осадков планируется сбраживать в метантенке с термофильным режимом. Газ, получаемый в результате сбраживания осадков в метантенках, будет использован в теплоэнергетическом хозяйстве очистной станции. Стабилизированный осадок предлагается компостировать на специально оборудованных площадках, перекрытых стеклопластиком, а вентиляционные выбросы подвергать очистке.

Рекомендуемая схема обеззараживания - УФ-излучение с целью повышения барьерной роли ОСК в отношении патогенных микроорганизмов, прежде всего хлорустойчивых, вирусной и паразитной природы и улучшения органолептических показателей. УФ-обеззараживание сточных вод имеет высокую эффективность в отношении вирусов и цист простейших, обладает компактностью оборудования, имеет низкие эксплуатационные расходы и энергопотребление.

Предлагаемая схема очистки городских сточных вод представлена на рисунке 19.

Рисунок 19 - Предлагаемая схема очистки городских сточных вод г. Троицка



5.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Расчет предлагаемых очистных сооружений

Существующие очистные сооружения проектированы на 50000 м3/сут. После реконструкции мощность очистных сооружений составит 15000 м3/сут. Численность населения в г. Троицка представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Численность населения в г. Троицке

Наименование населенного пункта	Численность населения, чел
Троицк	77 000

Средний секундный расход:

, (1)

K - коэффициент неравномерности поступления отбросов, равный 1,495, тогда

. (2)

Этот расход является расчетным.

Количество загрязняющих веществ на одного жителя по БПК5 неосветленной жидкости = 60 г/сут [табл 19 СП].

= 341,8 мг/л

Число эквивалентных жителей

г О2/чел = 5127 кг О2/чел;(3)

Общая производительность очистных сооружений по поступающим органическим загрязнениям [п. 9.1.3 СП]:

ЭЧЖ;(4)

Расчет ступенчатых решеток

Исходные данные:

Принимаемые прозоры 5 мм

Для выбранной ширины прозоров - 5 мм удельное количество задерживаемых отбросов составляет q =25 л/ЭЧЖ год = 0,068 л/ЭЧЖ сут [п. 9.2.1.2, 12]

q=0,03 л/сут чел [2]

Расход сточных вод Q =15 000 м3/сут

Отбросы с решеток:

м3/сут(5)

При их плотности с = 750 кг/м3 масса загрязнений составляет:

М = 7,8·0,75 = 5,85 т/сут(6)

Принимаем две ступенчатые решетки тонкой очистки MEVA Rotoscreen RS:

Высота разгрузки: АН=3250,

Общая высота: Н=4000 мм,

Длина до линии выгрузки: AL=2500 мм,

Общая длина: L=2760 мм,

Радиус поворота: SR=3150 мм,

Эффективная ширина: G=600-1800 мм.

Влажность = 88,5% [25]

Расчет аэрируемых песколовок

Средний суточный расход воды Q = 15000 м3/сут

Средний секундный расход на станцию:

м3/с(7)

Общий коэффициент неравномерности Коб.макс.= 1,57. Отсюда максимальный секундный расход:

м3/с(8)

Принимаем два отделения песколовки и скорость движения воды в них м/с.

Площадь живого сечения отделения определяем по формуле:

м2(9)

Живое сечение одного отделения песколовки равно:

м2(10)

Скорость:

м/с(11)

Минимальный диаметр частиц песка, которые улавливаются песколовкой dp= 0,2 мм, для них мм/с. Для приняты размеров песколовки (см. табл. 2.1 [26]): и

Длину песколовки найдём по формуле (2.15) [26]:

м(12)

Осадок удаляется из песколовки гидроэлеваторами, располагаемыми в бункерах, устроенных в начале песколовок и имеютокруглую в плане форму диаметром Dб = 1,5 м. Длина пескового лотка и смывного трубопровода:

м(13)

При норме водоотведения n = 300 л/(чел.-сут) приведенное число жителей:

(14)

Объем осадка в сутки (при задержанном количестве осадка на одного человека 0,02 л/сут):

(15)

Предусматриваем выгрузку осадка 1 раз в смену. При поступлении в бункер 20 % всего осадка в песковом лотке отделения должно быть:

(16)

При ширине пескового лотка b = 0,5 м высота слоя осадка в нем будет:

(17)

Глубина пескового лотка при е = 0,1:

(18)

