Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

КУРСОВАЯ РАБОТА

«ВОДООТВЕДЕНИЕ И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД»

Специальность 270112 «ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ» (ВК)

Автор: Рудик Т.Г.

Москва 2011 г.



Задание и методические указания разработаны на основании примерной учебной программы дисциплины «Водоотведение и очистка сточных вод», составленной в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта к минимуму содержания и уровню подготовки инженеров по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» (ВК).

Составила: Рудик Т.Г.

Настоящее задание на курсовой проект № 2 состоит из двух брошюр части I и II).

В первую брошюру (часть I) включен порядок расчета и проектирования очистной станции водоотведения, во вторую (часть II) - пример расчета и компоновки очистной станции водоотведения.



Задание на курсовой проект

Тема: «Проектирование очистной станции водоотведения»

В курсовом проекте студент должен рассчитать и запроектировать очистную канализационную станцию для совместной биологической очистки бытовых и производственных сточных вод со снижением БПК_полн до 15 мг/л.

В задании предполагается, что основное количество производственных вод, образующихся на железнодорожной станции и на промышленных предприятиях, используется в замкнутых оборотных системах водоснабжения этих производств; в поселковую систему водоотведения от таких объектов поступают лишь бытовые воды и часть производственных стоков, которые или не могут быть использованы в обратном водоснабжении, или должны периодически сбрасываться в систему водоотведения во избежание повышения концентрации солей в оборотной воде. Перед сбросом производственных стоков в поселковую систему водоотведения они в необходимых случаях подвергаются предварительной очистке на местных очистных сооружениях.

Исходные данные для проектирования приведены в табл. I. Таблица содержит I0 вариантов заданий. Номер варианта принимается студентом в соответствии с последней цифрой его шифра.

Генплан площадки очистной станции для нечетных вариантов дан на рис. I, а для четных - рис. 2. Место расположения главной насосной станции ГНС указано на генплане площадки.

Объем и состав проекта

Проект состоит из пояснительной записки и 1 лист формата А1 и 1 лист формата А2.



Таблица I

Наименовании данных для проектирования

Последняя цифра шифра студента

Данные для примера

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Населенный пункт (промышленное предприятие и ж.д. станция, расположенные в районе города) Грунты на территории очистной станции Грунтовые воды, не агрессивные к бетону на глубине, м Максимальная глубина на водоеме (при горизонте низких вод), м Количество жителей в населенном пункте N, чел Среднесуточная норма водоотведения на одного жителя в населенном пункте п, л/сут Расход сточных вод от промышленного предприятия Qпр, м3/сут Концентрация взвешенных веществ в сточных водах от промышленного предприятия С, мг/л Концентрация органических загрязнений по БПК20 в сточных водах от промышленного предприятия С, мг/л Расход сточных вод от железнодорожной станции Qжд, м3/сут Концентрация взвешенных веществ в сточных водах отжелезнодорожной станции С, мг/л Концентрация органических загрязнений по БПК20 в сточных водах от железнодорожной станции Сжд, мг/л Приток смеси сточных вод на главную насосную станцию: а)максимальныйм3/ч б) минимальный, м3/ч Среднезимняя температура смеси сточных вод, 0С Среднемесячная температура смеси сточных вод за летний период, 0С Среднегодовая температура смеси сточных вод, 0С

Псков Супесь на глубину 5м 7,0 2,0 20000 1 250 500 165 290 1 100 90 55 400 100 1 12 20 16

Москва Песок на глубину 4м, далее глина 3,5 2,5 15000 2 300 1500 180 200 2 120 85 45 430 120 2 12 20 15

Н. Новгород Супесь на глубину 4м, далее песок 6,0 2,0 30000 3 280 800 230 170 3 130 70 50 600 110 3 10 18 14

Смоленск Супесь на глубину 6,5м, далее глина 8,0 2,4 35000 4 250 1000 240 200 4 100 75 42 630 150 4 12 20 16

