Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО, ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО И ПРИРОДООХРАННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Факультет “Водоснабжение и Водоотведение”

Кафедра водоотведения

Специализация 2908.01 “Системы и сооружения водоснабжения и водоотведения”

Дисциплина “Водоотведение и очистка сточных вод”

Пояснительно-расчетная записка к курсовому проекту

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Руководитель

В.П. Саломеев

Студент факультета ВиВ-IV-1 дн.отд. Т.В. Гаева

Москва 2006 год

Введение

В понятие «сточные воды» входят различные по происхождению, составу и физическим свойствам воды, которые использовались человеком для бытовых и технологических нужд. Сточные воды разнообразны по составу и, следовательно, по свойствам.

Различают три основные категории сточных вод в зависимости от их происхождения:

хозяйственно-бытовые

производственные

атмосферные

Хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в водоотводящую сеть от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания и лечебных учреждений. В составе таких вод различают фекальные сточные воды и хозяйственные, загрязненные различными хозяйственными отбросами, моющими средствами. Хозяйственно-бытовые сточные воды всегда содержат большое количество микроорганизмов, которые являются продуктами жизнедеятельности человека. Основная часть органических загрязнений таких вод представлена белками , жирами, углеводами и продуктами их разложения. Неорганические примеси составляют частицы кварцевого песка, глины, соли, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека. К последним относят фосфаты, гидрокарбонаты, аммонийные соли (продукт гидролиза мочевины). Из общей массы загрязнений бытовых сточных вод на долю органических веществ приходится 45-58%.

Производственные сточные воды образуются в результате технологических процессов. Качество СВ и концентрация загрязняющих веществ определяются следующими факторами: видом промышленного производства и исходного сырья, режимами технологических процессов. Пищевая промышленность (в данном курсовом проекте - мясокомбинат) дает загрязнения органическими примесями. Концентрация загрязнений СВ. различных предприятий неодинакова. Она колеблется в весьма широких пределах, в зависимости от расхода воды на единицу продукции, совершенства технологического процесса и производственного оборудования. Неравномерность притока сточных вод и их концентрации во всех случаях ухудшает работу очистных сооружений и усложняет эксплуатацию.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения осадков. К этой категории сточных вод относят талые воды, а также воды от поливки улиц. В атмосферных водах наблюдается высокая концентрация кварцевого песка, глинистых частиц, мусора и нефтепродуктов, смываемых с улиц города. Загрязнение территории промышленных предприятий приводит к появлению в ливневых водах примесей, характерных для данного производства. Отличительной особенностью ливневого стока является его эпизодичность и резко выраженная неравномерность по расходу и концентрациям загрязнений.

Состав сточных вод и их свойства оценивают по результатам санитарно-химического анализа, включающего наряду с санитарными химическими тестами целый ряд физических, физико-химических и санитарно-бактериологических определений.

Полный санитарно-химический анализ предполагает определение следующих показателей: температура, окраска, запах, прозрачность, величина рН, сухой остаток, полный остаток и потери при прокаливании, взвешенные вещества, оседающие вещества по объему и по массе, перманганатная окисляемость, химическая потребность в кислороде

(ХПК), биохимическая потребность в кислороде (БПК), азот (общий, аммонийный, нитритный, нитратный), фосфаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы и другие токсичные элементы, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, растворенный кислород, микробное число, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), яйца гельминтов. Кроме перечисленных показателей, в число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может быть включено определение специфических примесей, поступающих в водоотводящую сеть населенных пунктов от промышленных предприятий.

Количество осадков, образующихся на очистных сооружениях (станции аэрации) составляют приблизительно 1,5-2,5% от расхода сточных вод. Осадки сточных вод - это примеси в твердой фазе, выделенные из воды в результате механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод или сочетания этих методов очистки. На московских станциях аэрации ежесуточно образуется около 30000 м³/сут осадков или 300 т сухого вещества.

В задачи обработки осадков входит максимальное сокращение их объема и обеспечение экологической и санитарной безопасности.

1. Общая часть

вода сточный очистной санитарный

Самоочищающая способность водоема зависит от условий смешения и разбавления сточных вод водой водоемов. Для удовлетворения санитарных требований устанавливают предельно допустимый сброс (ПДС) лимитирующих веществ в целях ограничения поступления загрязнения в водоем со сточными водами.

Санитарная характеристика водоема составляется на основании санитарно-топографического обследования. При этом учитываются также санитарные условия водообеспечения населенных мест. На основании таких обследований составлены показатели качества воды источников водопользования. Они разделяются на три класса. По своему назначению водные источники делятся на:

хозяйственно-бытовые,

культурно-бытовые

рыбохозяйственные (воспроизводство ценных рыбных пород и для других рыбохозяйственных целей).