Восходящая скорость воды в лотке по формуле (2.23) [26] при эквивалентном диаметре зерен песка температура сточной воды 28 , при котором динамическая вязкость

(19)

Общий расход промывной воды в лотке найдем по формуле

(20)

При скорости диаметр смывного трубопровода равен:

(21)

Принимаем диаметр смывного трубопровода Отсюда фактическая скорость движения воды в начале этого трубопровода будет равна:

(22)



Напор в начале смывного трубопровода находим по формуле:

(23)

При расстоянии между спрысками Z = 0,5 м число их на смывном трубопроводе равно:

(24)

Диаметр отверстия спрысков найдем по формуле:

(25)

Подсасываемый из песколовки гидромеханической системой расход определяем по формуле:

(26)

Расход поступающий в бункер будет равен:

(27)

Площадь бункера равна:

(28)

Нагрузка на 1 м2 площади бункера составит:

(29)

Для исключения выноса песка следует рекомендовать периодическое включение гидромеханической системы в работу.

Расчет первичных радиальных отстойников

Содержание взвешенных веществ в воде С0 = 367,5 мг/л. Требуемый эффект осветления Э = 50 %.

Принимаем четыре отделения отстойника с глубиной проточной (рабочей) части Н1 = 3,1 м.

Для достижения заданного эффекта осветления продолжительность отстаивания в цилиндре с h1 = 500 мм должна быть: t1 = 512,7 с (табл. 2.2) [26]. По формуле при n = 0,1 (рис. 2.8) [26] определим условную гидравлическую крупность:

(30)

При t = 10 °C по формуле:

,(31)

где мл и мп - динамическая вязкость воды, полученная в лабораторных и производственных условиях.

Определим вертикальную турбулентную составляющую в предположении, что = 3,5 мм/с. По формуле щ = 0,05 = 0,05·3 = 0,175 мм/с. Для радиальных отстойников k = 0,45 (табл. 2.3) [26]. Диаметр отстойника определяем по формуле:

(32)

Скорость на половине радиуса:

(33)

Теоретическое время осветления воды равно:

.(34)

Масса уловленного осадка

.(35)

При самотечном удалении влажность осадка Wос = 95 %. Объем уловленного осадка отстойниками при плотности его с = 1 т/м3

.(36)

Высоту зоны накопления осадка у внешней стенки отстойника принимаем равной: Н2 = 0,3 м, а возвышение борта отстойника над кромкой сборного кольцевого водослива Н3 = 0,5 м. Таким образом, общая высота отстойника Н = Н1 + Н2 + Н3 = 3,1 + 0,3 + 0,5 = 3,9 м. Принимаем 4 отстойника с диаметром 7 м.

Расчет аэротенка работающего с биологическим удалением азота и фосфора по технологической схеме UCT.

Вода после первичных отстойников с концентрациями:

БПК5=341,80,7 = 239,3 мг/л



Азот аммонийный 57•0,7 = 40 мг/л

Фосфор общий 4•0,7 = 2,8 мг/л

Расход сточных вод 15000 м3/сут

Коэффициент суточной неравномерности - 1,2. Принимаем возраст ила 15 сут. Тогда по рис. 3 [27] нагрузка на ил составит 0,11 г/г сут.

Объем сооружений при средней дозе ила 3.5 г/л составит:

(37)

Прирост ила составит:

(38)

Объем зоны нитрификации:

(39)

Объем анаэробной зоны:

(40)

Объем зоны денитрификации:

(41)

К проектировнию с учетом неравномерности следует принять:

Общий объем:

(42)

Объем зоны нитрификации:

(43)

Объем анаэробной зоны:

(44)

Объем зоны денитрификации:

(45)

Времена пребывания по среднему притоку составят:

Общее часа, аналогично в зоне нитрификации 8,3 часа, в анаэробной зоне 4,3 часа, в зоне денитрификации 5,3 часа.

Поскольку нитрификация принималась полной (возраст ила взят по верхней части поля) концентрация азота аммонийного в очищенной воде менее 0,25 мг/л.

При данной нагрузке согласно рис. 4 средняя величина БПК5 в очищенной воде составит 6 мг/л, а максимальное значение не будет превышать 12 мг/л.

Количество фосфора, которое может быть удалено из воды составит:

? Р = (БПК5 * 0,275 *1,45)/20 = = 4,77 мг/л.