Самара Супесь на глубину 6м, далее глина 4,5 3,0 22000 5 300 1500 250 230 5 110 80 40 540 90 5 12 20 15

Волгоград Супесь на глубину 4,8м, далее песок 3,5 1,8 18000 6 280 2000 220 90 6 100 90 38 500 130 6 10 20 15

Курск Песок на глубину 3,5м, далее супесь 8,0 1,6 32000 7 220 1500 260 230 7 140 95 35 460 120 7 10 21 17

Пенза Песок на глубину 4м, далее сугли-нок 2,0 2,5 28000 8 230 1800 280 175 8 100 100 45 570 140 8 12 22 18

С-Петербург Супесь на глубину 5,5м, далее глина 4,0 1,3 24000 9 200 2500 200 200 9 100 98 42 530 130 9 12 20 16

Ростов на Дону Супесь на глубину 7м, далее глина 1,2 1,5 34000 10 230 1000 260 240 10 125 88 38 570 100 10 14 23 19

Воро-неж Песок на глубину 7м, далее глина на глубину 4м 6,0 2,2 20000 11 200 1200 150 230 11 130 100 35 380 68 11 10 20 16

Метод очистки сточных вод

Полная биологическая очистка смеси сточных вод в искусственно созданных условиях со снижением БПК20 сточных вод до Lt=15 мг/л

Сооружение, конструкцию которого надлежит разработать

Сооружение для биологической очистки

Песколовка

Первич-ный отсойник

Иловые площадки

Вторич-ный отстой-ник

Сооруже-ние биологической очистки

Песколовка

Сооружения для сбражи-вания осадка

Вторич-ный отстой-ник

Первич-ный отсой-ник

Пояснительная записка должна содержать:

Исходные данные для проектирования и основные решения, принятые в проекте. В этом параграфе записки студент освещает климатические, топографические и геологические условия в районе строительства, количество населения в поселке, расходы сточных вод от поселка и промышленных предприятий, состав и степень их загрязненности и другие сведения, полученные студентом из основного задания и собранные им в процессе проектирования [1]; здесь же дается краткое описание основных проектных решений, принятых студентом.

Определение концентрации загрязнений бытовых сточных вод и смеси сточных вод, поступающих на очистные сооружения; определение эквивалентного и приведенного числа жителей.

Выбор состава очистных сооружений (схема очистной станции).

Расчет и описание очистных сооружений, предусмотренных выбранной схемой очистки. Расчет очистных сооружений должен сопровождаться простейшими схемами сооружений, выполненными в карандаше в одну линию с указанием основных размеров.

Описание генплана очистной станции и расчет высотной установки очистных сооружений на станции.

Все расчеты, приведенные в пояснительной записке, должны быть выполнены с учетом требований действующих нормативных указаний.

Пояснительная записка должна бать краткой, содержать лишь самые необходимые пояснения и обоснования принятых решений. Записка должна быть написана чернилами и подписана автором.

Графическая часть курсового проекта должна содержать:

Генеральный план очистной станции, вычерченный в масштабе I:500-I:I000 с указанием всех основных размеров и вспомогательных сооружений, соединительных трубопроводов и лотков между сооружениями, дорог, насыпей, выемок, элементов благоустройства и т.д.

Профили движения сточных вод и осадков по очистным сооружениям и коммуникациям; масштаб: горизонтальный I:500-I:I000, вертикальный I:I000.

Чертежи конструкции одного из сооружений очистной станции, по заданию, в масштабе I:50-I:I00.

Чертежи выполняются на ватмане тушью или карандашом и их подписывает автор. строительство проектирование канализационный



Часть I

Проектирование очистных сооружений системы водоотведения начинается с тщательного излучения заданных исходных данных и знакомства со специальной литературой, из которой студент получает сведения, необходимые для проектирования: существующие методы очистки и область их применения, выбор метода очистки и состава очистных сооружений, назначение, устройство и расчет очистных сооружений, их компоновка в плане и высотное расположение их относительно друг друга и т.д.