Уточнение категорий водоемов или их участков производится при участии органов санитарно-эпидемиологической службы и рыбохозяйственных организаций. Общие требования к составу и свойствам воды в водоемах и водотоках существующих категорий после выпуска в них сточных вод, подвергшихся необходимой очистке, приведены в таблице 2.

Допустимые изменения состава воды в водоемах и водотоках после выпуска в них очищенных сточных вод

таблица 2

Показатели состава и свойств воды в водоеме после выпуска СВ	Категории водопользования
	I	II	III
			1	2
Содержание взвешенных веществ	Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более, чем на:
	0,25 мг/л	0,75 мг/л	0,25 мг/л	0,75 мг/л
Наличие растворенного О2	Должно быть не менее
	4 мг/л	6 мг/л	4-6 мг/л
Биохимическая потребность в кислороде - БПКполн при температуре 20С	Не должна превышать
	3 мг/л	6 мг/л	3-4 мг/л

1.1 Расчет необходимой степени их очистки

Определение расходов сточных вод.

Q = Q_гор + Q_пром - суммарное кол-во сточных вод, включающее городские и промышленные стоки.

Q_гор = 68000 м³/сут - по заданию;

Q_пром =18000 м³/сут - по заданию.

Q = 68000 + 18000 = 86000 м³/сут

Q^час_ср=86000/24 = 3583 м³/ч

Q^сек_ср = 86000/86400 = 0,995 м³/с = 995 л/с

По СниП 2.04.03-85 таб.2 принимаем в соответствии со средним расходом сточных вод 995 л/с общий коэффициент неравномерности притока сточных вод k_gen = 1,47.

Тогда: q^сек_max = 0,995*1,47 = 1,46 м³/с = 146 л/с

Q^час_max = 1,46 * 3600 = 5256 м³/ч - максимальный часовой расход.

Определение концентраций загрязнений в сточных водах, поступающих на очистные сооружения.

Определение концентраций бытовых сточных вод производится по формуле:

С = а*1000/q;

где С - концентрация загрязнений, мг/л;

а - норма загрязнений в сутки на одного жителя. Для неосветленной жидкости по СниП 2.04.03-85 таб. 25:

Показатель	Количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут
Взвешенные вещества	65
БПКполн неосветленной жидкости	75
БПКполн осветленной жидкости	40
Азот аммонийных солей N	8
Фосфаты Р2О5	3,3
В том числе от моющих веществ	1,6
Хлориды Сl	9
Поверхностно-активные вещества (ПАВ)	2,5

q = 300 л/сут - норма водоотведения на одного жителя в сутки

Подставив все известные значения в выше приведенную формулу, получим: БПК ^неосв_полн = 75*1000/300 = 250 мг/л

ВзвВ = 65*1000/300 = 216,7 мг/л

Данные по промпредприятию:

концентрация загрязнений по БПК = 170 мг/л;

концентрация загрязнений по взвешенным веществам составляет 380 мг/л.

Определим концентрацию загрязнений в смеси бытовых и промышленных сточных вод

С^БПКп_смеси = Q_i*C_i/Q_i;

где С_i - концентрация загрязнений в каждом стоке;

q_i - расход стока.

С^БПКп_смеси = (68000*250 + 18000*170)/(68000+18000) = 233,3 мг/л,

С^ВВ_смеси = (68000*216,7 + 18000*380)/(68000 + 18000) = 250,9 мг/л

В итоге мы получили, что на очистные сооружения поступают сточные воды, характеризующиеся:

БПК_полн = 233,3 мг/л;

Взвешенные вещества = 250,9 мг/л.

Расчет разбавления сбрасываемых сточных вод водой водоема.

Для расчета разбавления в средних и больших реках наибольшее распространение получил метод Фролова-Родзиллера. Коэффициент смешения определяют по формуле:

а = (1-е^{- ?Lф})/(1+Q/q*e^{- ?Lф});

где Q = 7 м³/с - по заданию расход реки при 95% обеспеченности;

q = 0,995 м³/с - среднесекундный расход сточных вод;

Lф = 10 км - длина русла реки от места выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру;

- коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения:

= * ?Е/q

= L_фарв/L_пр = 10/7 = 1,429 - коэффициент извилистости русла;

= 1- для берегового выпуска коэффициент, учитывающий место расположения выпуска;

Е = V_ср*Н_ср/200 = 0,35*1,5/200 = 0,0026 - коэффициент турбулентной диффузии;

V_ср = 0,35 м/с - среднее значение скорости течения воды в реке на участке между выпуском и расчетным створом (см. задание);

Н_ср = 1,5 м - средняя глубина водоема на том же участке (см. задание).

= 1*1,429* ?0,0026/0,995 = 0,19

а = (1-2,71^{-0,19 ?10000})/(1+(7/0,995)*2,71^{-0,19 ?10000}) = 0,983/1,119 = 0,878

В итоге мы получили коэффициент смешения - а = 0,878

Расчет необходимой степени очистки сточных вод.

