Расчет очистной канализационной станции города

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика сточных вод. Источники образования сточных вод

2. Выбор и обоснование технологической схемы очистки сточных вод

3. Определение расходов хозбытовых сточных вод

4. Расчет сооружений технологической схемы

4.1 Приемная камера

4.2 Решетки

4.3 Песколовки

4.4 Горизонтальный отстойник

4.4 Расчет денитрификатора

4.5 Расчет аэротенка

4.6 Расчет нитрификатора

4.7 Определение размера отделений

4.8 Расчет системы аэрации

4.9 Подбор воздуходувок

4.10 Расчет вторичного отстойника

5. Сооружения по обработке осадков

5.1 Песковые площадки

5.2 Илоуплотнители

5.3 Иловые площадки

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Сточные воды - это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.

Доочистка сточных вод от соединений азота и фосфора требуется в случае, если при сбросе очищенных сточных вод в водоем содержание этих веществ превышает предельно допустимые концентрации, что может представлять опасность, а именно поступление в водоем со сточными водами биогенных веществ вызывает в нем нарушение естественного равновесия, в частности, их эвтрофикацию.

В настоящее время не всегда подвергают подобной очистке очищаемые сточные воды из-за высокой стоимости очистки.

Существует несколько способов очистки сточных вод от соединений азота. Среди которых лидирует биологический.

В курсовом проекте будут рассмотрены возможные варианты удаления соединений азота и фосфора из бытовых сточных вод, выбрана одна из наиболее выгодных и рассчитаны ее сооружения для сточных вод города, объемом 50 000 м³/сут.

1. Характеристика сточных вод. Источники образования сточных вод

В зависимости от происхождения, вида и качественной характернее тики примесей сточные воды подразделяют на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и дождевые (атмосферные).

К бытовым относятся воды от кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц, а также хозяйственные воды, образующиеся при мытье помещений. Они поступают как от жилых и общественных зданий, так и от бытовых помещений промышленных предприятий. По природе загрязнений они могут быть фекальные, загрязненные в основном физиологическими отбросами, и хозяйственные, загрязненные всякого рода хозяйственными отходами.

Сточные воды загрязнены всевозможными примесями органического и минерального происхождения, которые могут находиться в них в виде раствора, коллоидов, суспензии и нерастворимых веществ. Степень загрязнения сточных вод оценивается концентрацией, т. е. массой примесей в единице объема в мг/л или г/м³.

Бытовые сточные воды кроме органических и минеральных примесей содержат биологические примеси, состоящие из бактерий, в том числе и болезнетворных, а поэтому они потенциально опасны.

Соединения азота и фосфора поступают на очистные сооружения преимущественно в виде аммонийного азота, азота нитратов, азота нитритов и азота, связанного в органических соединениях. В хозяйственно-бытовых сточных водах концентрация общего азота составляет от 50 до 60 мг/дм³ и может изменяться в зависимости от происхождения сточных вод. Соотношение массовых концентраций различных форм азота не является постоянным и зависит от стадии переработки сточных вод. Изменение состава начинается уже в процессе транспортировки сточных вод на городские очистные сооружения. В частности, органическое соединение карбамид (мочевина), содержащийся в хозяйственно-бытовых сточных водах, в результате взаимодействия с бактериями распадается с образованием аммоний-иона (процесс аммонификации). Соответственно, чем протяженнее канализационная сеть, тем глубже протекает данный процесс. Содержание аммоний-иона на входе в городские очистные сооружения может составлять от 20 до 50 мг/дм³.

Содержание нитрат-ионов на входе в очистные сооружения невелико, большое количество нитратов (до 50 мг/дм³ и выше) образуется за счет преобразования аммонийного азота в процессе нитрификации. В городских сточных водах содержание нитрит-ионов незначительно (в большинстве случаев менее 1 мг/дм³), так как нитрит-ион обычно не образует стабильных азотных связей и появляется на канализационных очистных сооружениях в качестве «промежуточной фазы» при переходе к нитрат-иону. Под «органическим» понимают азот, входящий в состав органических веществ, таких, как протеины и протеиды, полипептиды (высокомолекулярные соединения), аминокислоты, амины, амиды, карбамид (низкомолекулярные соединения). В сточные воды органические соединения (в том числе и азотсодержащие) попадают в составе либо хозяйственно-бытовых сточных вод, либо сточных вод предприятий пищевой промышленности. Содержание органического азота в сточных водах не является постоянной величиной. При поступлении сточных вод в канализационную сеть содержание органического азота может достигать 50…70% суммарного количества соединений азота, а в результате процессов аммонизации, протекающих при транспортировании, на входе в очистные сооружения доля органического азота снижается до 10…15%.

2. Выбор и обоснование технологической схемы очистки сточных вод

Эвтрофикация - процесс роста биологической растительности водоемов, который происходит вследствие превышения баланса питательных веществ. При этом повышается температура воды, появляются привкусы и запахи, ухудшается цвет воды, чрезмерно развиваются водоросли, преобладают нежелательные виды планктона и нарушается жизнедеятельность рыб. К ускорению эвтрофикации приводят загрязнения биогенными элементами, которые попадают в водоемы со сточными и дождевыми водами, стоками с сельскохозяйственных полей, из донных отложений и т.д. Установлено, что массовое развитие водорослей в первую очередь происходит при наличии С, N и Р. Поскольку СО₂ поглощается водой из воздуха (причем этот процесс усиливается при высоких значениях рН, характерных для воды в цветущих водоемах), ограничить концентрацию углерода в воде сравнительно трудно. Наиболее целесообразно бороться с эвтрофикацией путем сведения к минимуму концентрации азота и фосфора в сточных водах, сбрасываемых в водоемы.