Ниже приводятся краткие методические указания по проектированию очистных сооружений.

Расчет расходов сточных вод

Для проектирования очистных сооружений необходимо иметь данные о количестве сточных вод и режиме их поступления по часам суток.

С методикой расчета расходов сточных вод и режимов их поступления в течение суток студенты детально знакомятся при выполнении курсовых проектов по водоотводящей сети и насосным станциям. Поэтому для исключения дублирования и облегчения работы студентов расходы сточных вод, необходимы при проектировании очистных сооружений, даются в задании на проектирование (табл. I).

В задании даны суточные расходы сточных вод от промышленных предприятий Q_пр и железнодорожной станции Q_жд. Дано число жителей в поселке N и удельное водоотведение в л/сут на одного жителя п, зная которые студент может легко подсчитать суточный расход бытовых вод от поселка Q_быт в м³/сут по формуле

Q_быт= (1)



Общий суточный расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения, Q_сут составит

Q_сут=Q_быт+Q_пр+Q_жд (2)

В задании приведены максимальный и минимальный часовые притоки сточных вод на главную насосную станцию.

Определение концентрации загрязнений сточных вод

Для расчета очистных сооружений необходимо знать концентрации загрезнений сточных вод по взвешенным веществам и по БПК_полн. Под концентрацией загрезнений С понимается количество загрезнений, приходящих на единицу объема сточных вод, и исчисляемое обычно в мг/л.

Концентрации загрезнений производственных стоков известны из задания. Концентрации загрезнений бытовых сточных вод С_быт в мг/л определяются в зависимости от количества загрезнений а, поступающих в систему водоотведения в граммах на I чел. в сутки, и заданного удельного водоотведения п в л в сутки на I жителя по формуле

С_быт= (3)

Так как очистные сооружения поступает смесь бытовых и производственных стоков, то следует определить среднюю концентрацию загрезнений смеси сточных вод С_см по взвешенным веществам и по БПК_полн в мг/л по формуле

С_см= (4)



где С_быт, С_пр, С_жд - концентрации вычисляемого вида загрезнений соответственно в бытовых и производственных стоках, а также в стоках железнодорожной станции, мг/л;

Q_быт, Q_пр, Q_жд - суточные расходы сточных вод соответственно от населенного пункта, промышленного предприятия и железнодорожной станции, м³/сут.

При расчете очистных сооружений в ряде случаев требуется знание приведенного числа жителей N_прив; для определения приведенного числа жителей необходимо вычислить эквивалентное число жителей N_экв, т.е. такое фиктивное число жителей, при котором в сточную воду вносилось бы столько же загрезнений, сколько от заданного количества производственных стоков.

Эквивалентного и приведенное число жителей определяются как по взвешенным веществам, так и по БПК_полн по формулам:

N_экв= (5)

N_прив=N_экв+N, (6)

где N - число жителей в населенном пункте.

Выбор состава очистных сооружений

Заданием на проектирование предусмотрена полная биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях со снижением БПК_полн до 15 мг/л (см. табл. I).

Биологическая очистка сточных вод в искусственно созданных условиях может производиться на аэротенках и биофильтрах. Перед подачей воды на сооружения биологической очистки ее необходимо подвергнуть механической очистке. При повышенных требованиях к очистке сточных вод биологически очищенная вода часто подвергается дополнительной очистке на фильтрах, различных конструкций биологических прудах и других сооружениях.

Состав очистных сооружений, обеспечивающих нужную степень очистки, может быть правильно выбран только на основании всестороннего анализа данных о потребной степени очистки сточных вод, о производительности станции, топографических, климатических и грунтовых условиях района строительства и т.д.

Для выбора наиболее рационального и целесообразного состава очистных сооружений, как правило, составляют несколько вариантов, производят их технико-экономическое сравнение и на основе этого принимают окончательное решение.

При выполнении курсового проекта студент должен разработать один из возможных вариантов комплекса очистных сооружений.