Остаточное количество фосфора может составлять 4,0-4,77= 0,77 мг/л.

данная величина говорит о том что при данном соотношении удаление фосфора не ограничено субстратом, однако реально с учетом кинетических ограничений величина остаточного фосфора не менее 0,9-1 мг/л.

При эффективности денитрификации 70% и общем коэффициенте рециркуляции 1,75 (включая рециркуляцию ила из вторичных отстойников) концентрация азота нитратов в очищенной воде составит:

N - NO3ex = N-NH4en(1-Э/100) = 40*(1-70/100) = 12 мг/л. (46)

Расход кислорода составит:

M(О2) = 0.87 БПК5 + (N - NH4en - N-NH4ex) * 4.6 - (N - NH4en - N-NO3ex)*2,86 = 239,3*0,87+(40-0,25)*4,6 - (40-9)*2,86 = 302,4 мг/л.(47)

Подберем типовой проект аэротенка № 902-2-120/72 с следующими характеристиками:

Число секций nat =8;

Число коридоров ncor =4;

Рабочая глубина Hat =5,2м;

Ширина коридора bcor =9м;

Объем рабочей секции Vраб=21680 м3;

Длина секции lat= 120 м [28].

Расчет реагентов для химического удаления фосфораЗначение фосфора фосфатов Р=0,9 г/м3. Необходимо очистить до значения 0,2 г/м3.

(48)

На каждый килограмм фосфора необходимо 3 кг ила в сутки.

(49)

Также необходимо добавить железо в активный ил.

При использовании реагентов следует предусматривать следующие соотношения для достижения концентрации фосфора фосфатов менее 1 мг/л с использованием железа - 2,7 кг железа/кг осажденного фосфора. Для получения концентраций фосфора фосфатов менее 0,5 мг/л необходимо увеличить указанное соотношение не менее, чем в два раза, менее 0,2 мг - не менее, чем в три раза.

(50)

Добавляем реагент Ferix-3(фирмы Kemira). Сульфаты железа Kemira - эффективные первичные коагулянты, основанные на трёхвалентном железе (Fe3+), отлично подходят для подготовки питьевой воды и обработки канализационных стоков, а также обработки осадков. Продукты предотвращают образование запаха устранением образования сульфида водорода.

Содержание трёхвалентного железа в продукте - 19-21%. Продукты растворимы в воде до концентрации примерно 10% по железу (около 36% Fe2(SO4)3). Объем поставки сульфата железа Ferix-3, водный раствор, наливом в автоцистерне - 21 тонна (около 15м3). Поставки сульфата железа наливом осуществляются с завода-изготовителя ЗАО «Кемира Эко» в Санкт-Петербурге [29].

(51)

Дополнительный прирост избыточного активного ила следует принимать при улучшенном биологическом удалении фосфора - 3 кг сухого вещества/кг удаленного общего фосфора и 2,5 кг сухого вещества/кг добавленного железа.

Плотность раствора ср=1,4 кг/м3.

(52)

Прирост ила:

(53)

Расчет вторичного радиального отстойника с тонкослойным модулем TUBEdek FS41.84

Рассчитаем вторичные отстойники после аэротенков на полную очистку, работающих с дозой активного ила а=3,5 г/л. Расход сточных вод Q=15000м3/сут. В соответствии с расчетом требуемой очистки сточных вод вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников должен быть не более аt=5 мг/л. Установим два радиальных вторичных отстойника.

Средний секундный расход сточных вод на очистную станцию:

(56)

Общий коэффициент неравномерности Коб.макс. =1,5 [4]. Максимальный часовой расход воды:

(57)

Проектируем радиальные отстойники. Расчет их выполняем по нагрузке. Принимаем расчетную глубину отстойников Н1=3 м. Нагрузку определяем по формуле при J=80 см3/г:

(58)

Расчет количества осадков

Примем производительность станции 15 000 м3/сут

Масса уловленного осадка с первичных отстойников:

(65)

При самотечном удалении влажность осадка Wос=9 %. Объем уловленного осадка отстойниками при плотности с=1 т/м3:

(66)

Количество осадка из первичных отстойников, поступающих в осадкоуплотнитель, по весу Р = 3,3 т/сут, по объему Q = 66 м3/сут = 2,75 м3/ч с влажностью 95 %, влажность уплотненного осадка 94 %.