Расчет необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам.

Предельно допустимое содержание взвешенных веществ в спускаемых в водоем сточных водах определяют по формуле:

m = P*(a*Q/q+1)+b;

где P = 0,75 для водоема второй категории допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод;

b = 12 мг/л - концентрация взвешенных веществ в воде водоема.

m = 0,75*(0,878*7/0,995+1)+12 = 17,36 мг/л.

Необходимая степень очистки по взвешенным веществам в %

Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПК_полн

Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПК_полн учитывает самоочищение сточных вод в водоеме за счет биохимических процессов, а также разбавление СВ водами водоема. Допустимую БПК_полн сточной жидкости при выпуске ее в водоем определяют по формуле:

L_ct = a*Q*(L_пд - L_p*10^-Kp*t)/q*10^-Kct*t + L_пд/10^-Кст*t ;

где L_ст - допустимая БПК_полн при выпуске в водоем;

К_ст = 0,16 сут^-1 и К_р = 0,1 сут^-1 - соответственно константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой;

t = Lф/V_ср = 10000/86400*0,35 = 0,33 сут - продолжительность перемещения воды от места выпуска СВ до расчетного створа;

L_пд = 6 мг/л - предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе;

L_р = 1,1 мг/л - БПК_полн речной воды до места выпуска СВ ( по заданию).

L_ст = 0,878*7*(6-1,1*10^-0,1*0,33)/(0,995*10^-0,16*0,33)+ 6/10^-0,16*0,33 = 41,4 мг/л

Необходимая степень очистки по БПК_полн

2. Расчет очистных сооружений

Сооружения механической очистки

Решетки.

Для улавливания из сточных вод крупных нерастворенных примесей применяют решетки, выполняемые из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Наиболее широкое распространение получили неподвижные решетки наклонного типа марки МГ и вертикальные решетки типа РМВ. Для удобства съема загрязнений часто решетки устанавливают под углом к горизонту 60-70?. Если количество улавливаемых загрязнений составляет 0,1 м³ в 1 сут и более, то очистка решеток должна быть механизирована.

Необходимую площадь решетки рассчитывают по скорости течения воды в прозорах. Принимаем в соответствии с нормативными документами скорость течения воды в прозорах равную 0,8-1,0 м/с (максимальная составляет 1,2 м/с), а скорость воды в канале перед решеткой 0,7-1,0 м/с.

Определение общего количества прозоров решетки.

n = q*k₃ / b*h₁*V_p;

q = 1,46 м³/с - максимальный расход сточных вод;

к₃ = 1,05 - коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями;

b = 0,016 - величина прозора решетки (принимаемая по СНиП 2.04.03-85)

Vр = 1,0 - средняя скорость в прозорах решетки.

Основные показатели механизированных решеток

таблица 3

марка	Пропускная способность, тыс. м3/сут	Площадь прохода решетки, м2	Число прозоров	Толщина стержней	Ширина канала в месте установки решетки, мм	Радиус поворота, мм	Номинальные размеры канала, мм В*Н
1	2	3	4	5	6	7	8
МГ-5Т МГ-6Т МГ-7Т МГ-8Т МГ-9Т МГ-10Т МГ-12Т РМУ-1 РМУ-2 РМУ-3 РМУ-4 РМУ-5 РМУ-6 РМУ-7	- - 18-35 75-95 20-40 65-77 80-100 - - - - - - -	- - 0,39 1,25 0,38 0,74 1,5 - - - - - - -	84 84 31 55 39 39 64 21 39 39 60 84 84 107	8 8 8 8 8 8 8 6 6 6 6 6 6 6	2290 2290 950 1570 1140 1200 1790 685 1550 1550 2035 2535 2535 3035	3810 2850 2100 2850 2050 2850 2850 - - - - - - -	2000*3000 2000*2000 800*1400 1400*2000 1000*1200 1000*2000 1600*2000 600*800 1000*1000 1000*2000 1500*2000 2000*2000 2000*2500 2500*3000

При двух рабочих решетках расход на одну решетку будет равен:

q₁ = 1,46 / 2 = 0,73 м³/с

Подставив все необходимые значения в формулу, в итоге получаем число прозоров:

n = 0,73*1,05 / 0,016*1,5*1,0 = 32 шт

Определение общей ширины решетки.

B_p = S*(n-1) + b*n

S = 0,008 м - толщина стержней решетки;

n = 32 - число прозоров в рештке;

b = 0,016 м - величина прозора решетки.

В_р = 0,008*(32-1) + 0,016*32 = 0,76 м.

В соответствии с выполненными расчетами, принимаем решетку марки МГ-7Т с основными показателями, которые приведены в таблице 3.