При наличии свободного диоксида углерода (концентрация которого зависит от бикарбонатной щелочности и рН воды), определенных ВПК и концентрации взвешенных веществ 1 мг азота продуцирует 21 - 25 мг водорослей, а1 мг фосфора - 40 - 250 мг.

Глубокая очистка сточных вод может исключить попадание N и Р в водоемы, поскольку при механической очистке содержание этих элементов снижается на 8-10%, при биологической-на 35-50 % и при глубокой очистке на 98-99 %. Кроме того, разработан ряд мероприятий, позволяющих бороться с процессом эвтрофикации непосредственно в водоемах, например искусственное увеличение содержания кислорода с помощью аэрационных установок. Такие установки работают в настоящее время в РФ, Польше, Швеции и других странах. Для снижения роста водорослей в водоемах используют различные гербициды. Однако установлено, что для условий Великобритании стоимость глубокой очистки сточных вод от биогенных веществ будет ниже, чем стоимость гербицидов, затраченных на снижение роста водорослей в водоемах. Существенным для последних является снижение концентрации нитратов, представляющих опасность для здоровья человека. Всемирной организацией здравоохранения предельно допустимая концентрация нитратов в питьевой воде принята равной 45 мг/л или в пересчете на азот 10 мг/л, такая же величина принята по санитарным нормам для воды водоемов. Количество и характер соединений азота и фосфора влияют на общую продуктивность водоемов, вследствие чего они включены в число главных показателей при оценке степени загрязнения водоисточников.

Для удаления азота, находящегося в сточных водах в виде свободного аммиака, солей аммония и нитратов, используются следующие методы: отдувка аммиака; удаление нитратов способом ионного обмена, гиперфильтрации, электролиза; восстановление нитратов до молекулярного азота химическим или биологическим способом (денитрификация).

Метод отдувки аммиака основан на подавлении диссоциации гидроксида аммония в сильнощелочной среде с образованием газообразного аммиака, который можно отдуть воздухом при многократном разбрызгивании сточной воды. Эффективность отдувки аммиака составляет около 90 %. Аммиак удаляют в дегазаторах с деревянной насадкой или в градирнях.

При применении ионообменных фильтров, заполненных селективными смолами, в частности цеолитом, удаление аммонийного азота при скорости фильтрования, равной 14,7 м/ч, составило 90 % при исходном его содержании 16 мг/л.

Биологическая денитрификация

При денитрификации концентрация аммонийного азота изменяется незначительно. По этой причине необходимо предварительно окислить аммонийный азот в нитриты и нитраты. Реакция осуществляется нитрифицирующими микроорганизмами и протекает в две стадии:

Рис. 1. Возможные схемы удаления из сточной жидкости азота методом нитрификации-денитрификации. 1-первичный отстойник; 2-аэротенк; 3-нитрификатор; 4-денитрификатор; 5- вторичный отстойник; 6-насосная станция циркулирующего активного ила; 7-циркулирующий активный ил

Удаление азота методом нитрификации-денитрификации (по Людзак-Эттингеру) может осуществляться по следующей схеме (рис. 1).

При удалении из сточной жидкости азота по данной схеме денитрификатор устанавливается в начале. Причем в качестве питательного субстрата используются загрязнения поступающей на очистку сточной жидкости. В случае недостатка питательного субстрата вводится искусственный субстрат. Если количество питательного субстрата сточной жидкости превышает количество, необходимое для восстановления поступающего в денитрификатор азота нитратного, то после денитрификации желательно предусмотреть аэротенк, в котором БПК_полн. сточной жидкости будет снижаться до 15 мг/л. Устройство нитрификатора на последней стадии очистки стоков не позволяет удалить из сточной жидкости азот, а может лишь обеспечить полное окисление азота аммонийного до азота нитратного. Концентрация N-NO₃ в очищенной сточной жидкости зависит от степени рециркуляции активного ила: чем она выше, тем ниже концентрация азота нитратного.

В состав сооружений по удалению азота методом нитрификации-денитрификации входят: аэротенки, нитрификаторы, денитрификаторы.

Сточные воды, содержащие значительное количество азота нитратной формы, перед подачей на общие очистные сооружения целесообразно подвергать обработке на локальных установках. Для этой цели могут быть использованы аппараты с контактной средой, в частности, пленочные фильтры-денитрификаторы конструкции ВНИИ ВОДГЕО.

Пленочные денитрификаторы (рис. 2), работающие по принципу биофильтров, могут применяться для очистки сточных вод с широким диапазоном исходных концентраций нитратного азота. При концентрациях, не превышающих 500 мг/л, используется одноступенчатая схема обработки, при концентрациях 500-1000 мг/л рекомендуется двухступенчатая схема, которая состоит из денитрификатора I ступени, где происходит снижение концентрации нитратного азота до 350-500 мг/л, и денитрификатора II ступени, где концентрация снижается до требуемых пределов. Для обеих ступеней могут быть использованы одинаковые сооружения. Продолжительность пребывания сточных вод в пленочных денитрификаторах 2-3 ч.

В качестве контактной среды используются пластмассовые рулонные материалы (пленки винипластовые каландрированные, перфорированные, гофрированные и т.д.), стоимость которых составляет 7,2-13,1 руб/м³изделия. Основным преимуществом использования этих материалов является возможность установки их в аппарате по направлению движения воды. Это не препятствует нормальному росту денитрифицирующей биопленки и способствует смыву ее избыточного количества, чем исключается специальная регенерация загрузки.



Рис 2. Пленочный денитрификатор: 1 - подача исходной воды; 2 - распределительная система; 3-водослив: 4-поливинилхлоридные пленки; 5-зона осветления: 6-отстойная зона; 7-выпуск осадка

Глубокая очистка сточных вод от соединений фосфора

При концентрации фосфора в воде водоема менее 0,001 мг/л эвтрофикация не наблюдается. Величина допустимой концентрации фосфора в сточных водах зависит от разбавления сточных вод в водоеме, фоновой концентрации в нем фосфора, наличия прочих источников фосфатов в сточной воде и обычно принимается равной 0,01-0,1 мг/л.

