Биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод малых населенных пунктов

Проектирование установки полной биологической очистки хозяйственно бытовых сточных вод населенного пункта с числом жителей 800-1000 человек. Процессы биологической очистки, критерии выбора локальных установок. Описание технологического процесса.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 18.12.2010
Размер файла 364,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Хозяйственно бытовые сточные воды отличаются большой неравномерностью. Поэтому для оптимальной работы очистной установки необходимо, чтобы стоки сначала собирались в каком-то объеме (емкости), а затем равномерно подавались на очистку. Равномерность подачи стоков на очистку есть непременное условие эффективной работы установки. В противном случае, часть биомассы из установки будет выноситься сильным потоком воды, что недопустимо.

Шестой критерий - способ перекачки сточных вод.

Если использовать центробежные насосы, цепочки бактерий будут разрушаться, и биомасса потеряет свою эффективность. На сегодня самый "нежный" (не разрушающий) способ перекачки - это эрлифт.

2. Описание технологического процесса

2.1 Сущность технологического процесса

Сточные воды, поступающие на очистные сооружения, подвергаются полной биологической очистке, включающей несколько последовательных ступеней:

биологическая очистка сточной воды с использованием живых микроорганизмов и кислорода воздуха в аэротенке;

вторичное отстаивание для отделения очищенной воды и активного ила во вторичном отстойнике;

доочистка на безнапорных фильтрах;

обеззараживание воды на бактерицидной установке с ультрафиолетовым облучением.

Предусмотрена аэробная минерализация осадка и его обезвоживание в фильтрующих мешках.

Действие биологических очистных сооружений основано на том, что смешанные культуры микроорганизмов разлагают и удаляют коллоидные и растворенные органические вещества из сточной воды.

Традиционная очистка сточных вод представляет собой сочетание физических и биологических процессов, используемых для удаления органических веществ из обрабатываемой жидкости.

Технологическая схема полной биологической очистки без предварительного отстаивания используется для очистки небольших расходов сточных вод (небольшие городка, поселки, дома отдыха, промышленные площадки) и предусматривает исключение из технологической схемы очистки первичных отстойников с одновременным увеличением эффективности работы. В первичных отстойниках осаждается значительная часть органики, исключение их из технологической схемы увеличивает концентрацию биологически разлагаемых веществ в сточной жидкости, поступающей на биологическую очистку. Исключение станции первичной механической очистки из технологической схемы резко изменяет характер получаемого осадка. Вместо септического осадка с относительно высоким содержанием сухого вещества получают аэробный ил значительно большего объема с содержанием сухого вещества 0,5-2%. Поэтому система обработки осадка включает в себя аэробные минерализаторы, гравитационные уплотнители.

Весь процесс традиционной очистки сточных вод можно рассматривать как процесс сгущения, заключающийся в том, что загрязнения, удаляемые из сточных вод, концентрируются в небольшом объеме, что облегчает окончательное их удаление.

Процесс биологической очистки может быть описан как непосредственный контакт загрязнений с оптимальным количеством организмов активного ила, в присутствии соответствующего количества растворенного кислорода, в течение необходимого периода времени с последующим эффективным отделением активного ила от очищенной воды.

В аэротенках с помощью активного ила происходит интенсивное биохимическое окисление загрязняющих органических веществ, в связи с этим, они являются одним из наиболее совершенных сооружений для биохимической очистки.

Процесс полного биологического окисления проходит в три стадии.

На первой стадии, сразу же после смешения сточных вод с активным илом, за счет большой поверхности ила (1 г сухого ила занимает площадь 100 м), происходит сорбция загрязняющих веществ и их укрупнение. На этой же стадии начинается процесс окисления легкоразлагающихся органических веществ. В ходе этого процесса, в месте поступления сточных вод в аэротенк происходит потребление почти всего растворенного кислорода. Первая стадия очистки длится от получаса до двух часов, содержание органических веществ, характеризуемое показателем БПК5, снижается на 50-60%.

На второй стадии продолжается сорбция загрязняющих веществ и активное окисление их экзоферментами, которые активный ил выделяет в водную среду. Ферментативно окисляется до 75 % органических веществ. Скорость потребления кислорода на этой стадии меньше, чем на первой стадии, и содержание растворенного кислорода в воде повышается. Продолжительность этой стадии от двух до четырех часов, в зависимости от состава сточных вод.

На третьей стадии происходит окисление загрязняющих веществ эндоферментами внутри клетки. Крупные макромолекулы органических веществ, распавшиеся на более короткие на второй стадии, поступают внутрь клеток для дальнейшего окисления. На этой стадии протекает доокисление сложноокисляемых соединений, которые не окислились на второй стадии, превращение азота аммонийного в нитриты и нитраты. Именно на этой стадии бактерии активно выделяют в окружающую среду полисахаридный гель, благодаря которому и происходит образование бактериальных флоккул. Скорость потребления кислорода снова возрастает. Продолжительность третьей стадии - для бытовых стоков 4-6 часов, и до 15 часов для смешанных стоков. Общая продолжительность всего процесса биологического окисления составляет 6-8 ч для бытовых и 10-20 и более часов для смешанных сточных вод.

Эффективность очистки сточных вод на третьей стадии зависит от величины нагрузки по органическим веществам, возраста активного ила и времени пребывания его в аэротенке. Накопление полисахаридного геля, выделяемого бактериями, придает хлопьям активного ила следующие уникальные свойства:

хлопья являются защитой организмов от неблагоприятного воздействия загрязняющих веществ и выедания представителями следующего трофического звена;

хлопья являются жизненным пространством и убежищем для организмов активного ила;

хлопья являются механической опорой и транспортным средством для микроорганизмов;

хлопья являются источником питательных веществ для микроорганизмов.