¦ В = 800 мм

¦ Н = 1400 мм

¦ n = 31

Проверяем скорость воды в прозорах решетки:

V_p = q*k₃ /N*b*h₁*n = 1,46*1,05 / 2*0,016*1,5*32 = 0,998 м/с

Скорость должна быть в пределах 0,8 - 1,0 м/с.

Скорость течения воды в прозорах решетки удовлетворяет нормативам.

Определение потерь напора в решетке.

H_p = ?*V²*p / 2g

V_p = 0,96 м/с - скорость воды в прозорах решетки;

? - коэффициент местного сопротивления стержней решетки:

? = ?*(S/b)^4/3*sin?;

? = 1,72 - коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержня;

S = 0,008 м - толщина стержней; ? = 60? - угол наклона решетки.

? = 1,72*(0,008/0,016)^4/3*0,865 = 0,4

h_p = 0,4*0,96²*3 / 2*9,81 = 0,056 м , где

р = 3 - коэф., учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки, принимается в зависимости от скорости воды в прозорах решетки.

Подпор воды не превышает 12см.

Определение количества загрязнений, улавливаемых решетками.

При проектировании решеток количество уловленных загрязнений следует принимать в зависимости от размера решеток( при ширине прозора 16 мм количество отбросов равно 8 л на 1 человека в год, а плотность их - 750 кг/м³). Уловленные на решетках отбросы должны подвергаться дроблению в дробилках и возвращаться в поток воды перед решетками.

Норма водоотведения составляет - 250 л/чел*сут

Q= 86000 м?/сут

Определим приведенное количество жителей:

N_прив = Q^сут_ср/N = 86000*1000/250 = 344000 чел

Количество улавливаемых загрязнений:

W_сут ⁼ N_прив*8/1000*365 = 344000*8/1000*365 = 7,5 м³/сут

При плотности отбросов ? =750 кг/м³ масса загрязнений составит:

M = 7,5 * 750 = 5625 кг = 5,6 т

Для уменьшения задержанных загрязнений применяют дробилки молоткового типа.

При количестве отбросов более 1 т/сут, устанавливают резервную дробилку.

Молотковые дробилки марки Д-З

таблица 4

Дробилка	Производительность, кг/час	Расход воды, м3/час
Д-3 Д-3	300-600 2000	2,5-5 18

Принимаем две дробилки - одну рабочую и одну резервную марки Д-3 производительностью 300 кг/час.

Песколовки.

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки, подразделяемые на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые.

При расходе воды более 10000 м³/сут принимают горизонтальные и аэрируемые песколовки. К расчету применяем аэрируемую песколовку с прямолинейным движением. Число песколовок или отделений песколовок принимаем не менее 2-х, причем все песколовки должны быть рабочими.

Q= 86000 м?/сут

q= 1,46 м?/с

Принимаем три отделения песколовки.

Рассчитаем площадь живого сечения каждого отделения песколовки.

? = q_макс/V*n

В соответствии со СНиП 2.04.03-85 таб. 28 принимаем скорость движения воды в песколовке V = 0,1 м/с

Тогда ? =1,46 /0,1*3 = 4,87 м²; где

q_макс = 1,46 м³/с - максимальный расход сточных вод на одно отделение

n = 3 - количество отделений.

Hs=2,1м ; B= 3м ;B/H=1,34; Ks=2,46 ;Uo=18,7

Расчёт рабочей длины песколовки :

Принимаем песколовку:

пропускная способность 100000 м³/сут

Число отделений 3

Длина 12 м

Ширина 3 м

Глубина 2,1 м

Отстойники.

Для улавливания из сточных вод нерастворенных загрязнений применяют отстойники периодического (контактные) и непрерывного (проточные) действия. В практике очистки сточных вод в основном используют отстойники непрерывного действия. По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Для очистки сточных вод широко используют также радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных. В зависимости от назначения в технологической схеме очистной станции отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные отстойники служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на биологическую или физико-химическую очистку, а вторичные - для осветления сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку.

Выбор типа и числа отстойников при проектировании должен производиться на основании технико-экономического их сравнения с учетом местных условий.

Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности очистной станции до 20000 м³/сут;

Горизонтальные - более 15000 м³/сут;

Радиальные - более 20000 м³/сут.

Первичные отстойники.

Исходя из величины расхода сточных вод, принимаем к строительству первичные отстойники радиального типа.

При поступлении сточных вод с концентрацией взвешенных веществ , необходимо снизить их в первичных отстойниках до 100 - 150 мг/л и не более чем на 50% от исходной концентрации.

Тогда минимальный процент очистки от взвешенных веществ составит:

Максимальный эффект, который следует обеспечить в отстойниках, составляет:

Из практики работы первичных отстойников известно, что они способны устойчиво обеспечить эффект очистки в 50%. Этот эффект нас устроит, т.к. он находится между минимальным и максимальным эффектом, его и закладываем в расчет. Расчет отстойников ведем по СНиП 2.04.03-85.