Основным источником фосфора в производственных сточных водах являются синтетические ПАВ. Концентрация фосфора в таких сточных водах может быть различной в зависимости от назначения воды в промышленности. Большая часть фосфора находится в сточной воде в растворенном состоянии.

Среди различных методов биологическая очистка производственных сточных вод в аэротенках, по-видимому, является наиболее эффективной для снижения содержания фосфора. Остаточное количество фосфора после обработки в аэротенках и вторичных отстойниках может быть удалено на скорых фильтрах с обработкой сточных вод химическими реагентами - солями алюминия и железа, полиэлектролитами. Расходы реагентов определяются опытным путем. Наименьший расход реагентов наблюдается при введении их в биологически очищенные сточные воды перед скорыми фильтрами путем использования метода контактного коагулирования.

При загрязнениях, характерных для бытовых сточных вод (содержание общего фосфора 15-20 мг/л в пересчете на РО^3-₄, фосфатов 7-9 мг/л), введением максимально допустимых доз коагулянта снижают содержание фосфора на 90 %; остаточное содержание фосфора в очищенной воде в этом случае составляет 2-3 мг/л, а фосфатов - 0,2- 0,4 мг/л. Одновременно с этим благодаря коагулированию достигается весьма высокая эффективность глубокой очистки: содержание взвешенных веществ в фильтрате 3 мг/л, снижение БПК₅ до 60-80 % и ХПК до 40-60 %.

Лучшим реагентом для химико-биологического извлечения фосфора считается сернокислый алюминий. При использовании этого коагулянта помимо удаления фосфора достигается более полное удаление бактерий, чем при применении других коагулянтов. При этом величина рН остается в пределах нормы для биологической очистки сточных вод.

В качестве коагулянтов при введении их перед аэротенком можно применять отходы производств, содержащие двухвалентное железо.

Добавление в аэротенк кислых растворов солей трехвалентного алюминия, или железа может разрушить активный ил, если в результате гидролиза алюминия щелочность воды снизится до, нуля, поэтому для сточных вод с низкой щелочностью рекомендуется их подщелачивание. Учитывая, что нитрификация снижает щелочность, биологический процесс очистки сточных вод, сочетающийся с химическим осаждением фосфора, в низкощелочных водах рекомендуется вести до стадии нитрификации.

В НИИ КВОВ разработаны технологические схемы очистки сточных вод от соединений фосфора с введением коагулянта.

Опыты показали, что доза реагента зависит от начальной концентрации фосфора в сточных водах. При содержании фосфора до 10 мг/л необходимая доза реагента должна отвечать соотношению А1: Р =1 : 1, при содержании фосфора в исходных сточных водах более 10 мг/л доза реагента должна быть увеличена в 1,5 раза.

С увеличением концентрации фосфора в поступающей сточной воде эффективность его химического осаждения понижается и стабилизируется при значении 10 мг/л - Стабильная величина составляет 70 % при добавлении реагента в соотношении А1 : Р = 1 : 1 и 80 % при увеличении его дозы в 1,5 раза. Процесс химического осаждения фосфора протекает в течение первых 4-6 ч контакта, что вполне согласуется с продолжительностью обработки сточных вод в окислителе и денитрификаторе.

При начальной концентрации фосфора более Ср =10 мг/л та же самая эффектность по его удалению достигается при одновременном введении реагента в окислитель в соотношении А1 : Р = 1 : 1 и в денитрификатор в соотношении А1 : Р = 0,2 : 1. Общая доза реагента составляет С_A1=1,2Ср и уменьшается на 20% по сравнению с дозой с_а1 = 1,5Ср при введении только в окислитель.

При комплексном решении схемы удаления биогенных элементов из сточных вод реагент предлагается подавать только в денитрификатор. При этом его доза должна отвечать соотношению А1 : Р = 0,5 : 1.

На эффективность процесса биологического окисления органических соединений присутствие коагулянтов для удаления фосфора в аэротенках в указанных дозах не влияет.

Сравнение микробиологической картины активных илов из аэротенков с обычным режимом работы и при добавлении сернокислого алюминия позволяет утверждать, что добавление а1₂ (S0₄)₃ к сточным водам существенно не влияет на микробиологический состав активного ила, а различие микробиологических систем заключается в том, что в обычном аэротенке бактерии находятся в диспергированном состоянии, тогда как в аэротенке с добавкой алюминия в коалесцированном, что повышает эффективность снижения концентрации бактерий Coli.

Для расчета сооружений рекомендуется принимать скорости окисления органических загрязнений в нитрификаторе с учетом кислорода, необходимого на нитрификацию и денитрификацию, соответственно 22 и 8,9 мг/л беззольного вещества в час.

Глубокая очистка сточных вод от азота методом ионообмена на цеолитах

При удалении азота в аммонийной форме целесообразно применять фильтрование сточной воды через цеолитовую загрузку. Цеолиты, представляющие собой алюмосиликаты - минералы по происхождению, получают искусственно. Ионообменная способность цеолитов по NH₄-N достигает 500-700 мг-экв/кг. Степень удаления аммонийного азота составляет 90-97 %.