Структура и биологические свойства хлопьев ила определяют качество биологической очистки. При нормально идущих процессах очистки, масса активного ила представлена хлопьями размером от 53 до 212 мкм. Бактериальные клетки расположены внутри и на поверхности хлопьев, а незначительное количество одиночных бактерий может быть не связано с хлопком.

Активный ил обеспечивает высокую скорость окисления загрязняющих веществ только во флоккулированном состоянии. Следовательно, качество очищенной воды определяется способностью ила к флокуляции.

Биоценоз активного ила формируется из бактериальных штаммов, которые наиболее устойчивы к данному составу сточных вод, а видовое разнообразие простейших определяется степенью разложения органических загрязняющих веществ.

Богатое видовое разнообразие (не менее 25 видов простейших) в активном иле свидетельствует о высокой эффективности очистки и устойчивости биоценоза к воздействию токсичных сточных вод.

При очистке городских сточных вод наибольшее внимание уделяется удалению азота и фосфора (биогенных элементов), что связано с эвтрофикацией (заиливанием и цветением) водоемов.

Азот и фосфор содержатся в сточных водах в составе органических соединений и минеральных примесей.

Азот присутствует в составе органических соединений в количестве 4-10% от общей массы веществ. Минеральные формы азота - аммиак и аммонийные соединения, различные окислы, нитриты и нитраты.

Основные виды содержания фосфора: органический, в составе органических веществ, полифосфаты, в составе моющих средств, фосфаты.

Азот и фосфор удаляются в ходе биологической очистки при создании определенных условий и соблюдении последовательности операций, приводящих к необходимому качеству очищенной воды.

Изъятие и удаление фосфора базируется на выводе его из системы в составе избыточного активного ила.

Удаление азота основано на процессе нитрификации - денитрификации.

Наиболее перспективный метод глубокого удаления биогенных элементов из сточных вод базируется на традиционной биологической очистке с сочетанием аэробных и анаэробных процессов - методом нитри-денитрификации и дефосфатации. Основу технологической очистки составляет трехзонная схема Анаэробно-Аноксидно-Оксидной (АА/О) обработки.

2.2 Стадии процесса биологической очистки

Технология удаления азота и фосфора включает три основные элемента в биоблоке:

I - зону анаэробной обработки смеси ила и сточных вод;

II - аноксидную зону для денитрификации;

III - оксидную (аэробную) зону для проведения нитрификации

I - зона анаэробной обработки смеси ила и сточных вод (анаэробные условия исключают наличие растворенного кислорода и кислородсодержащих анионов) - эта часть биоблока является реактором кислого брожения, в котором при отсутствии нитратов и растворенного кислорода часть микроорганизмов ила продуцирует из загрязнений сточных вод органические кислоты. Наличие кислот способствует вытеснению фосфатов из клеток ила. Интенсивное потребление фосфатов в аэробной части аэротенка прямо пропорционально количеству ранее вытесненного фосфора в анаэробной зоне. На продолжительность обработки сточной воды в анаэробной зоне влияют БПК, доза ила, температура воды, отсутствие нитритов и растворенного кислорода.

Время нахождения сточных вод в анаэробной зоне 2,5 часа.

II - аноксидная зона - денитрификатор (аноксидные условия - отсутствие растворенного кислорода или минимальное его количество).

Рационально проводить окисление углеродсодержащих примесей в режиме денитрификации, ранее затраченный кислород нитратов будет использован на удаление органических соединений. Стадия окисления углерода проводится в режиме смешанного (симультанного) типа, когда в жидкости присутствуют следы растворенного кислорода и нитраты. Аноксидные условия создаются внутри хлопьев активного ила, когда недостаток кислорода заставит клетки бактерий внутри хлопьев использовать химический метод дыхания.

Для глубокой нитрификации необходимо предварительно изъять легкоокисляемые органические вещества и снизить нагрузку на активный ил по органическим веществам. Если в нормативных документах рекомендуется принимать нагрузку на ил 300-500 мг/г·сут по БПКп, то для нитрифкации ее следует уменьшать почти вдвое. В этом отношении имеет основное преимущество предшествующая денитрификация. Из сточных вод в денитрификаторе совместно с иловой смесью интенсивно изымаются легкоокисляемые примеси (выраженные БПК) без дополнительного расхода воздуха.

Денитрификация осуществляется гетеротрофными микроорганизмами, представляющими группу факультативных анаэробов. Бактерии-денитрификаторы являются представителями микрофлоры поступающих сточных вод и могут использовать органические загрязнения в качестве источника углеродного питания. Это облегчает эксплуатацию сооружений, исключает необходимость выращивания специальной адаптированной микрофлоры.

На рост гетеротрофных денитрифицирующих микроорганизмов оказывает влияние количество усваиваемых органических веществ и обеспеченность нитратным азотом. Аммонийный азот в городских сточных водах находится в избыточном количестве и существенно не воздействует на процесс денитрификации. Денитрификация ингибируется в присутствии растворенного кислорода.

Микроорганизмы активного ила способны использовать окислы азота в качестве источника дыхания при отсутствии кислорода или низкой его концентрации.

Из всех кислородсодержащих соединений нитриты и нитраты используются для дыхания микроорганизмами как наиболее доступные.

В ходе реакций восстановления азота происходит прирост массы активного ила и увеличение количества НСО3-. Повышение карбонатной щелочности положительно отражается на ходе нитрификации, когда в технологической схеме денитрификатор расположен перед нитрификатором.

Денитрификация ингибируется в присутствии растворенного кислорода.

Скорость денитрификации зависит от температуры, концентрации нитратов на входе и выходе из денитрификатора, степени рециркуляции нитратосодержащего потока.

Расчетное время нахождения сточных вод в аноксидной зоне 3-7 часов, уточняется и настраивается при пуско-наладочных работах на очистных сооружениях.

III - аэробная зона (нитрификатор).