Определяем гидравлическую крупность U₀, выделяемых взвешенных веществ по формуле:

, где

H_set - глубина проточной части в отстойнике, м

k_set - коэффициент использования объема проточной части отстойника, по СНиП т.31 принимаем равной 0,45

t_set - продолжительность отстаивания соответствует заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое м

n₂ - показатель степени, зависящей от агломерации взвеси в процессе осаждения.

По табл. СНиП II-32-74 определяем t_set при концентрации и принятого эффекта осветления Э=50%, t_set=768с. По СНиП 2.04.03-85 определяем показатель степени n₂=0,25.

Глубину проточной части отстойников назначаем глубиной типового отстойника. Строительная глубина большинства типовых отстойников составляет H_от=3,4 м. Т.к. величина нейтрального слоя в отстойнике в соответствии СНиП 2.04.03-85 п.6.63, должна быть 0,3м, то проточная глубина составит м.

Коэффициент использования объема k_set принимаем по СНиП 2.04.03-85 т.31 в зависимости от выбранного типа отстойника, для радиального отстойника k_set=0,45.

Т.к. величина U₀ получена для T=20 ^oC, а нам надо для T=15 ^oC, то приводим пересчет по формуле 31 СНиПа. Динамическая вязкость воды при T=20 ^oC , при T=15 ^oC .

Задаемся числом отстойников m=4

== 28,75м.

Принимаем D=30м.

W=м³

По справочнику проектировщика подбираем отстойник радиальный первичный.

D=30м.

H_гидр=3,4м.

H_и=0,3м.

Рассчитаем фактическую продолжительность отстаивания воды:

t_факт=

Определяем гидравлическую крупность взвешенных веществ u_отс, мм/с, задерживаемых в отстойнике принятых размеров и типа :

С учётом поправок на вертикальную составляющую турбулентной пульсации ? и увеличение вязкости воды ? при её температуре в производственных условиях в зимний период, отличной от лабораторной (T_лаб=20?С), определяется фактическая гидравлическая крупность задерживаемых взвешенных веществ u_факт, мм/с

Находим лабораторную продолжительность отстаивания в покое t_лаб, сек, соответствующая фактической условной гидравлической крупности u_факт и фактической глубине отстаивания H_факт :



По таблице определяем новое значение эффекта осветления Э=52%.

Концентрация взвешенных веществ C_t, мг/л, в осветлённой воде составит:

C_t=C₀*(1-0.01*Э_факт)

C_t=250,9*(1-0,01*52) = 120,4 мг/л.

3. Сооружения биологической очистки

3.1 Расчет аэротенка

Так как расход сточных вод составляет значительную величину (86000 м³/сут), то в качестве сооружений биологической очистки принимаем аэротенки. Поскольку БПК поступающих вод равно 233,3 мг/л, то в соответствии со СНиП стр. 35 п. 6.141 рассчитываем аэротенки с регенераторами.

Определяем БПК сточных вод, выходящих из отстойника. Она снижается на 20-25% по сравнению БПК воды, поступающей на отстаивание.

Принимаем степень рециркуляции активного ила R_i равной 0,49.

Рассчитываем БПК в начале аэротенка с учетом разбавления рециркуляционным расходом (СНиП стр.36)

где: - БПК_полн очищенной воды, принимается равной 15 мг/л, т.к. очищать сточную воду до меньшей величины в аэротенках не целесообразно.

Задаемся дозой ила в аэротенке:

Определяем дозу ила в регенераторе:

Определим удельную скорость окисления органических загрязнений:

где: - максимальная скорость окисления, мг/(г ч)

C₀ - концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимаем равной 2)

k_e - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ

k₀ - константа, характеризующая влияние кислорода

- коэффициент ингибирования продуктами распада активного или, л/г

Определение продолжительности окисления органических загрязнений (СНиП т.54):

где: S - зольность ила, принимается по т.40 СНиПа

Определение продолжительности обработки воды в аэротенке (СНиП т.56):

Вычислим продолжительность регенерации:



Определим продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк - регенератор»:

Определим объём аэротенка W_at СНиП ф.58 и регенератора W_r ф.59

Определим суммарный объем аэротенка

Процент регенератора составляет

Определим иловой индекс активного индекса:

Фактическое время пребывание обрабатываемой сточной воды в системе «аэротенк - регенератор»:

,

По т.41 СНиП определяем иловой индекс, который соответствует этой нагрузке:

Степень рециркуляции, который соответствует этому иловому индексу определяется по ф.52 СНиПа:

Подбираем пять секций 2-х коридорного аэротенка-вытеснителя с шириной каждого коридора 6 м, длиной 60 м, рабочей глубиной 5 м и объемом каждой секции 3933 м³. Общий объем аэротенков 19665 м³.