Рис. 3. Схема глубокой очистки сточных вод с применением цеолитовых фильтров: 1 - подача биологически очищенной воды; 2 - барабанная сетка; 3 - приемный резервуар; 4 - насос: 5-входная камера; 6, 7-соответственно песчаный и цеолитовый фильтр; 8 - подача раствора серной кислоты; 9, 11 - градирня соответственно для отдувки и нейтрализации аммиака; 10, 15 - удаление осадка на обработку; 12 - отвод воды в систему производственного водоснабжения; 13 - смеситель; 14-отстойник промывочного раствора; 16-затворный и растворный резервуары поваренной соли; 17 - расходный резервуар поваренной соли; 18 - резервуар промывной воды; 19-расходный резервуар коагулянта; 20-затворный резервуар коагулянта.

Сточная вода (рис. 3) после биологической очистки приходит барабанные сетки и приемный резервуар, а далее насосом подается во входную камеру, откуда поступает на песчаные фильтры. Перед входной камерой в сточную воду подается коагулянт (соли железа). Профильтрованная вода самотеком поступает на цеолитовые фильтры с нисходящим потоком движения воды. Очищенная от азота вода отводится в систему производственного водоснабжения.

Расчетные параметры ионообменной установки: скорость фильтрования 5-7 м/ч, высота фильтрующего слоя 2 м, продолжительность фильтроцикла 5-7 сут.

Загрузка цеолитовых фильтров периодически взрыхляется водой и регенерируется раствором поваренной соли. Скорость движения раствора при регенерации загрузки 2 м/ч, а продолжительность регенерации 2 ч. Соль загружается в затворный бак из автотранспорта и заливается водой до 25 %-ной концентрации, затем раствор разбавляется в расходном баке до 10%-ной концентрации, откуда подается на фильтры. Требуемое количество 10 %-ного раствора соли: 40 частей на 1 часть по объему цеолита.

После регенерации загрузка промывается водой. Промывочный раствор отстаивается, осадок в виде карбоната кальция удаляется, а жидкость подается на градирню, где отдувается аммиак, который направляется затем для нейтрализации в градирню, орошаемую раствором серной кислоты. Применение цеолитовых фильтров обеспечивает более глубокую степень и надежность очистки сточных вод от азота по сравнению с другими способами при равных или несколько больших капитальных расходах и эксплуатационных затратах.

Глубокая очистка сточных вод методом сорбции

Глубокая очистка сточных вод методом сорбции активированными углеродсодержащими сорбентами в комплексе с механической, физико-химической или химической очисткой позволяет удалить из сточных вод органические биохимически неокисляемые растворенные примеси.

Основными узлами технологической схемы обработки сточных вод активированным углем являются адсорберы, обеспечивающие его контакт со сточными водами, и система гидравлического перемещения угля, с помощью которой отработанный уголь подается в печь на регенерацию. Регенерированный уголь возвращается обратно в адсорбер.

Адсорберы могут быть с подвижной (по принципу противотока сточная вода подается снизу, а уголь-сверху) и неподвижной загрузкой, когда адсорберы работают в условиях нисходящего потока сточной воды. Как правило, несколько адсорберов соединены последовательно, поэтому сточная вода в начале контактирует с более загрязненным углем.

Термическая регенерация угля позволяет осуществить до 10- 20 последовательных циклов "насыщение-регенерация". Потери угля на истирание составляют примерно 5% за один цикл. Для глубокой очистки сточных вод используются отечественные активированные гранулированные угли марок АГ-3, АР-3, БАУ.

Схема глубокой адсорбционной очистки городских биологически очищенных сточных вод с целью их повторного использования в производственном водоснабжении Первомайского химического комбината представлена на рис. 4. В качестве сорбента используется микропористый активированный антрацит с зернами размером 0,25-1 мм.

Сточная вода поступает в нижнюю часть адсорбера, активированный антрацит в верхнюю его часть. В процессе контакта воды и антрацита на нем адсорбируются органические загрязнения. Очищенная вода из верхней части адсорбера отводится на ионообменные фильтры для глубокой очистки от растворенных загрязнений, находящихся в воде в ионной форме.



Рис. 4. Схема адсорбционной доочистки с использованием активированного антрацита

Потоки: I - сточная вода на очистку; II - регенерированный антрацит; III - активированный антрацит; IV- сточная вода на ионообменные фильтры; V - свежий антрацит на активацию; VI - водяной пар; VII - природный газ; VIII-дымовые газы; 1 - адсорбер; 2,3- печь соответственно регенерации и активации антрацита

Отработанный антрацит отводится из нижней части адсорбера на регенерацию, которая происходит под воздействием раскаленных (600- 700 °С) газов, отходящих из печей активации (утилизация их теплоты повышает экономичность процесса). Органические загрязнения при этом выгорают, антрацит вновь обретает адсорбционную способность и возвращается в адсорбер. Активация антрацита происходит при температуре 800-900 °С в специальной печи под воздействием дымовых газов и водяного пара.

Преимуществом активированного антрацита, по сравнению с традиционными активированными углями, является в 1,5 раза большая пористость, поэтому потребность в нем в 2-8 раз меньшая; а продолжительность адсорбции снижается в 1,5-2 раза.

Кроме того, активированный антрацит можно добавлять в адсорберы в сухом виде: в течение 1 мин он, пропитавшись водой, оседает на дно.

Для использования гранулированного активированного угля в подобных аппаратах требуется дозировать его в виде суспензии. При транспортировании последней по трубопроводам возрастают потери угля за счет истирания.

За рубежом имеется значительный опыт глубокой сорбционной очистки сточных вод. Например, в штате Калифорния (США) работает установка производительностью более 35 тыс. м/сут. Продолжительность контакта воды с активированным углем на этой установке 15- 45 мин; ХПК сточных вод снижается с 10-18 до 1-6 мг/л, содержание ПАВ-с 1,1-2,9 до 0,002-0,05 мг/л; в очищенной воде БПКполн составляет менее 1 мг/л; Р0^3-₄-Р не превышает 0,1-1, a N0^1-₃0-N менее 2 мг/л. Уголь регенерируют в многоподовых печах.