К установке принимаем 3 центрифуги (одна резервная). Параметры центрифуги указаны в таблице 3.

Таблица 3 - Параметры принимаемой центрифуги.

Центрифуга	Производительность (при 20-часовой работе цеха)
ОГШ-45/601 Л-01 (г.Харьков, «Экомаш»)	30 м3/ч (600 м3/сут.)

Время работы цеха принимаем 16-20 ч, остальное время предназначено для технического обслуживания оборудования.

Влажность исходного осадка (усредненная) составляет Wос=99,4% (зависит от качества исходных сточных вод, количества и свойств осадка (сырой осадок, активный ил, смесь осадков), способов его предварительной обработки).

Метантенки

Сбраживание в условиях термофильного режима при t=53°C.

Расход осадка первичных отстойников влажностью 94 % = 13,2 м3/сут, расход уплотненного избыточного активного ила влажностью 95 % = 1339,9 м3/сут, объем смеси осадков 1353,1 м3/сут. Выбор дозы загрузки по табл. 3.8 [31] принимаем d = 17 %.

Средневзвешенная влажность смеси осадка и ила, загружаемой в метантенки:

(83)

Расчетный объем метантенка

(84)

Принимаем по табл. 3.1 [52] n = 1 метантенк D = 15 м по Т. п. 902-2-228 с полезным объемом Vф=1600 м3, Н в.к = 2,35 м; Нц = 7,5 м; Нн.к= 2,6 м; Нобщ= 12,45; Нг= 1,5 м.

Фактическая доза загрузки

(85)

Максимально возможное сбраживание Rlim беззольного вещества загружаемой смеси осадков определяем по формуле

(86)

Выход газа из метантенков. Принимаем равным 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества осадка. Плотность газа р = 1 кг/м3. Выход газа в % равен:

(87)

Удельный выход газа составит:

(88)

Количество загружаемого беззольного вещества (в кг)

(89)

где К ? количество беззольного вещества в смеси осадков, К=68,2 %;

у ? плотность смеси, у = 1,02 г/см3;

Wmudсм ? влажность смеси, Wmudсм= 95 %.

Съем газа в сутки

(90)

Съем газа с одного метантенка в сутки:

(91)

Определение размеров горловины

а) площадь живого сечения горловины:

(92)

Где Qг ? пропускная способность 1 м2 горловины в м3/ сут; принимаем 700 м3/сут на м2.

б) диаметр горловины:

(93)

Теплотехнический расчет

а)расход тепла на обогрев свежего осадка:

(94)

б) компенсация теплопотерь всего объема (за вычетом добавки свежего осадка), принимается охлаждение за сутки на 1єС:

в) общее потребное количество тепла:

(95)

г) требуемая расчетная теплопроизводительность с учетом КПД котельной установки:

(96)

- КПД котельной установки

д) расчетное потребное количество пара при теплоотдаче 1 кг пара 550ккал:



(97)

е) количество тепла, выделяемое при сжигании газа при теплотворной способности газа 5000 ккал/м3:

(98)

Количества тепла, получаемого при сжигании газа, образующегося в метантенках, недостаточно для поддержания термофильного брожения в них.

Газгольдеры

Газ, получаемый в результате сбраживания осадков в метантенках, надлежит использовать в теплоэнергетическом хозяйстве очистной станции.

Для регулирования давления и хранения газа следует предусматривать мокрые газгольдеры, емкость которых рассчитывается на двух-четырех часовой выход газа; давление под колпаком 1,5-2,5 КПа (150-250 мм вод. ст).

Подберем газгольдеры на основе данных расчета метантенков.

Определение емкости газгольдеров:

(99)

Принимаем 2 газгольдера емкостью 300 м3 по ТП 7-07-02/66 по табл. 3.11 [31].

Газгольдер мокрый стальной вместимостью 300 м3 с вертикальными направляющими и боковым вводом для хранения газов под давлением. Сейсмичность 8 баллов. Газ, получаемый в результате сбраживания осадков в метантенках, будет использован в теплоэнергетическом хозяйстве очистной станции. Стабилизированный осадок предлагается компостировать на специально оборудованных площадках перекрытых стеклопластиком, а вентиляционные выбросы подвергать очистке.

УФ-установки обеззараживания

Для оббезараживания выбираем УФ-установку ОДВ-2000А с ультрафиолетовым датчиком и блоком промывки.