Расчет количества воздуха производится по ф.61 СНиПа:

где: q₀ - удельный расход кислорода воздуха, принимаемый 1,1 до отчистки БПК_полн 10-15

k₁ - коэффициент, учитывающий тип аэратора

k₂ - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов

k_T - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод

C_a - растворимость кислорода в воде, мг/л

k₃ - коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85

Принимаем в аэротенке двухполосную аэрацию через фильтросные пластины. Ширина 1 филтроса 0,3 м, величина просвета между аэраторами, включаемое в площадь аэрируемой зоны - 0,3 м. Ширина площади аэрации составит:

по СНиП т.42

k₁=1.47

Аэраторы устанавливаются в ж/б лотках, укладываемых на дно аэротенка. Высота этого лотка 0,35 м. тогда глубина погружения аэратора составит:

по СНиП т.43

k₂=2

где: C_T - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемой 8,84

Тогда,

Вторичные отстойники.

Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителей и служат для выделения активного ила из биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Эффективность осветления биологически очищенной воды во вторичных отстойниках определяет, как правило, конечный эффект очистки воды и эффективность работы всего комплекса сооружений биологической очистки.

Из-за значительного расхода сточных вод вторичные отстойники проектируем радиального типа. Расчет ведется по нагрузке по СНиП ф.67.

где:K_ss - коэффициент отстаивания объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников - 0,4

a_t - следует принимать не менее 10 мг/л

Значения J_i и a_i берем из расчета аэротенка (J_i=120 см³/г, a_i=3 г/л)

Определим площадь всех отстойников F, м²

Задаемся диаметром отстойников D_set=30 м.

Определим площадь поверхности отстойника

Определим число отстойников n

Принимаем 6 шт. типовых отстойников D=30 м.

3.2 Сооружения по дезинфекции сточных вод

Расчёт контактного резервуара.

Дезинфекция производится хлором. Расчетная доза хлора Д_хл=3 г/м³ (СНиП п.6.223).

Количество хлора, расходуемое в течение 1 часа при максимальном расходе сточных вод :

q_хл = q_max * Д_хл / 1000 = 5256 * 3 /1000 = 15,8 кг/ч

Для получения хлорной воды хлораторная обеспечивается подводом воды питьевого качества с давлением не менее 0,4 МПа и расходом :

Q = q_хл^т * q_в = 15,8 * 0,4 = 6,32 м³ / ч

Где 0,4 - количество воды в м³ , расходуемое на 1 кг хлора.

Для обеспечения контакта хлора со сточной водой проектируются контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников

W_к.р. = q_max * t / 60 = 5256 * 30 / 60 = 2628 м³

Где t - продолжительность контакта хлора со сточной водой ( СНиП п.6.228) равна 30 мин.

Площадь поперечного сечения резервуара

F = W_к.р. / L_р = 2628 / 33 = 79 м²

Принимаются типовой контактный резервуар шириной В = 6 м и глубина 3,2 м.

Поперечное сечение одного резервуара составляет F_р = 3,2 * 6 = 19,2 м²

Количество устанавливаемых на станции секций для контактных резервуаров :

N = F / F_р = 79 / 19,2 = 4 секции.

Фактическая продолжительность контакта воды с хлором в час максимального притока воды (n = 4 - число отделений):

Т = V_{к. р} /Q_{max ч.} = n Ч b Ч--H Ч L/Q_{max ч.} = 4 Ч 6 Ч 3,2 Ч 33 /5256 = 0,48 ч =29 мин

Ввод хлорной воды в сточную осуществляется через диффузоры.

3.3 Сооружения доочистки

При доочистке сточных вод, прошедших биологическую очистку, следует предусматривать установку перед фильтрами барабанных сеток. Рабочую площадь сеток находят по формуле :

F_с = Qkk₁k₂/V_с = 0,995*1,47*1,6*1,2/0,4=7 м²

Проектируем однослойные песчаные фильтры с восходящим потоком воды. Принимаем V_ф = 11 м/ч, n = 1 (продолжительность фильтроцикла 24 ч); W₂ = 4 л/(с м²); t₂ = 10 мин = 1,17 ч.; W₃ = 6 л/(с м²); t₃ = 8 мин = 0,13ч.; t₄ = 0,33 ч.

Суммарная площадь фильтров определяется по формуле:

F_ф = 86000*1,47*(1+0,005)/(24*11-3,6*1*(4*0,17+6*0,13)-1*11*0,13)=498 м²

Число фильтров определяется по эмпирической формуле:

N=0,5498=12 шт.

Площадь одного фильтра:

м²

Тогда размер фильтра 6*7 м.

N₁ - количество фильтров, находящихся в ремонте, принимаем N₁ = 1 шт.