В состав очистных сооружений обязательно должны предусматриваться решетки или решетки-дробилки. Поскольку главная насосная станция находится по заданию на территории очистной станции, то решетки или решетки-дробилки целесообразно располагать в приемном резервуаре насосной станции.

На всех очистных станциях необходимо устраивать песколовки, задерживающие минеральные примеси. Тип песколовок (горизонтальные, тангенциальные, аэрируемые) необходимо выбирать с учетом производительности очистной станции и других факторов в соответствии с рекомендациями СНиПа. Около песколовок следует предусмотреть песковые площадки для подсушивания песка или песковые бункера для отмывки песка от органических примесей и обезвоживания его. С целью осветвления сточных вод в составе очистной станции должны быть предусмотрены отстойники. Тип отстойника выбирается в зависимости от расхода сточных вод, местных условий и потребного эффекта снижения взвеси [I]. При этом нужно помнить, что остаточное содержание взвеси в осветленной воде, подаваемого на биофильтры или аэротенки на полную очистку, не должно превышать I50 мг/л.

Обычные первичные отстойники (вертикальные, горизонтальные, радиальные и двухъярусные) чаще всего обеспечивают на 50%. Для получения более высокого эффекта осветления воды в таких отстойниках приходится увеличивать продолжительность отстаивания воды в них, а следовательно, и число отстойников, что не всегда целеобразно с экономической и эксплуатационной точек зрения. Поэтому в условиях повышения эффекта осветвления сточных вод сверх обеспечиваемого обычными первичными отстойниками иногда прибегают к устройству преаэраторов, осветлителей и биокоагуляторов. Преараторы обычно предусматривают перед первичными отстойниками на станциях с аэротенками; устройство преаэроторов позволяет дополнительно повысить эффект задержания взвеси в первичных отстойниках на 20-25%, а также снизить БПК_полн на 15%; биокоагуляторы обеспечивают увеличение эффективности задержания загрезнений (по БПК_полн и взвешенным веществам) на 20-25% по сравнению с первичными отстойниками.

Для полной биологической очистки сточных вод в искусственных условиях применяются биофильтры (капельные и высоконагружаемые) и аэротенки.

Капельные биофильтры обычно применяются на очистных станциях производительностью до I000 м³/сут, причем при БПК_полн сточных вод до 220 мг/л они предусматриваются без рециркуляции, а при БПК_полн более этой величины - с рециркуляцие*. Высоконагружаемые биофильтры (аэрофильтры) обычно применяются на очистных станциях производительностью до 50000 м³/сут, а иногда и более. При БПК_полн сточных вод до 300мг/л они устраиваются без рециркуляции, а при БПК_полн свыше 300 мг/л - с циркуляцией.

Аэротенки могут применяться на очистных станциях практически любой производительности. При БПК_полн до 150 мг/л они устраиваются без регенерации циркулирующего активного ила, а при превышении этой величины - с регенерацией циркулирующего ила. Аэротенки могут устраиваться с пневматической, механической и смешенной аэрацией. В отечественной практике наибольшее распространение получили аэротенки с пневматической аэрацией. По конструкции они могут быть однокоридорными, двухкоридорными, трехкоридорными и четырехкоридорными. Однокоридорные аэротенки применяют на станциях небольшой производительности при работе их без регенерации ила; трехкоридорные аэротенки также удобны для работы без регенерации ила и применяются на станциях большой производительности. Двухкоридорные аэротенки удобно применять с регенерацией ила, когда объем регенераторов составляет 50% от общего объема сооружений. Четырехкоридорные аэротенки являются наиболее гибкими в работе, они могут применяться как на станциях без регенерации ила, так и на станциях с 25%, 50% и 75% регенерации ила.

После сооружений биологической очистке в составе станции должны быть предусмотрены сооружения для повторного отстаивания сточных вод (вторичные отстойники) и дезинфекции их (хлораторная, смеситель и контактные резервуары).

На очистных станциях с биофильтрами без рециркуляции воды вторичные отстойники можно одновременно использовать и как контактные резервуары.