Процесс нитрификации рассматривают как двухстадийный процесс, осуществляемый группами бактерий - хемоавтотрофов Nitrosomonas и Nitrobacter. В активном иле их количество колеблется в пределах до 10% от общей биомассы. Нитрификаторы окисляют аммонийный азот до нитритов и затем до нитратов.

Контроль за содержанием нитрифицирующих бактерий в активном иле осуществляется по возрасту ила. Скорость нитрификации в первую очередь зависит от количества автотрофных бактерий-нитрификаторов в активном иле. Рост нитрификаторов происходит более медленно, чем рост гетеротрофных микроорганизмов ила, поэтому излишне большой отбор избыточного ила может привести к обеднению сообщества нитрификаторов и затуханию процесса окисления аммонийного азота. Контроль за количеством нитрификаторов и их активностью не производится, поэтому пользуются косвенным параметром возраста ила. Увеличение возраста ила приводит к накоплению нитрификаторов и укреплению их сообщества.

Скорость роста нитрификаторов 0,3-0,4 1/сут

Возраст ила 2-4 суток.

В начале зоны нитрификации одновременно протекают процессы нитрификации и денитрификации, мало поступает органических загрязнений, а с рециркулирующим илом подается значительное количество растворенного кислорода и микроорганизмов-нитрификаторов.

В загрузке протекают процессы денитрификации, так как закрепленный ил почти не пропускает внутрь пузырьки воздуха и на загрузке создаются условия дефицита кислорода, что идеально для денитрификации.

Дефосфотация. Фосфор распределяется между илом и очищенной водой. Биологическое, не связанное с применением реагентов, удаление фосфора заключается только в выводе его в составе избыточного активного ила.

С увеличением массы избыточного ила возрастает масса удаляемого фосфора, но это входит в противоречие с накоплением в иле нитрифицирующих бактерий в результате вывода их вместе с приростом ила. Поэтому для увеличения вывода фосфора необходимо увеличить его содержание в клеточном веществе бактерий. Клетки обычного ила в аэротенках содержат 1,5-2% фосфора. Активный ил в традиционных аэротенках содержит 0,012-0,018 г/г фосфора, в то время как наличие анаэробных зон может повысить его содержание до 0,03-0,04 г/г. Требуемое содержание фосфора в иле составляет 2,5-3,5%.

Некоторые микроорганизмы природного биоценоза способны накапливать фосфор. Избыточное количество фосфора в клетке, большее, чем потребность для размножения бактерий, наблюдается при чередовании анаэробных и аэробных (аноксидных) условий при перемещении ила по биоблоку.

В анаэробных условиях, когда в иловой смеси нет растворенного и химически связанного кислорода (в форме нитритов и нитратов), мироорганизмы активного ила приспосабливаются к экстремальным условиям, включая в систему дыхания процессы трансформации фосфора. Бактерии выводят фосфор в виде ортофосфатов и продуцируют низшие кислоты жирного ряда (это характерно для кислого брожения органических веществ загрязнений в сточных водах в анаэробных условиях - анаэробная зона).

В аэробных условиях микроорганизмы активно поглощают и накапливают фосфаты в виде полифосфатов.

Таким образом, чередование анаэробных и аэробных условий вызывает миграцию фосфора из клеток в воду и обратно. Если из системы выводить ил в момент наибольшего поглощения фосфора (конец аэробной зоны), то можно удалить его из системы, не нарушая баланс прироста и вывода биомассы нитрифицирующих бактерий.

Накопление полифосфатов в активном иле зависит от состава примесей в сточных водах, интенсивности перемешивания иловой смеси, способности микроорганизмов, находящихся в иловой смеси, адаптироваться к анаэробным условиям.

Продолжительность пребывания ила в анаэробных условиях колеблется в пределах от 0,5 до 2-3 часов.

Удаление азота и фосфора взаимосвязаны. Глубокое удаление азота, возможное при снижении нагрузки на ил, снижает прирост ила и способствует вытеснению фосфора из клеток. С другой стороны, повышение нагрузки на ил интенсифицирует удаление фосфора.

Доочистка сточных вод осуществляется на фильтрах

Обеззараживание очищенной воды осуществляется на бактерицидной установке с ультрафиолетовым излучением. Каждая из технологий дезинфекции (хлорирование, озонирование, УФ облучение) обеспечивает необходимую степень инактивации бактерий, в том числе по индикаторным бактериям группы кишечной палочки и общему микробному числу. Однако хлорирование является наименее эффективным по отношению к вирусам. Применение окислительных методов (озонирования, хлорирования) идет с образованием побочных продуктов, классифицируемых нормативами как токсичные. К ним относятся броматы, альдегиды, кетоны и другие. Ультрафиолетовое облучение, в отличие от окислительных технологий, не изменяет химического состава воды. Многочисленные исследования показали отсутствие вредных эффектов после облучения воды даже при дозах, значительно превышающих практически необходимые.

Избыточный активный ил, задерживаемый в отстойнике, отводится в минерализатор осадка. Для аэробной стабилизации активного или и его дальнейшей минерализации в минерализаторе установлены аэратор "Полипор". Аэробная стабилизация заключается в длительном аэрировании избыточного активного ила. Преимущества аэробной стабилизации - отсутствие запаха, взрывобезопасность сооружения. Влажность осадка после отстаивания 97,5-98,5%. Аэробно стабилизированный неуплотненный активный ил обладает лучшей водоотдачей по сравнению с исходным осадком.

Минерализованный уплотненный активный ил обезвоживается в мешочном обезвоживателе до влажности 73-75%.

3. Технологическая схема биологической очистки сточных вод

3.1 Технологическая схема очистных сооружений

3

Рис.8. Технологическая схема очистных сооружений

Комплекс очистных сооружений состоит из насосной станции перекачки, приемной емкости-усреднителя - КНС и станции биологической очистки.