Рассмотрев описанные выше варианты останавливаемся на первом, т.е. к расчету принимаем схему биологической денитрификации.

3. Определение расходов хозбытовых сточных вод

Для определения графика притока бытовых сточных вод необходимо определить средние расходы сточных вод. Расчетным называют максимальный расход сточных вод, пропуск которого должны обеспечить канализационные сооружения на расчетный период.

К_gen.max = 1,51;

4. Расчет сооружений технологической схемы

4.1 Приемная камера

Сточные воды могут поступать на очистные сооружения по самотечному коллектору или по напорному трубопроводу. Для приема сточных вод из напорного трубопровода устраивают приемную камеру перед очистными сооружениями. Иногда она устанавливается на опору из сборных железобетонных колец (рис. 5). Камера перекрывается съемными щитами. Размеры приемной камеры зависят от пропускной способности очистных сооружений. Для максимальной производительности станции 3150 м³/ч подбираем по табл. 4.67 [3] две секции приемной камеры канализационных очистных сооружений (при напорном поступлении сточных вод) из сборного железобетона пропускной способностью каждой секции 1575 мі/ч с типовыми размерами: А = 2000 мм, В = 2300 мм, Н = 2000 мм, Н₁ = 1600 мм, h = 750 мм, h₁ = 900 мм, b = 800 мм, l = 1000 мм, l₁ = 1200 мм, диаметр напорного трубопровода, при подаче стоков по двум ниткам 400 мм.

Рис. 5 Приемная камера очистных сооружений на опорах из сборных железобетонных колец при подаче сточных вод по двум напорным водоводам

4.2 Решетки

Решетки применяются для задержания из сточных вод крупных загрязнений и являются сооружениями, подготовляющими сточные воды к дальнейшей, более полной очистке, рис 6. Ширину прозоров решеток перед очистными сооружениями принимают равной b=16 мм. Скорость протока сточных вод между стержнями решетки не должна превышать 1 м/с.

Рис. 6 Схема установки решетки

При большой производительности устанавливают решетки типа механические грабли (МГ) либо решетки механические с механическим выделением (РММВ). Они комплектуются вместе с транспортером, по которому выделенные отбросы направляются в дробилку, а затем вновь сбрасываются в канал перед решеткой.

Задаемся количеством решеток N=2.

Определяем расход на одну решетку:

Число прозоров решетки найдем из соотношения

где b - прозоры между стержнями решетки, м. Принимаются равными 16 мм;

h₁ - глубина воды перед решеткой, м. При условии единичного наполнения канала перед решетками

v_p - средняя скорость в прозорах решетки, которую рекомендуется принимать равной около 1 м/с;

k₃ - коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями и равный 1,05.

При известном числе прозоров n общая ширина решетки:

B_p = s?(n - 1) + b?n

где s - толщина стержня, м.

B_p = 0,008?(42 - 1) + 0,016?42 = 1 м,

Подбираем 2 рабочих решетки типа МГ 8Т основные показатели каждой:

Марка	Номинальные размеры канала BЧH, мм	Ширина канала в месте установки, мм	Число прозоров	Толщина стержней	Радиус поворота	Масса, кг
МГ 8Т	1400Ч2000	1570	55	8	2850	1828

Потери напора h в решетке (подпор, создаваемый решеткой) могут быть определены по формуле:

где р - коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки; принимаем ориентировочно равным 3;

о - коэффициент местного сопротивления решетки, зависящий от формы стержней:

где в - коэффициент, зависящий от профиля стержней, для прямоугольных сечения в =2,42;

б=30° угол наклона решетки к горизонту.

Во избежание образования подпора перед решеткой и заиления подводящего канала рекомендуется его дно за решеткой понижать на высоту, равную потере напора при прохождении воды через решетку.

При плотности отбросов с=750 кг/м³ их масса составит:

m = W_om6? с = 1538,5?750 = 1153848 кг/год = 1153,8 т/год.

4.3 Песколовки

Применяются для выделения минеральных примесей типа песка, окалины, металлических включений, с целью предотвращения истирания трубопроводов, перекачивающих осадки и илы, а также заполнения приямков сооружений очистки сточных вод.

При производительности 50000 м/сут. целесообразно применить горизонтальные песколовки с круговым движением воды, рис. 7.



Рис. 7 Песколовка с круговым движением воды: 1 - гидроэлеватор; 2 - трубопровод для отвода всплывающих примесей; 3 - желоб; 4 - поверхностные затворы с ручным приводом; 5 - подводящий лоток; 6 - пульпопровод; 7 - трубопровод для рабочей жидкости; 8 - камера переключения; 9 - устройства для сбора всплывающих примесей; 10 - отводящий лоток; 11 - полупогруженные щиты (при очистке нефтесодержащих св).

При расчете горизонтальных песколовок определяем их длину L_s, м, по формуле:

где K_s - коэффициент, учитывающий влияние турбулентного потока, принимается по табл. 27 [2] в зависимости от типа песколовок. Для горизонтальных песколовок с гидравлической крупностью задерживаемых частиц песка u₀ =18,7 мм/с K_s=1,7;

H_s - расчетная глубина песколовки, м. H_S = 1,2 м;

v_s - скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по табл. 28 [2]. Для горизонтальных песколовок при максимальном притоке v_s = 0,3 м/c;

u₀ = 18,7 - гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка (0,20 мм).

Тогда диаметр песколовки:

Пропускная способность одной песколовки:

Принимаем 2 рабочие песколовки с типовым номером сооружения 7 (проект 902-2-27) со следующими основными показателями каждой: пропускная способность 394-590 л/с (25000-40000 м³/сут.); диаметр 6000 мм; расстояние между центрами песколовок 10000 мм; расстояние между осями подводящего лотка и камеры переключения 7500 мм; ширина кольцевого желоба 1500 мм; подводящего и отводящего лотков 900 мм; лотков песколовки для впуска и выпуска воды 900 мм; расстояние между осью песколовок и осью камеры переключения 5000 мм.

Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,02 л/(чел-сут), влажность песка 60%, объёмный вес г =1,5 т/м³. Тогда количество песка за cyтки:

При объемном весе г =1,5 т/м³ масса песка составит:



4.4 Горизонтальный отстойник

Необходимый эффект осветления Э = 50 %

Гидравлическая крупность:

, мм/с

где К - коэффициент, зависящий от типа отстойника, принимается равным 0,5;

- коэффициент, учитывающий влияние температуры на вязкость;

t - продолжительность отстаивания со слоем воды h₁, соответствующая заданному эффекту осветления, t = 1980 с;

n - эмпирический коэффициент, зависящий от свойств взвеси, определяется экспериментально;

Н₁ - глубина проточной части отстойника, м; Н₁=2,7 м.

Длина отстойников:

,м

где v - скорость движения воды в отстойнике, мм/с; принимаем v=5мм/с.

м.

Ширина отстойников:

, м

где q_р -- расчетный расход воды, м³/с;

n- количество отделений отстойника.

- Площадь горизонтального отстойника в плане:

м²

- Площадь живого сечения отстойника равна:

м².

Принимаем 4 отделения отстойника, с шириной отделения В=10,7 м.

Для удаления осадка без отключения отстойника из работы предусматривают гидравлические системы в виде перфорированных труб, проложенных по дну отстойника, по которым подается вода под напором, что и обеспечивает удаление осадка в течение 20 - 30 мин (система гидросмыва). Из отстойника вода отводится дырчатыми трубами, расположенными в верхней части отстойника на 2/3 его длины.

Концентрация взвешенных веществ в сточной жидкости, поступающей в денитрификатор из первичных отстойников, работающих с Э_осв=50%.

С_сdp==

Значение БПК_полн сточной жидкости, поступающей в денитрификатор из первичных отстойников, работающих с Э_осв=50%.

Концентрация азота органического, поступающего в денитрификатор из первичного отстойника.

(С _N-Nорг) _cdp = == 2 мг/л

4.4 Расчет денитрификатора

Продолжительность обработки сточной жидкости в денитрификаторе

t _gеn =,

где (С)_en и (С)_ex- концентрация нитратов соответственно на входе и выходе из него;

a_i -доза ила в денитрификаторе принимается равной 1 - 5 г/л, рекомендуется принимать 2 г/л (оптимальная концентрация);

- скорость восстановления нитратов, принимается в зависимости от начального значения нитратов [2]

(С N-NO) en, мг/л	10	20	30	40	50	60	70	80
, мг/(г·ч)	7,5	11,5	13,5	15	17	17,5	18,5	19

_S-зольность активного ила, принимается 0,25 - 0,3;

Т - температура сточной жидкости для самого неблагоприятного холодного времени года, ⁰С.

ч ? 0,9 ч

Объем денитрификатора

W_ден=q_m•t_gen(1+ R_i)

где q_m - максимальный расход сточной жидкости, поступающей на сооружения биологической очистки, при t_gen = 0,9 ч

R_i - степень рециркуляции активного ила, R_i = 1,84

W_gen = 3150•0,9•(1+1,84) = 8054,1 м³

Значение азота нитратного в сточной жидкости, поступающей в денитрификатор с учетом рециркуляционного потока.

где (С_N-NO3)_en и (С_N-NO3)_ц - концентрация азота нитратного соответственно в исходной сточной жидкости и в циркулирующем иле, составляет: (С_N-NO3)_en=0 мг/л, (С_N-NO3)_ц = 9 мг/л;

Q_сут, Q_ц - расход сточной жидкости и циркулирующего ила.

Количество азота нитратов, поступивших в денитрификатор из вторичного отстойника с рециркуляционным потоком.

Количество загрязнений по БПК_пол., затраченных в денитрификаторе на восстановление азота нитратного.



где К- коэффициент, принимаемый равным 4 для обеспечения полного восстановления нитратов до элементарного азота (БПК_пол: С_N-NO = 4:1)

Количество загрязнений по БПК_пол, поступающих в денитрификатор.

Количество загрязнений по БПК_пол, поступающих в аэротенк.

(А_L)_atp= (А_L)_gеn - (А_L)_вос = 9,15 - 3,32 = 5,83 т/сут

Значение БПК_пол в сточной жидкости, поступающей в аэротенк

(L_en)_аэр.==

4.5 Расчет аэротенка

Продолжительность обработки сточной жидкости в аэротенке

где ц - коэффициент ингибирования процесса биохимического окисления органических веществ продуктами распада активного ила, принимается равным 0,07 л/г [1];

с_mах - максимальная скорость окисления органических веществ в аэротенке, принимается по [1] равной 85 мг БПК_пол /(г.ч);

С₀ - концетрация растворенного кислорода в аэротенке, принимается по СНиП [1] равной 2 мг/л;

a_i - доза ила в аэротенке, принимается такой же, как и в денитрификаторе 1 - 5 г/л;

_S - зольность активного ила в аэротенке примерно равна зольности ила в денитрификаторе;

К₀ - константа, характеризующая влияние кислорода, принимается по [1];

L_mix - БПК_пол сточной жидкости с учетом разбавления рециркуляционным расходом

L_mix ===51 мг/л;

К_l - константа, характеризующая свойства органических загрязнений по БПК_пол, принимается по [1];

K_p - коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, принимается согласно рекомендациям [1].

Требуемый объем аэротенка

W_at=q_m • t_at =3150•1,35 = 4253 м³

Прирост активного ила в денитрификаторе и аэротенке.