На станциях с аэротенками контактные резервуары нельзя объединить со вторичными отстойниками.

Для сбраживания осадка на небольших очистных станциях лучше предусматривать двухъярусные отстойники или осветлители-перегневатели, а на больших станциях - метантенки.

При подаче избыточного активного ила из вторичных отстойников после аэротенков для сбраживания в метантенки в составе очистных сооружений следует предусмотреть илоуплотнители или сгустители осадка.

Для уменьшения объема метантенков и снижения стоимости очистной станции избыточный активный ил из вторичных отстойников после аэротенков целесообразно подвергать аэробной с абилизации в стабилизаторах осадка. Конструктивно аэробные стабилизаторы осадка аналогичны аэротенками. Аэробной стабилизации можно подвергать также смесь избыточного ила из вторичных отстойников и осадка из первичных отстойников, в этом случае полностью отпадает надобность в устройстве метантенков.

Для обезвоживания осадка в состав очистных сооружений включает иловые площадки или сооружения для механического обезвоживания осадка и его термической сушки. В зависимости от местных условий могут применяться иловые площадки на естественном основании с дренажем и без дренажа, на искусственном асфальто-бетонном основании с дренажем, площадки-уплотнители или каскадные площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды. Для механического обезвоживания осадка можно использовать вакуум-фильтры, центрифуги или камерные фильтрпрессы.

При повышенных требованиях к степени очистки сточных вод необходимо предусматривать сооружения для глубокой очистки (доочистка) биологически очищенных сточных вод. В качестве сооружений для глубокой очистки сточных вод могут быть применены фильтры с зернистой загрузкой различных конструкций, сетчатые барабанные фильтры, биологические сооружения для насыщения сточных вод кислородом.

Более подробно с вопросом выбора состава очистных сооружений студент должен ознакомиться по специальной литературе.

Расчет очистных сооружений, входящих в состав очистной станции

Очистные сооружения, входящие в состав очистной станции, рассчитывают по формулам и данным, имеющимся в специальной литературе, с учетом всех указаний, приведенных ниже.

Первоначально рассчитываются все сооружения по ходу воды: Решетки, песколовки, отстойники, сооружения биологической очистки, вторичные отстойники, сооружения для дезинфекции сточных вод (смеситель, хлораторная, контактные резервуары), выпуски сточных вод; затем рассчитываются сооружения для обработки осадка: метантенки, иловые площадки, илоуплотнители и т.д.

Главная насосная станция, иловые насосные станции и воздуходувные станции в настоящем проекте не разрабатываются, но студент должен четко знать их назначения и технологическую схему работы.

Количество отдельных сооружений на очистной станции назначается, как правило, четным. Например. 2 песколовки, 4 отстойника, 2 биофильтра, 4 вторичных отстойника и т.д. (иногда возможны исключения).

Расчет решеток начинают с подбора размеров подводящих лотков, так как от глубины потока воды в них зависит живое сечение решеток. Расчетным расходом для лотков является расход

q_расч=1,4 q_макс [1]

Размеры подводящих лотков определяют по таблицам гидравлического расхода канализационных сетей, исходя из обеспечения самоочищающих скоростей в них (от 0,7 м/с до I-I,5 м/с) и удобства эксплуатации. Сечение лотков принимают прямоугольным, ширину лотков обычно назначают больше глубины потока воды в них.

Решетки рассчитывают на максимальный приток сточных вод на насосную станцию, а песколовки и все сооружения, расположенные за ними, - на расход, подаваемый насосами.

Порядок расчета решеток и песколовок изложен в специальной литературе.

Расчет отстойников сводится к определению их числа и размеров.

Сущность и порядок расчета двухъярусных отстойников изложены в части II пособия.

Вертикальные, горизонтальные и радикальные первичные отстойники следует рассчитывать по кинетике выпадения взвешенных веществ с учетом необходимого эффекта осветления.

При этом рекомендуется следующий порядок расчета.