Скорость фильтрования при форсированном режиме:

V_р.ф = V_р.н * N / (N - N₁) = 11 * 12 / (12 - 1) = 12 (м/ч)

Эта скорость не превышает скорости, допускаемой на форсированном режиме работы фильтров.

4. Сооружения по обработке осадка

4.1 Расчёт количества осадка, направленного на сооружения по обработке осадка

Определение количества сырого осадка по сухому веществу:

т/сут

С = 250,9 мг/л - концентрация взвешенных веществ в воде, поступающие на первичные отстойники;

Э = 0,52 - эффект осветления взвешенных веществ в первичных отстойниках;

k = 1,1 - 1,2- коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных

фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализов, принимаем равным 1,1;

Q - средний расчетный расход сточных вод, Q = 86000 м³/сут.

Определение объема сырого осадка:

= 1 т/м³ - плотность осадка;

Вл = 94% - влажность сырого осадка.

Осадок : О_сух = 12 т/сут,

V_ос = 200 м³/сут.

Определение расхода избыточного активного ила AИ_изб по сухому веществу:

И_сух = (Пр - в)Q/(1000*1000) = (152,3 - 15)86000/(1000*1000) = 11,8 т/сут.

L_en = 186,64 мг/л - БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды;

Пр - прирост активного ила, мг/л:

Пр = 0,8В + 0,3 L_en = 0,8 * 120,4 + 0,3 * 186,64 = 152,3 мг/л

В - концентрация взвешенных веществ на выходе из первичных отстойников, мг/л:

в = 15 мг/л - вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников

Определение объема неуплотненного избыточного активного ила:

Вл = 97% - влажность неуплотненного АИ_изб.

Активный ил : И_сух = 11,8 т/сут,

V_ил = 393 м³/сут.

Определение общего объема смеси осадка и ила:

М_общ = V_ос + V_ил = 200 + 393 = 593 м³/сут

Определение средней влажности смеси осадка и ила:



Илоуплотнитель.

Для уплотнения осадка (смеси СО и АИ_изб) применяется радиальный илоуплотнитель.

Максимальный прирост:

П_мах=К•Пр =1,2•152,3=182,76мг/л

Максимальный приток избыточного активного ила при его концентрации С=20г/л

м³/ч

Предполагаем, что будут использованы два радиальных илоуплотнителя. Согласно СНиП 2.04.03-85 при С=20г/л принимаем расчетную нагрузку на площадь зеркала уплотнителя q?0,3м³/(м²•ч).

Полезная площадь поперечного сечения радиальных илоуплотнителей

Диаметр радиального илоуплотнителя высчитываем

Принимаю два радиальных илоуплотнителя диаметром D=9м (один рабочий и 1 резервный). Необходимая высота рабочей зоны при продолжительности уплотнения 8ч составит Н=0,3*8=2,4м

Общая высота илоуплотнителя при использовании илосркеба Н_о=2,4+0,3+0,3=3м.

Расчёт метантенков.

Расчёт расхода осадка и ила по беззольному веществу производится при зольности осадка Зос=30%, зольности активного ила Зил=25% и гигроскопической влажности осадка и ила Вг и Вг', равной 5%:

Определение количества беззольного вещества осадка:

Обез=Осух(100-Вг)(100-Зос)/(100*100)=12(100-5)(100-30)/(100*100)=7,98 т/сут

Определение количества беззольного вещества ила:

Ибез=Исух(100-Вг')(100-Зил)/(100*100)= 11,8(100-5)(100-25)/(100*100)=8,4 т/сут

Определение суммы беззольного вещества смеси осадка и ила:

Мбез= Обез+ Ибез=7,98+8,4=16,38 т/сут

Определение средней зольности абсолютно сухого вещества смеси осадка и ила:

Зсм =

=100(1-(16,38/((12(100-5)/100)+(11,8(100-5)/100))=28%

При выборе режима сбраживания следует иметь в виду, что термофильный процесс заканчивается примерно в 2 раза быстрее мезофильного и обеспечивает полную дегельминтизацию осадка, но требует дополнительного расхода топлива на подогрев метантенков. В то же время осадок, сброженный в термофильных условиях, труднее отдаёт воду для его промывки. Учитывая, что проектом предусматривается механическое обезвоживание сброженной смеси с последующей термической сушкой осадка, принимаем мезофильный режим сбраживания, что позволит полностью обеспечить процесс теплом, получаемым от сжигания газов брожения, и повысить нагрузку на вакуум-фильтры.

Определение требуемаего объёма метантенка:

V = Мобщ * 100/Д = 593 * 100/10 = 5930 м?

Д =10 % - суточная доза загрузки осадка в метантенк, определяется по табл. 59 СниП 2.04.03-85.