Станция биологической очистки располагается в блок-боксе 12х10 м.

Очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод работают следующим образом:

3.1.1 Блок механической очистки

Сточная вода от комплекса зданий по трубопроводу поступает в насосную станцию перекачки через решетку с прозорами 16 мм. Решетка предназначена для задержания крупных механических загрязнений. В насосной станции перекачки установлены погружные насосы, перекачивающие сточную воду в емкость-усреднитель - КНС.

3.1.2 Блок биологической очистки

Блок биологической очистки разделен на две одинаковые (левую и правую) части. Они включают в себя денитрификатор, аэротенк-вытеснитель и вторичный отстойник.

После колонны равного расхода сточные воды по трубопроводу поступают в аноксидную зону - денитрификации (денитрификатор). Денитрификатор оборудован перемешивающим устройством с трехлопастной мешалкой. Далее сточные воды через окно в стенке денитрификатора перетекают в первую зону аэротенка-вытеснителя. Из конца аэротенка эрлифтом в первую зону перекачивается до 50% очищенных сточных вод (нитратный рецикл).

Аэротенк-вытеснитель разделен перегородкой на два коридора. В донной части аэротенка установлены мелкопузырчатые аэраторы "Полипор". В первой и второй рабочих зонах аэротенка над аэраторами смонтированы кассеты для прикрепленной микрофлоры "Поливом" (ПВП).

Для перемешивания иловой смеси в аэротенк поступает сжатый воздух. Подача воздуха производится двумя из трех воздуходувок, две рабочие (работают постоянно), одна резервная.

В конце аэротенка (на водосливе) установлены три эрлифта: два из них - служат для понижения уровня воды в аэротенке в аварийном режиме работы, третий - для перекачивания активного ила в "голову" аэротенка. Избыточные сточные воды возвращаются в емкость-усреднитель - КНС.

Из последней зоны аэротенка смесь активного ила и воды самотеком через верхнюю переливную кромку вертикальной стенки направляется вниз и поступает во вторичный отстойник. Вторичный отстойник служит для разделения активного ила и очищенной воды. Верхняя часть отстойника оборудована сборным лотком, который обеспечивает равномерный по площади отстойника отвод очищенной воды. Взвешенные вещества остаются в донной части отстойника.

Вторичный отстойник оборудован системой эрлифтов. Конструктивно дно отстойника пирамидами разбивается на приямки. Осевший активный ил из приямков вторичного отстойника девятью эрлифтами непрерывно перекачивается из вторичного отстойника через трубопровод в денитрификатор. По мере необходимости производится вывод ила из системы биологической очистки в минерализатор осадка.

3.1.3 Блок доочистки сточных вод

Блок доочистки сточных вод состоит из безнапорного фильтра и резервуара чистой воды (бака постаэрации).

В резервуаре чистой воды (баке постаэрации) происходит дополнительная очистка стоков от органических загрязнений и насыщение очищенной воды кислородом воздуха. Емкость оборудована аэраторами "Полипор". Резервуар чистой воды может использоваться как накопитель очищенной воды, необходимой для одной промывки фильтра.

3.1.4 Блок обеззараживания очищенных сточных вод

Очищенная вода из резервуара чистой воды (бака постаэрации) поступает на две бактерицидные установки (УОВ-15) с ультрафиолетовым жестким излучением (лампы устанавливаются вертикально), в которых происходит уничтожение болезнетворных организмов.

Исходная вода поступает через нижний патрубок, обеззараженная вода выходит через верхний патрубок.

Обеззараженная вода по трубопроводу К4Н сбрасывается в горколлектор.

По мере необходимости оператор производит промывку бактерицидных ламп насосом. Периодичность промывки устанавливается в процессе эксплуатации.

3.1.5 Блок обработки осадка

Блок обработки осадка состоит из минерализатора осадка и обезвоживателя мешочного. На дне минерализатора установлен аэратор "Полипор". За счет непрерывной подачи воздуха иловая смесь в минерализаторе не загнивает и доокисляется.

Удаление избыточного ила происходит посредством перекачивания иловой смеси из донной части отстойника в минерализатор осадка системой эрлифтов откачивания избыточного ила. Иловая смесь в минерализаторе доокисляется введением воздуха в иловую смесь через аэратор "Полипор",.

Минерализованный ил обезвоживается и вывозится в мешках на специально отведенные площадки. Влажность обезвоженного осадка около 70%.

5. Материальный баланс процесса очистки сточной воды

Расчет материального баланса процесса очистки сточной воды на очистных сооружениях приведен в таблице 8.

Таблица 8

Расчет баланса станции биологической очистки

производительностью 200 м3/сут

Сооружение очистки

сточной воды

Вход на сооружение

Выход из сооружения

С, мг/л

Р, г/сут

Q, м3/сут

С, мг/л

Р, г/сут

Q, м3/сут

1. Усреднитель

исходная сточная вода

200

40000

200

промывная вода фильтров

40,00

456

11,4

отфильтрованная жидкость

1000

160

0,16

надосадочная жидкость

1000

4300

4,3

подача воды в аэротенк

208,08

44916

215,85

Внутри емкости

208,08

44916

215,85

208,08

44916

215,85

2. Биологическая очистка в аэротенке сблокированная с отстойником

из усреднителя

208,08

44916

215.85

вход циркуля-ционной воды

40

4000

100

выход циркуляционной воды

40

4000

100

прирост активного ила

148,31

46 844

отвод избыточного ила на АМ (98,66%)