Зная концентрацию смеси сточных вод по взвешенным веществам мг/л, определяют потребный эффект осветвления воды в отстойниках Э в % по формуле

Э= (7)

Затем по таблице СНиПа [I] определяют соответствующую величинам и Э продолжительность отстаивания воды t в цилиндре глубиной h=500 мм. После этого в соответствии с рекомендациями СНиП принимают число первичных отстой ников т (не менее двух) и назначают глубину проточной части отстойников Н в м (для вертикальных отстойников Н=2,7+3,8 м, для горизонтальных Н= I,5+4 м; для радикальных Н=I,5+5 м) и по формуле, приведенной в СНиПе, определяют гидравлическую крупность частиц взвеси и₀ в мм/с. Найдя и₀, принимают остальные размеры отстойников, т.е. длину горизонтальных отстойников й в м (й=8+12 Н), диаметр вертикальных и радикальных отстойников D в м, затем по формулам, приведенным в СНиПе определяют производительность одного отстойника q в м³/ч. Далее, зная расчетный расход сточных вод Q м³/ч, определяют потребное число отстойников т по формуле

т= (8)



Число первичных отстойников согласно должно быть не менее двух а вторичных-трех.

Диаметр вертикальных отстойников обычно принимается не более 9 м а радикальных - не менее 18 м при несоответствии числа отстойников т изменяют размеры их.

Объем осадка W_ос в м³/сут, выпадающего в первичных отстойниках, определяют по формуле

W_ос= (9)

где Q_сут - суточный расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения, м³/сут;

р - влажность осадка, при самотечном удалении осадка р=95%;

- плотность осадка, ?І т/м³.

Расчет осветлителей с естественной аэрацией рекомендуется производить в такой последовательности.

Прежде всего следует принять габаритные размеры вертикальных отстойников, на базе которых будут устроены осветлители, т.е. их диаметр D, расчетную высоту зоны осаждения Н, высоту борта h_д, угол наклона стенок днища к горизонту

а,высоту усеченного конуса отстойника h_ус и общую строительную высоту Н_стр.

Обычно D=4-9 м; для получения минимального числа сооружений целесообразно принимать D наибольшим. Высота Н может принята в пределах от 2,7 до 3,8 м, h_д около 0,3-0,5 м, а=50⁰. Тогда:

h_ус=, (10)

Н_стр=h₀+Н+h_ус (11)

Затем назначается число осветлителей п и определяются размеры камеры флокуляции.

Согласно п2, желательно четное число.

Диаметр центральной трубы осветлителя d в м определяется по формуле

d=, (12)

где q - расчетный расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения, м³/с;

V_тр - скорость движения сточных вод в центральной трубе осветлителя, м/с;

V_тр=0,5-0,7 м/с.

Высота центральной трубы осветлителя принимается обычно h_{ц тр}=2-3 м, а диаметр тарельчатого отражательного щита, расположенного под ней, составляет d+1 м.

Затем назначается рабочая высота цилиндрической части камеры флокуляции h_ц и высота усеченной части камеры флокуляции h_{ус ф}=I м, а h_ц h_ц=3-4 м, чтобы общая глубина камеры флокуляции составляла 4-5 м.

Диаметр нижнего сечения усеченной части камеры флокуляции D_ус определяется по формуле

D_ус=, (13)

где V_В - средняя скорость выхода воды из камеры флокуляции, м/с; V_В=8-10 мм/с.

Диаметр камеры флокуляции D_ф определяют из уравнения:



(14)

где t - время пребывания сточных вод в камере флокуляции, с, t=20 мин.

Далее следует определить скорость движения воды в отстойной зоне осветлителя V₀ по формуле

V₀= (15)

Скорость в отстойной зоне осветлителя должна находиться в пределах V₀=0,8-I,5 мм/с. Если

V₀ не соответствует требуемым значениям, то нужно либо изменить принятое число осветлителей п, либо габаритные размеры отстойников, на базе которых устроены осветлители, и пересчитать размеры камеры флокуляции.