Оборудование обеспечивает УФ дозу не менее 16 мДж/см2, средняя доза в оборудовании достигает 30 мДж/см2, при качестве обеззараживаемой воды: цветность - не более 35 град, содержание железа - не более 1 мг/л, мутность - не более 2 мг/л по каолину, коли-индекс - не более 10 000 КОЕ/литр. Ресурс бактерицидных УФ ламп - 12000 часов. Оборудование изготавливается из нержавеющей стали.

Рисунок 28 - УФ-обеззараживатель типа ОДВ

Внутри камеры обеззараживания, изготовленной из пищевой нержавеющей стали, размещены бактерицидные УФ лампы. Для защиты ламп и поддержания их температурного режима используются специальные чехлы, которые характеризуются высокой светопроницаемостью и изготавливаются из натурального кварца. Внешняя часть чехла контактирует с водой и подвергается обрастанию, в результате чего происходит снижение дозы облучения. Для очистки чехлов применяются слабые растворы щавелевой кислоты. На время промывки корпусное оборудование выводится из работы и изолируется из основного потока. Промывка производится при помощи циркуляции промывного раствора внутри камеры обеззараживания в течение 1,5-3 часов.

Химическая очистка эффективно удаляет большинство загрязнений, образующихся при эксплуатации оборудования в природной и сточной воде: соли железа, кальция и др.

На корпусе камеры обеззараживания имеются входной и выходной патрубок, патрубки для автоматической промывки установки. Для измерения УФ интенсивности в заданной точке УФ реактора применяется фоточувствительный детектор - УФ датчик. Датчик температуры предназначен для выдачи сигнала отключения УФ ламп в случае перегрева камеры обеззараживания.

Для автоматизации процесса используется блок управления. Контролируемые показатели: интенсивность излучения, наличие протока воды, температура внутри камеры обеззараживания, индикаторы неисправности ламп. Питание и система автоматики производиться с выносного пульта управления[32].

Для того, чтобы исключить возможность попадания промывного раствора с рН=2 в систему хозяйственно-бытовой канализации, необходимо разбавить кислотный раствор до рН=6,5-8,5.

Для разбавления используется промывная вода. Ресурс бактерицидных УФ ламп составляет 12000 часов. Периодичность их замены составит:

(100)

Т.е. каждый год и пять месяцев. Для одной промывки блока обеззараживания требуется 200 г щавелевой кислоты. Промывка производится каждые полгода.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы выполнен анализ работы станции очистки сточных вод г. Троицка, предложены и рассчитаны мероприятия по повышению эффективности очистки городских сточных вод.

ОСК сильно недогружена, входе реконструкции снизим производительность станции с 50000 м3/сут на 15000 м3/сут. Реконструкция существующего аэротенка в аэротенк с выделенными зонами позволит улучшить очистку от фосфора до нормативных значений для реки рыбохозяйственного значения. Вторичные радиальные отстойники, оборудованные тонкослойными модулями, улучшат качество очистки воды.

Первичный осадок будет уплотняться в осадкоуплотнителе, а избыточный активный ил сгущаться на центрифуге, смесь осадка стабилизироваться в метантенке. Выделившийся биогаз будет использован в энергообеспечении станции. Применение ультрафиолетового обеззараживания повысит барьерную роль ОСК в отношении микроорганизмов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Воронов, Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник / Ю.В. Воронов, С.В. Яковлев. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во АСВ, 2006. - 704 с.

Ласков, Ю.М. Примеры расчетов канализационных сооружений: учебное пособие / Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун. - 3-е изд. - М.: Изд-во Альянс, 2014. - 255 с.

Соловьева, Е.А. Очистка сточных вод от азота и фосфора / Е. А. Соловьева. - СПб. : ЗАО «Водопроект - Гипрокоммунводоканал», 2008.- 100 с.

Решетки ступенчатые РСК. - http://www.ekoton.com/produkty/reshetki-mehanizirovannye/reshetki-stupenchatye

Бабенко А.С., Стрелец И.В. Гидравлическая крупность - основная характеристика при расчете отстойников // Строительство уникальных зданий и сооружений. - 2013. - № 6 (11). - С. 34-42.

Никифоров, Д.В. Расчет вертикального отстойника // Научный вестник Технологического института - филиала ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина. - 2014. - № 13. - С. 438-442.