14 858,81

73 318

4,93

выход на филь-тры доочистки

40

8 436,81

210,92

Внутри емкости

271.50

85 754.83

315.85

271.50

85 754.83

315.85

3. Фильтры доочистки

вход на фильтры

40.00

8 436.81

210.92

промывная вода

40.00

456.00

11.40

выход очищенной воды

40.00

7 980.81

199.52

Внутри емкости

40.00

8 436.81

210.92

40.00

8 436.81

210.92

4. Бак чистой воды

вход в бак

40.00

7 980.81

210.92

промывная вода на фильтры

40.00

456.00

11.40

выход очищенной воды

40.00

7 980.81

199.52

Внутри емкости

37.84

7 980.81

210.92

5. Бактерицидная установка

вход сточной воды

40.00

7 980.81

199.52

выход сточной воды

40.00

7 980.81

199.52

Внутри емкости

40.00

7 980.81

199.52

40.00

7 980.81

199.52

6. Минерализатор

осадок из вторичного отстойника

14 858.81

73 318.02

4.93

над осадочная жидкость

1 000.00

4 296.71

4.30

вывоз уплотненного осадка (89,70%)

108 250.62

69 021.31

0.64

Внутри емкости

14 858.81

73 318.02

4.93

14 858.81

73 318.02

4.93

4. Расчет аэротенка

4.1 Расчет основного аппарата-аэротенка

Расчет аэрационных сооружений с глубоким удалением азота проводим в соответствии с рекомендациями "Справочного пособия к СНиП 2.04.03-85 "Канализация. Наружные сети и сооружения" п.п.2.30-2.34.

Расчитываем аэротенк-вытеснитель по следующим данным:

БПКп неочищенной сточной воды - 230 мг/л

БПКп очищенной сточной воды - 6 мг/л

Взвешенные вещества - 200 мг/л

Нитрификатор целесообразно выполнить в виде аэротенка продленной аэрации по типу вытеснителя. В нем одновременно должны происходить процессы окисления азота и биологическая очистка сточных вод.

Вычисления:

Lmix - БПКполн, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом, мг/л:

, (1)

(2)

max - максимальная скорость окисления, мг/ (гч), принимаемая по табл.40;

CO - концентрация растворенного кислорода, мг/л;

Kl - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПКполн/л, и принимаемая по табл.40;

КО - константа, характеризующая влияние кислорода, мг О2/л, и принимаемая по табл.40;

- коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый по табл.40.

Режим вытеснения обеспечивается при отношении длины коридоров к ширине свыше 30. При необходимо предусматривать секционирование коридоров с числом ячеек пять-шесть.

Вместимость аэротенков необходимо определять по среднечасовому поступлению воды за период аэрации в часы максимального притока.

Период аэрации tatm, ч, в аэротенках, работающих по принципу вытеснителей, следует определить по формуле

, (3)

Len - БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л; Lex - БПКполн очищенной воды, мг/л; ai - доза ила, г/л, определяемая технико-экономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников; s - зольность ила, принимаемая по табл.40; - удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле (2), Ri - степень рециркуляции активного ила, ai - доза ила в аэротенке, г/л; Принимаем дозу активного ила в аэротенке ai mix=2,3 г/л.

По табл.41 [24] находим иловый индекс, который соответствует рассчитанной нагрузке на активный ил: Ji = 95 см3/г;

Из таблицы 5.1 [23] определяем Ri=0,3 г/л.

По формуле (1) определяем:

Lmix= (230+6*0,3) / (1+0,3) =178,3мг/л

Для городских сточных вод по табл.40 [24] назначаем константы:

максимальная скорость окисления сmax=85 мг БПКпол / (г·ч)

константа, характеризующая свойства загрязнений Kl= 33 мг БПКпол

константа, характеризующая влияние кислорода K0=0,625 мг О2

коэффициент ингибирования ц=0,07 л/г

зольность активного ила s=0,3 (воловник)

коэффициент, учитывающий продольное перемешивание Кр=1,5

Тогда период аэрации, ч, в аэротенке - вытеснителе будет равен:

Принимаем нагрузку равную 300 мг БПКпол/ (г·сут) [24]. Тогда, при такой нагрузке, период аэрации будет равен:

Так как процесс очистки ведется с глубоким удалением биогенных элементов, то в расчетах необходимо учитывать продолжительность процесса денитрификации.

При лимитирующей скорости роста денитрифицирующих бактерий (0,435 ч-1) над скоростью роста нитрифицирующих бактерий, время пребывания сточной воды в денитрификаторе составит:

Тогда полный период аэрации составит:

t= tatv + tден=11,1+2,3=13,4

Продолжительность обработки воды в аэротенке tat, ч, необходимо определять по формуле:

Определение объема аэротенка Wat:

, м3

, м3

Определение объема анаэробной зоны аэротенка:

м3 ? 19 м3

Прирост активного ила Pi, мг/л, в аэротенках надлежит определять по формуле

где Ccdp - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л, Ccdp = 200 мг/л;

Kg - коэффициент прироста; для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод, Kg = 0,3;

Pi=0,8*200+0,3*230=229 мг/л

Подбираем типовой проект аэротенка-вытеснителя.

Конструктивно аэротенк выполнен в прямоугольной емкости, совмещен со вторичным отстойником, который располагается в конце емкости:

число секций nat=2

число коридоров ncor=2

длина анаэробной зоны l1=2,85 м

длина аэробной зоны l2=18,15 м

общая длина одного аэротенка L=21 м

ширина коридора В=1,445 м

рабочая глубина Hat=2,4 м

объем анаэробной зоны (одного аэротенка) - 10,5 м3

объем аэробной зоны (одного аэротенка) - 62 м3

объем одного аэротенка - 72,5 м3

тип аэрации - мелкопузырчатая;

4.2 Расчет аэрации

Расчет необходимого количества воздуха для окисления органических загрязнений

Принимаем глубину погружения аэраторов ha=Hat - 0,3=2,4-0,3=2,1 м.

По таблице находим растворимость кислорода при температуре воды 200С: СT=9,02 мг/л.