П_i = 0,8·С_сdp+0,3·L_cdp

П_i = 0,8 ·125+0,3 ·183=155мг/л

Количество азота, пошедшее на синтез клеток микроорганизмов в денитрификаторе и аэротенке

?N = П_i •М•m(1- s)

где М^geн,аэр - доля микроорганизмов в активном иле, принимается равной 0,2-0,3;

m - доля азота в клетках микроорганизмов в пересчете на сухое вещество, принимается равной 0,05-0,15

?N _{gеn, аэр}=155•0,3•0,1(1-0,3)=3,3 мг/л

Требуемая степень рециркуляции активного ила в системе «вторичный отстойник - аэротенк - вторичный отстойник», обеспечивающая снижение N-NO₃ в очищенной сточной жидкости до значений, соответствующих ПДК (9мг/л), определяется из уравнения материального баланса по азоту.

С+?N_{ден, аэр}+ =

9 + 3,3 + 0,4 = ;

R_i=1,84

4.6 Расчет нитрификатора

Требуемая продолжительность нахождения сточной жидкости в нитрификаторе

t_нит =,

где a_i -доза ила в нитрификаторе равна дозе ила в аэротенке и денитрификаторе, г/л;

s - зольность ила в нитрификаторе принимается выше, чем в аэротенке и денитрификаторе, поскольку процесс денитрификации сопровождается минерализацией органических веществ, однако, s для академического проекта можно принять равной 0,3;

с_нит - скорость окисления азота аммонийного, принимается согласно рекомендациям [2];

СN-NН, мг/л	90	70	50	30	20	5
снит, мг/(г·ч)	22,5	19,5	15,6	11	4	2,5

- коэффициент, учитывающий влияние рН

рН	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	9,5
	0,14	0,28	0,48	0,73	0,95	1,0	0,87	0,68

t_нит == 3ч

Требуемый объем нитрификатора

W_нит = q_m • t_нит = 3150•3 = 9450 м³

4.7 Определение размера отделений

Требуемый объем денитрификатора, аэротенка, нитрификатора

?W= 8051,4+4253+9450=21754,4 м³

Подбираем аэротенк-нитрификатор-денитрификатор.

Принимается 3 секции четырех коридорного аэротенка (А-4-6-4,4) [2], табл. 66.18.

Ширина коридора - 6 м, Длина секции - 72 м, Ширина секции - 24 м, Объем секции - 7600 м³, глубина секции - 4,4 м, Общий объем - 22800 м³.

Размеры денитрификатора, аэротенка и нитрификатора

L = L_общ· P_n;

где L_общ - общая длина коридоров в секции, м.

L_общ = 72·4 = 288 м

L_ден = 288·0,37 = 107 м

L_at = 288·0,2 = 57 м

L_нит = 288·0,43 = 124 м

Распределение объемов сооружений приведено на рис. 8.

Рис. 8. Распределение объемов сооружения между денитрификатором, аэротенком и нитрификатором.

4.8 Расчет системы аэрации

Требуемый удельный расход воздуха в аэротенке и нитрификаторе

q_air=

где К₁ - коэффициент, учитывающий тип аэратора; для мелкопузырчатой аэрации К₁=1,34 при соотношении =0,05 [1];

К₂ - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, при

Н_аir = 4,4 - 0,2 = 4,2 м

где 4,4 м - глубина аэротенка;

0,2 м - высота расположения аэратора над дном аэротенка;

К₂ = 2,6,

К₃ - коэффициент, учитывающий температуру сточной жидкости

К₃ = 1 + 0,02(Т-20) = 1 + 0,02(21-20) = 1,02;

К₄ - коэффициент качества воды, принимается равным 0,85 для хозяйственно-фекальных стоков;

- количество кислорода, необходимое для полного окисления азота

= (С_N-NН +С _N-Nорг - ДN_{ден,аэр}) · 3,43

= (34+2-3,3)·3,43 = 112 мг/л

- количество кислорода, необходимое для окисления оставшегося азота

= С·3,43 = 0,4·3,43 = 1,4 мг/л;

С_а - растворимость кислорода в сточной жидкости при заданной температуре

С_а= С_т(1+)

где С_т - растворимость кислорода воздуха в дистиллированной воде при самой неблагоприятной температуре (летний период), принимается по [4].

Р_атм. - расчетное атмосферное давление района проектирования, принимается равным минимальному значению, например, для г.Новосибирска можно принять 720 мм рт. ст.;

Р_норм.- нормальное атмосферное давление равно 760 мм рт.ст.

С_а = 8,84(1+)=10,1 мг/л

q_air = = 9,7 м³/м³ч

Общий расход воздуха, подаваемый в аэротенк и нитрификатор

Q_air= q_air q_m = 9,73150 = 30555 м³/ч

4.9 Подбор воздуходувок

Количество воздуходувок с учетом их параллельной работы

N_в=

где Q_в - производительность воздуходувки, м³/ч;

k - коэффициент, вводимый при работе двух и более воздуходувок, принимается равным 0,8

Принимаем воздуходувки марки ТВ-175-1,6 (табл.V.28[3])

со следующими характеристиками: производительность - 10000 м³/ч, давление - 1,6 атм, мощность на валу электродвигателя - 250 кВт, число оборотов - 3290 об/мин

N_в=

4.10 Расчет вторичного отстойника

По [1] принимаем коэффициент использования объема К_set = 0,5, рабочую глубину отстойной части H_set = 2 м. Нагрузка воды на поверхность отстойника

Принимаем 2 отстойника на 3 отделения, тогда площадь одного

где - часовой расход воды, м³/ч

n - число отстойников

m - число отделений

Принимаем ширину отделения В = 9 м, тогда длина

Количество избыточного активного ила, удаляемого из биологической системы

?П_i = П_i - а_t

где а_t - вынос частиц активного ила из вторичных отстойников

?П_i = 155 -10=145мг/л

Объем избыточного активного ила

Q_i =

Р_i =100

а_ил.кам = а_i =2=3,1 г/л

Р_i =100 = 99,69%

Q_i = м³/сут

5. Сооружения по обработке осадков

5.1 Песковые площадки

На песковые площадки поступает осадок из первичных отстойников.