Новикова М.А., Романова О.Н. Характеристика биологических систем очистки сточных вод // Техника и технологии: пути инновационного развития. - 2014. - № 4. - С. 58-60.

Максимов С.П., Алексеев И.А. Обзор методов биологической очистки сточных вод // Технические науки - от теории к практике. - 2014. - № 41. - С. 95-101.

Каримов Т.Х., Кадыров К.М. Аэротенк с продленной аэрацией // Вестник КГУСТА. - 2011. - № 1 (31). - С. 119-125.

Зайцева И.С., Зайцева Н.А., Воронина А.С. Методы интенсификации биологической очистки сточных вод в аэротенках // Вестник КузГТУ. - 2010. - № 2. - С. 90-91.

РГП «Госэкспертиза» Обзорная информация о современных методах очистки // РГП «Госэкспертиза». - 2011. - 12 с.

СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85. - М, 2012. - 83 с.

Решняк В.И., Посашкова С.Е. Обеззараживание сточной воды // Вестник ГУ речного и морского флота им. адмирала С.О. Макарова. - 2012. - № 2. - С. 177-182.

Саркисов Ю.С., Лашкивский Б.П., Горленко Н.П., Рехтин А.Ф., Лашкивский Б.П. Комбинированный способ очистки и обеззараживания сточных вод // Вестник ТГАСУ. - 2007. - № 3. - С. 220-225.

Пашинин В.А., Павлов А.В., Коваленко М.А. Ультрафиолетовое излучение для обработки сточных вод // Мир транспорта. - 2013. - № 1 (45). - С. 136-143.

Крупнова Т.Г., Кострюкова А.М., Машкова И.В. Обзор современных технологий обработки осадков городских сточных вод // Сельское, лесное и водное хозяйство. - 2014. - № 7 (34). - С. 3-12.

Кучерова Л.В., Аракчеева С.В. Уплотнение и обезвоживание осадков сточных вод // Вологдинские чтения. - 2009. - № 76. - С. 103-104.

Алексеев, Л.С. Контроль качества воды: учебник / Л.С. Алексеев. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2009. - 159 с.

Музыченко, О.В. Современные методы обработки осадков сточных вод // Вологдинские чтения. - 2012. - № 80. - С. 295-296.

Головко, Г. Успешный опыт Ростовского Водоканала по реализации проектов государственно-частного партнерства / Г. Головко // Газета Молот. - 2012. - 3 августа.

Дибцев, И. Государственно-частное партнерство и долгосрочное тарифное регулирование в сфере водоснабжения и водоотведения / И. Дибцев // Российская неделя государственного частного партнерства. - http://p3week.ru/images/presenatation/rks_dibcev.pdf, 2014.

Реконструкция очистных сооружений канализации г. Черноголовки Московской области: рабочий проект. - Белгород. - 2005. -200 с.

Очистные сооружения «Южное Бутово» и г. Зеленоград. - http://www.mosvodokanal.ru /.

СНиП 2.04.03 - 85. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2001. - 72 с.

Ступенчатая решетка тонкой очистки MEVA RS. - http://www.ekoumvelt.ru/devices/reshetki-dlya-ochistki-stochnykh-vod/rs_type_stupenchataya_reshetka/.

Ласков, Ю.М. Примеры расчетов канализационных сооружений / Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун - М.:Стройиздат, 2008. - 256 с.

Эпов А.Н., Баженов В.И. Расчет аэротенков с удалением биогенных элементов. - М: ОАО «Лизинг экологических проектов», 2012.- 52с.

Гудков, А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод: уч. пособие / А.Г. Гудков. - Вологда: Изд-во ВоГТУ, 2002. - 51 с.

Компания Kemira. -http://www.kemira.com/regions/russia/ru/solutionsproducts/Pages/ferricsulphate.aspx

Тонкослойные модули TUBEdek. - http://serviceok.com.ua/media

Пугачев, Е.А. Проектирование сооружений переработки и утилизации осадков сточных вод с использованием элементов компьютерных информационных технологий / Е.А. Пугачев, В.И. Алексеев, Т.Е. Винокурова. - АСВ, 2003. - 176 с.

Ультрафиолетовые технологии http://lit-uv.com/ru/activities/news/terminology/

Размещено на Allbest.ru