По формуле 3.23 [1] рассчитываем растворимость кислорода в воде:

Для аэрации принимаем пневмотический аэратор из дырчатых труб, соотношение площади аэрируемой зоны и аэротенка far/fat=0,2.

Удельный расход воздуха qair, м33 очищаемой воды, при пневматической системе аэрации надлежит определять по формуле 3.13 [1]:

, где

qO - удельный расход кислорода воздуха на 1 мг снятой БПКполн, принимаемый при очистке до БПКполн 15-20 мг/л - 1,1;

K1 - коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка faz /fat по табл.3.3 [1], К1=1,68;

K2 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов ha и принимаемый по табл.3.4 [1]; К2=2,6;

KT - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:

КТ=1+0,02 (Tw - 20) =1,02

здесь Tw - среднемесячная температура воды за летний период, Tw =20С;

K3 - коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод при наличии СПАВ в зависимости от величины faz /fat по табл.44 [24], К3=0,64;

CO - средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л;

Для проектируемого аэротенка требуется обеспечить в первой зоне (зоне денитрификации) концентрацию растворенного кислорода не более 1 мг/л; во второй зоне (зоне смешанной аэрации) - 2-3 мг/л и в третьей зоне (зоне нитрификации) - 4 мг/л. Примем среднюю концентрацию растворенного кислорода в аэротенке 2,5 мг/л.

Интенсивность аэрации Ja, м3/ (м2ч), надлежит определять по формуле:

где

Hat - рабочая глубина аэротенка, м;

tat - период аэрации, ч.

Если вычисленная интенсивность аэрации свыше Ja,max для принятого значения K1, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если менее Ja,min для принятого значения K2 - следует увеличить расход воздуха, приняв Ja,min по табл.3.4 [1]. Максимально допустимая интенсивность аэрации Ja,max=10 м3/ (м2ч), а минимальная интенсивность аэрации Ja,min = 3,55 м3/ (м2ч) [1]. Рассчитанное значение Ja находится между минимальным Ja,min и максимальным Ja,max, следовательно, пересчета интенсивности не требуется. Определение общего расхода воздуха: Qair=qair·qw, м3/ч. Расход воздуха на окисление органических загрязнений:

Qох-е=13,83*8,33=115,2 м3/ч.

Внутри аэрируемого блока аэротенка устанавливаются пневматические аэраторы "Полипор".

Число аэраторов Nma для аэротенков следует определять по формуле:

где Wat - объем сооружения, м3; Qma - производительность аэратора по кислороду, кг/ч, принимаемая по паспортным данным; tat - продолжительность обработки воды в аэротенке, ч;

Принимаем 16 аэраторов.

4.3 Расчет трубопроводов

Расчёт трубопровода подачи неочищенной сточной воды

,

где объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в = 2 м/с, скорость поступления сточной воды

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм

Расчёт трубопровода подачи биологически очищенной сточной воды на фильтры и отвода биологически очищенной сточной воды

, где

объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в. = 0,6 м/с, скорость поступления биологически очищенной сточной воды на фильтры, принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=80 мм. Расчёт трубопровода отвода отстоянной воды после минерализатора

, где

объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в. = 0,6 м/с, скорость отвода отстоянной воды, принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=15 мм

Расчёт трубопровода очищенной сточной воды после обеззараживания

, где

объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в. = 0,6 м/с, скорость отвода очищенной сточной воды после обеззараживания, принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=70 мм

Расчёт трубопровода подачи воды после фильтрации в бак чистой воды

, где

объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в. = 0,6 м/с, скорость поступления воды после фильтрации в бак чистой воды, принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=80 мм

Расчёт трубопровода нитратного рецикла

, где

объемный расход стоков на нитратный рецикл

м3/с,

щNR =1 м/с, скорость поступления воды.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм. Расчёт трубопровода циркуляции активного ила

, где

объемный расход циркулирующего ила

м3/с,

щр.и. = 0,69 м/с, скорость поступления циркулирующего ила принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм. Расчёт трубопровода избыточного активного ила

,

где

объемный расход избыточного ила

м3/с,

щи.и. = 0,05 м/с, скорость поступления избыточного ила.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм.

Расчёт трубопровода подачи воздуха для аэрации аэротенка

, где

м3/с, объемный расход воздуха

щвоздух = 15 м/с, скорость поступления воздуха

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм

4.4 Расчёт вспомогательного оборудования (насосы, газодувки)

Выбор трубопровода. Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости 2 м/с . Тогда диаметр входного трубопровода в аэратор для воды равен

Примем dy 0.8 м.

Определение потерь на трение и местные сопротивления

Находим критерий Рейнольдца

Режим турбулентный. Абсолютную шероховатость трубопровода принимаем

?=2*10-4 м

Т.о. в трубопроводе имеет место смешанное трение и расчет коэффициента трения л следует производить по формуле

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей и нагнетательной линий

Для всасывающей линии

Вход в трубу принимаем с острыми краями ж1=0.5

Прямоточные вентили: для d=0.25 м и е=0.32 ж2=0.32

Отводы: коэффициент А=1, коэффициент В=0.09 ж3=0.09

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии

,

Потерянный напор во всасывающей линии

Для нагнетательной линии

Отводы под углом 90 градусов: жнаг1=0.09

Нормальные вентили: для d=0.25 м и е=5.1 жнаг2=5.1

Выход из трубы ж3=1

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательной линии

Потерянный напор в нагнетательной линии

Общие потери напора

,

Выбор насоса

Напор насоса

Подобный напор насоса обеспечивается центробежными насосами.

Полезная мощность насоса

По техническим инструкциям устанавливаем, что заданным подаче и напору соответствует центробежный динамический насос марки СД 450/22,5. Насос обеспечен электродвигателем МО280S6 номинальной мощностью 75 кВт. Частота вращения вала 960 об/мин.