Принимаем 2 типовых метантенка d=19,2 м, полезным объёмом одного резервуара 4000 м?, высотой верхнего конуса 2,9 м, цилиндрической части 14,7 м, нижнего конуса 3,5 м.

Определение распада беззольного вещества загружаемого осадка:

Rr = Rlim - kr*Д = 48 - 0,4*10 = 44%

Rlim - максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка (предел сбраживания):

Rlim =(ао*Обез+аи*Ибез)/Мбез=(53*7,98+44*8,4)/16,38=48%

ао = 53%, аи = 44% - пределы распада осадка и ила;

kr = 0,4 - коэффициент, зависящий от влажности осадка, определяется по табл. 61 СниП 2.04.03-85.

Определение выхода газа из метантенков:

Гб = Rr /100 = 44/100 = 0,44 м?/кг = 44%

Определение общего выхода газа:

Гобщ= Гб * Мбез*1000 = 0,44 * 16,38 * 1000 = 7207 м?/сут

Для выравнивания давления газа в газовой сети предусматриваем мокрые газгольдеры, вместимость которых Vг рассчитывается на 24-ч выход газа:

Vг= Г*t/24=7207*3/24=901 м?

Принимаем 2 газгольдера, объёмом каждого 600м?, с внутренним диаметром резервуара 11,48м, колокола 10,68м, высота газгольдера 15,4м, резервуара 7,39м, колокола 7,61м.

Расчёт фильтр - прессов .

Расчет фильтр-прессов ведется по формулам, предоставленным лабораторией МГСУ.

Количество сухого вещества обезвоженного осадка в сутки определяется по зависимости:

где М_сух - количество осадка на станции;

Р - среднее значение влажности.

Принимаем производительность фильтр-прессов П=7 кг/ч (по табл.62 СНиП).

При работе фильтр-прессов 8 часов в сутки необходимая площадь фильтров составит:

м²

Принимаю два рабочих и один резервный фильтр-пресс ФПАКМ-2,5У.

Расчёт иловых площадок.

Сброженный осадок, выгружаемый из метантенков, имеет влажность 96-98 %.Для дальнейшего использования осадок надо подвергнуть обезвоживанию. Наиболее распространенным методом обезвоживания осадков является сушка их на иловых площадках различных конструкций. Различают иловые площадки на естественном основании с дренажом и без дренажа; на искусственном асфальтобетонном основании с дренажом; каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды; площадки-уплотнители. На иловых площадках происходят уплотнение осадка, испарение воды с поверхности осадка и фильтрация воды через слой осадка и удаление ее дренажной системой. Иловые площадки состоят из карт, окруженных со всех сторон валиками. Размеры карт и число выпусков определяют, исходя из влажности осадка, дальности его разлива и способа уборки после подсыхания. Иловые площадки на естественном основании проектируются на хорошо фильтрующих грунтах при залегании грунтовых вод на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт и только тогда, когда допускается фильтрация иловой воды в грунт. Если глубина залегания грунтовых вод меньше 1,5 м, то необходимо понижение их уровня. Сброженный осадок из метантенков имеет влажность 97%. Дальность разлива осадка такой влажности по картам иловых площадок составляет 75 --100 м.

Осадок, разлитый по картам, подсушивается преимущественно за счет испарения воды. Часть воды профильтровывается в грунт. Подсушенный осадок сгребается бульдозерами или скреперами, нагружается в автомашины и отвозится. Влажность подсушенного осадка 75%.

Следует принимать: рабочую глубину карт -- 0,7--1 м;высоту оградительных валиков -- на 0,3 м выше рабочего уровня осадка на карте; уклон разводящих труб или лотков -- не менее 0,01; число карт -- не менее четырех.

Общая площадь иловых площадок будет составлять:

S=V_oc*K₁/K=593*1,2*365/2,5=103894 м²

V_oc - количество осадка, подаваемого на иловые площадки,м³/год ;К1 - коэф, учитывающий использования земли на устройство подъездов к площадкам; К - нагрузка, 2,5 м³, на 1 м² иловых площадок в год..

При слое осадка на 1 карте 0,3 м и её площади 45*100=4500 м², количество их :

103894*0,3/4500 = 7 карт.

Список использованной литературы

СНиП № 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. ЦИТП Госстроя СССР. М., 1986.

СанПиН № 4630-88. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения. М.: Минздрав СССР, 1988.

Канализация населенных мест и промышленных предприятий / Н.И. Лихачев, И. И. Ларин, С.А. Хаскин и др.; Под общ. ред. В.Н. Самохина. - 2-е изд. М.: Стройиздат, 1981.-639 с. - (Справочник проектировщика).

Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сете и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского. - М.: Стройиздат, 1974.

Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений. М.: Стройиздат, 1987.

Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Биологические фильтры. - 2-е изд. - М. Стройиздат, 1982.

Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: -М.: АСВ, 2004г.

Размещено на Allbest.ru