При объемном весе песка г =1,5 т/м³, количество песка

Для подсушивания песка, предусматриваются песковые площадки с ограждающими валиками высотой 1-2 м. Нагрузку на площадку принимают не более 3 м³/м² год при условии периодического вывоза подсушенного песка в течение года. Удаляемая с песковых площадок вода подается в голову очистных сооружений.

Нагрузка на площадку q_песка=3 м³/м² год, тогда общая площадь песковых площадок составит:

F_пп = = 511 м².

Площадь одной площадки:

F_пп1= F_пп/4 = 511/4 = 128 м².

Таким образом, принимаем 4 песковые площадки шириной 8 м и длиной 16 м.

5.2 Илоуплотнители

Осаждающийся во вторичных отстойниках активный ил имеет высокую влажность В_ил = 99,7%. Основная часть этого ила поступает на регенерацию и снова подается в аэротенк; этот ил называют рециркуляционным. Так как в результате деятельности микроорганизмов масса активного ила непрерывно увеличивается, то образуется так называемый избыточный активный ил, который отделяется от рециркуляционного и направляется на дальнейшую переработку.

Направлять в метантенки огромную массу избыточного активного ила с высокой влажностью нерентабельно, поэтому его предварительно уплотняют. Применяемые для этого сооружения называются илоуплотнителями. Активный ил уплотняют в специально выделенных отстойниках.

Расчет илоуплотнителя ведут на максимальный часовой приток избыточного активного ила в м³/час:

где Q - расчетный расход сточных вод, м³/сут;

С - концентрация уплотняемого избыточного активного ила, г/м³;

P_max - содержание избыточного активного ила, г/м³;

P_max = K_м?P (здесь Р - прирост ила, г/м³;

K_м - коэффициент месячной неравномерности прироста ила, равный 1,15 - 1,2).

Высота проточной части илоуплотнителя (м)

h = 3,6?v?t = 3,6?0,1?11 = 3,96 м

где v - скорость движения жидкости, мм/с;

t - продолжительность уплотнения.

Объем ила после уплотнения до влажности В_ил= 97,3%:

Полезная площадь поперечного сечения илоуплотнителя (м²)



где W₁ и W₂ - влажность поступающего и уплотненного ила, %.

Общая площадь илоуплотнителя (м²)

где n - число илоуплотнителей.

Принимаем два илоуплотнителя на базе радиальных отстойников, тогда диаметр одного

В качестве илоуплотнителей используем вторичные радиальные отстойники по ТП 902-2-87/76 со следующими основными показателями каждого: диаметр 18 м, глубина 3,7 м, объем отстойной зоны 788 м³, объем зоны осадка 160 м³, пропускная способность при времени отстаивания 1,5 ч 525 м /ч.

Иловые воды из уплотнителей подаются в голову аэротенков.

5.3 Иловые площадки

Наиболее простым и распространенным способом обезвоживания осадков является сушка их на иловых площадках на естественном основании с дренажем и без дренажа, на искусственном асфальтобетонном основании с дренажем, каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки-уплотнители. Площадь иловых площадок зависит от объема осадка, характера грунта, на котором устраивают площадку, климатических условий, а также от структуры осадка.

Принимаем иловые площадки на искусственном основании с дренажем.

Нагрузку осадка на иловые площадки, м³/м² в год, в районах со среднегодовой температурой воздуха 3 - 6 °С и среднегодовым количеством атмосферных осадков до 500 мм; для районов с другой среднегодовой температурой воздуха следует вводить соответствующие климатические коэффициенты.

Принимаем 10 иловых площадок с площадью в плане каждой

62 Ч75,1 = 4656 мІ

Заключение

В курсовом проекте была рассчитана схема для удаления азота и фосфора из городских сточных вод, объемом 50 000 м³/сут. Схема состояла из первичного горизонтального отстойника, денитрификатора, аэротенка, нитрификатора и вторичного отстойника. Кроме этого были запроектированы сооружения для обработки осадка: песковые площадки, иловые площадки, илоуплотнители. В результате работы предлагаемой схемы очистки вода с показателями: азот аммонийный С_N-NH4 = 34 мг/л, азот органический С_Nорг = 4 мг/л, взвешенные вещества С_взв = 250 мг/л, БПК L_en = 270 мг/л, pH = 8 - очищается до значений: С_N-NH4 = 0,4 мг/л, азот органический С_Nорг = 0 мг/л, взвешенные вещества С_взв = 10 мг/л, БПК L_en = 15 мг/л, С_N-NO3 = 0 мг/л. Полученные показатели допускают сброс в водоем рыбохозяйственного назначения I категории, без угрозы его загрязнения.

сточный вода очистка аэрация

Список используемой литературы

1. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1986

2. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Под ред. В.Н. Самохина.- 2-е изд., переработанное и дополненное. - М.: Стройиздат, 1981. 639 с

3. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Жуков А.И., Колобанов С.К. Канализация. Учебник для вузов. - Изд. 5-е перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1975. - 632 с

4. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник для вузов. - М.: Изд-во АСВ, 2006. -704 с.

5. Иванов Г.В., Мишуков Б.Г., Протасовский Е.М. Пример расчета очистной канализационной станции города. Биологическая очистка. Ленинград: ЛИСИ, 1983. - 86 с.

Размещено на Allbest.ru