Выбираем газодувку, исходя из их технических характеристик.

Расход воздуха для обеспечения достаточной аэрации равен 115,1 м3/час. Исходя из этого подбираем газодувку РГН-1200А с типом электродвигателя А3-315М-2 и максимальной мощностью 200 кВт.

5. Технико-экономическая часть

В работе разрабатывается проект биологических очистных сооружений для населенного пункта производительностью 200 м3/сут.

Сточные воды, поступающие на очистные сооружения, подвергаются полной биологической очистке, включающей несколько последовательных ступеней:

механическая очистка сточной воды от крупного механического мусора на решетке;

биологическая очистка сточной воды с использованием живых микроорганизмов и кислорода воздуха в аэротенке;

вторичное отстаивание для отделения очищенной воды от активного ила во вторичном отстойнике;

доочистка на безнапорных фильтрах;

обеззараживание воды на бактерицидной установке с ультрафиолетовым излучением.

В ходе проектирования выполнен расчет основных технологических параметров процесса очистки. На основании технологического расчета определены размеры и конструкция аппарата, подобрано аэрационное и насосное оборудование, а также контрольно-измерительные приборы.

В разделе технико-экономическая часть выполнен расчет производственной мощности очистных сооружений, инвестиционных затрат на их строительство и годовых эксплуатационных затрат, проведена оценка экономической и экологической целесообразности.

5.1 Расчет производственной мощности

Производственная мощность установки определяется по ее суточной производительности и времени работы:

М= Q*Тэф

Q - производительность аэротенка по поступающей сточной воде

Тэф - эффективное время работы оборудования, дни.

Очистные сооружения работают непрерывно в течение календарного года, поэтому Тэф =365 дней.

М = 200*365 = 73000 м3 в год.

Отходы:

Количество образующихся отходов (m) определяем по формуле:

m=V · с ·Тэф/1000

с-плотность отходов, г/см3;

V-суточный объем образующихся отходов, л/сут

Плотность активного ила составляет с=1 г/см3. Избыточный активный ил образуется в количестве 480 л /сутки.

m=480 · 1 ·365/1000=175,2 т/год

Минерализованный и обезвоженный ил вывозится в мешках на специально отведенные площадки.

5.2 Расчет инвестиционных затрат

Инвестиционные издержки будут включать затраты на строительство зданий, а также приобретение, доставку и монтаж оборудования.

Капитальные вложения на здания определяются их объемом и нормативом затрат на строительство 1 м3 и рассчитываются по формуле: Кзд =Vзд·С, С-норматив затрат на строительство 1 м3, С=2000 руб/м3. V-обьем зданий, м3. Объем блока биологической очистки:

Vзд=L·S·H

Где L - длина здания; S - ширина здания; H - высота здания (L=12 м; S=10 м; H=4,5 м).

VББО=12·10·4,5=540 м3

Кзд. ББО=540·2000=1080000 руб

Емкость КНС представляет собой резервуар с внутренним диаметром D=2,8м, длиной L=11 м.

Тогда, Vзд. КНС=р· (D/2) 2·L = 3,14· (2,8/2) 2 ·11= 67,7 м3

Кзд. КНС=67,7·2000=135400 руб

Общая сумма капитальных вложений на здания составит:

1080000+135400=1215400руб

Расчет капитальных вложений в строительство зданий и сооружений представлен в табл.4

Таблица 4

Расчет капитальных вложений в строительство зданий и сооружений

Наименование строительного объекта

Объем, м3

Стоимость 1 м3, руб

Сметная стоимость, тыс.руб

Амортизационные отчисления

Норма, %

Сумма, тыс.руб.

Блок биологической очистки

Емкость КНС

540

67,7

2000

2000

1080

135,4

3,3

3,3

35,64

4,46

Итого зданий

607,7

-

1215,4

3,3

40,1

Внутриплощадочные сети (20% от стоимости зданий)

243,08

5,3

12,88

Наружные сети канализации (15%)

182,31

5,3

9,66

Итого сооружений

425,39

5,3

22,54

Всего зданий и сооружений

1640,79

62,64

Инвестиционные затраты на оборудование определяются, исходя из его количества и цены за единицу. Цены взяты по каталогам на соответствующее оборудование. Стоимость оборудования приведена в табл.5.

Таблица 5

Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений на оборудование

Наименование оборудования

Кол-во

Первоначальная стоимость, тыс.руб

Амортизационные отчисления

единицы

общая

норма, %

сумма, тыс.руб.

Компрессор

3

137.500

412,5

Насос

10

44,340

443,4

Мешалка

2

65,500

131

Расходомер

1

25,270

25,27

Установка обеззараживания УОВ-15

2

179,900

359,8

Аэратор

39 м

2,950

115,05

Фильтр

5

3,150

15,75

Аэротенк

2

1250,000

2500

Обезвоживатель осадка

2

320,500

641

Вентилятор

3

9,580

28,74

Калорифер

1

51,000

51

Водонагреватель

3

12,100

36,3

ИТОГО учтенное технологическое оборудование

4760,26

12.6

571,23

Неучтенное технологическое оборудование (10% от учтенного)

476,03

12.6

59,97

ИТОГО технологическое оборудование

5236,29

12,6

659,77

Трубопроводы (7% от стоимости технологического оборудования)

366,54

13,1

47,65

КИПиА (1% от стоимости технологического оборудования)

52,36

14,3

7,48

Всего оборудования

5655, 19

12,65

715,37

Сводная смета по капитальным вложениям представлена в таблице 6.

Таблица 6

Расчет стоимости основных фондов

Наименование затрат

Сумма, тыс.руб.

Амортизация

Норма, %

сумма, тыс.руб.

Здания

Сооружения

1215,4

425,39

3,3

5,3

40,1

22,54

Оборудование

5655, 19

12,65

715,37

ИТОГО стоимость основных фондов (ОФ):

7295,98

11.07

778,02

Расходы по проектированию (2 % от стоим. ОФ)

145,91

Пуско-наладочные работы (4 % от стоим. ОФ)

291,84

Неучтенные затраты (2 % от стоимости ОФ)

145,91

ВСЕГО капитальные вложения:

7879,64

778,02

5.3 Расчет годовых эксплуатационных затрат

Годовые эксплуатационные затраты по очистным сооружениям будут включать энергозатраты, расходы на оплату труда обслуживающего персонала, затраты на содержание и ремонт основных средств и накладные расходы.

Расчет энергозатрат

Расход электроэнергии на технологические цели определяем по формуле:

рэ=N·Трабдв ·зсети

Где рэ - годовой расход электроэнергии, кВт·ч/год;

N - установленная мощность энергопотребителя, кВт;

здв - КПД двигателя, принимаем 0,9;

зсети-КПД сети, принимаем 0,98;

Траб - время работы станции биологической очистки, час.

Расчет годового расхода электроэнергии выполнен в табличной форме (табл.7)

Таблица 7

Расчет годового расхода электроэнергии

Наименование энергопотребителя

Количество

Установленная мощность энергопотребления, кВт

Кол-во часов работы в год, час

Годовой расход электро-энергии кВт·ч

одного

всех

Насос

7

1.2

8.4

8760

83428.6

Компрессор

2

11.00

22.00

8760

218503.4

Мешалка

2

0.55

1.10

8760

10925.2

Установка обеззараживания УОВ-15

2

0.65

1,3

8760

11388

Вентилятор

3

0.2

0.6

8760

5959.2

Водонагреватель

3

3.0

9.0

8760

89387.8

Калорифер

1

6.0

6.0

8760

59591.8

Итого учтенное оборудование

47.75

480707.6

Неучтенное оборудование (10% от учтенного оборудования)

4.8

48070.76

Итого

528778.36

Затраты на электроэнергию находятся по формуле: Зээ·Ц, где Ц - стоимость 1 кВт·часа, руб. (Принимаем Ц=2,65 руб/ кВт·ч)

Зэ=528778,36·2,65=1401262,6 руб/кВт·год.

Расчет трудозатрат

Расчет трудовых показателей включает расчет численности всех категорий работающих и годового фонда заработной платы.

Баланс рабочего времени одного среднесписочного рабочего с учетом режима работы приведен в табл.8.

Станция биологической очистки работает непрерывно в 3 смены по 8 часов, вспомогательные рабочие работают в одну 8-ми часовую смену 5 дней в неделю.

Таблица 8.

Баланс рабочего времени одного среднесписочного рабочего.

Показатели

Непрерывное производство

Периодическое производство

Календарный фонд времени (Т кал.)

Выходные дни

Праздничные дни

365

91

365

104

11

Номинальный фонд рабочего времени (Т ном.)

Целодневные невыходы:

отпуск

невыходы по болезни

государственные и общественные обязанности

ученический отпуск

274

32

24

5

1

2

250

30

24

4

1

1

Эффективный фонд рабочего времени (Тэф.), дни

часы

242

1936

220

1760

Численность рабочих определяется явочным, штатным и списочным составом. Явочная численность показывает число рабочих, которые должны выходить на работу ежесменно и ежесуточно для обеспечения нормальной работы очистных сооружений. Сменная явочная численность - определяется на основании сменных штатных нормативов.

Явочная суточная численность определяется как произведение явочной сменной на число рабочих смен в сутки.

где n - число смен в сутки.

Численность штатная дополнительно учитывает подмену на выходные дни.

В непрерывном производстве:

В периодическом производстве Чштяв

Численность списочная, дополнительно к штатной численности, учитывает подмену на другие целодневные невыходы.


Подобные документы

  • Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах населенного пункта, железнодорожных предприятий и мясокомбината. Составление водного баланса населенного пункта. Расчет степени очистки коммунально-бытовых и частично очищенных промышленных сточных вод.

    курсовая работа [373,9 K], добавлен 29.03.2016

  • Определение расчётных расходов сточных вод и концентрации загрязнений. Расчёт требуемой степени очистки сточных вод. Расчёт и проектирование сооружений механической и биологической очистки, сооружений по обеззараживанию сточных вод и обработке осадка.

    курсовая работа [808,5 K], добавлен 10.12.2013

  • Основные методы и сооружения для очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов. Закономерности биохимического окисления органических веществ. Технологическая схема биологической очистки сточных вод, деструкция нефтепродуктов в процессе ее проведения.

    дипломная работа [681,6 K], добавлен 27.06.2011

  • Основные процессы производства сульфитной целлюлозы. Общие показатели загрязненности сточных вод от окорки древесины. Состав промышленных сточных вод кислотного цеха. Сооружения биологической очистки. Локальная и централизованная очистка сточных вод.

    реферат [92,7 K], добавлен 09.02.2014

  • Понятие и назначение гальванического покрытия металлов, этапы проведения данного процесса. Характеристика сточных вод, образующихся в результате гальваники, методы их очистки. Выбор оборудования, описание и критерии выбора технологии очистки сточных вод.

    курсовая работа [4,9 M], добавлен 24.11.2010

  • Характеристика сточных вод. Тяжелые металлы и специфические органические соединения. Основные способы очистки сточных вод, физические и химические методы. Параметры биологической очистки. Бактериальное сообщество очистных сооружений, их строение.

    курсовая работа [3,6 M], добавлен 31.03.2014

  • Механическая очистка бытовых сточных вод, используемых для задержания нерастворимых примесей. Методы биологической очистки, их виды. Схема кондиционирования сброженного осадка промывкой и уплотнением. Очистные сооружения канализации г. Челябинска.

    курсовая работа [2,6 M], добавлен 06.09.2016

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.