Объем осадка W_ос в м³/сут, выпадающего в осветлителях, определяют по формуле

W_ос= (16)

где Э - эффект задержания взвешенных веществ в осветлителях, %: Э=70%.

Остальные величины в формуле (16) те же, что и в формуле (9).

Остаточная концентрация загрязнений сточных вод, уходящих из осветлителей на сооружения биологической очистки, по БПК_полн будет , а по взвешенным веществам - С

Биокоагуляторы устраиваются в виде вертикальных отстойников с встроенными внутрь их камерами биокоагуляции. Габаритные размеры отстойников либо определяются либо аналогично вышеизложенному, либо принимаются по типовым проектам.

Расчет биофильтров заключается в определении рабочей высоты загрузки биофильтра Н_аf в м, суточной гидравлической нагрузки сточных вод на I м² площади биофильтра q_аf в м³/м² в сутки, удельного расхода воздуха для вентиляции биофильтра q_а в м³/м³ сточных вод и размеров биофильтра в плане. Желательно произвести также расчет оросительной системы биофильтров.

Расчет биофильтров следует производить по методике, рекомендованной СНиП. Порядок расчета высоконагружаемых биофильтров по этой методике изложен в примере (см. часть II). Расчет оросительной системы биофильтров с реактивными оросителями приведен в примере (см. часть II).

Расчет аэротенков сводится к определению их числа и размеров, а также расчету воздуховодов и подбору воздуходувок.

Существуют много методов расчета аэротенков. При выполнении проекта расчет аэротенков следует производить в соответствии с рекомендациями СНиП.

При БПК_полн смеси сточных вод, поступающих на очистную станцию, й_ен= менее 150 мг/л, устраивают аэротенки-вытеснители без регенерации активного ила, а при й_ен=более 150 мг/л=с регенерацией активного ила.

При расчете аэротенков-вытеснителей без регенерации ила первоначально определяют период аэрации сточных вод t в аэротенке в ч по формуле, приведенной в СниПе. Время t во всех случаях должно приниматься не менее двух часов.

Затем определяют потребный рабочий объем аэротенков W в м³ по формуле

W=Qt, (17)

где Q - среднечасовой приток вод за время t в м³/ч (в часы максимального притока).

Далее назначают число самостоятельных секций аэротенков п (п2), рабочую глубину аэротенка Н=3+6 м, ширину аэротенка В=(1+2) Н и определяют длину одной секции аэротенка й в м по формуле

й= (18)

Соотношение й:В рекомендуется назначать не менее 10.

После этого выбирают тип аэротенка (одно-, двух-, трех-, или четырехкоридорный) и определяют длину коридора й_к по формуле

й_к=, (19)

где т - число коридоров в каждой секции аэротенка.

Удельный расход воздуха q_аiч в м³/м³ сточных вод следует определить по формуле, приведенной в СниПе, а общее количество воздуха, подаваемого в аэротенки, W_В в м³/ч, определяют по формуле

W_В=q_аiчQ (20)

При проектировании аэротенков с регенерацией ила первоначально определяют продолжительность аэрации смеси сточных вод и циркулирующего ила аэротенке t_аt в ч по формуле

t_аt=, (21)

где а_i - доза циркулирующего ила в аэротенке, г/л;

?_еп - БПК_полн поступающих в аэротенки сточных вод, мг/л;

?_ех - БПК_полн очищенной воды, мг/л.

Затем определяют общую продолжительность окисления снятых загрязнителей t₀ в ч по формуле:

t₀=, (22)

где а_ч - доза ила в регенераторе, г/л; определяется в соответствии по СНиП;

R_i - степень рециркуляции активного ила; определяются по СНиП;

S - вольность ила, принимается по СНиП;

p - удельная скорость окисления загрезнений в мг/л БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила за 1 ч, определяется в соответствии с рекомендациями СНиП.

Далее определяют продолжительность регенерациях циркулирующего ила t_ч в ч по формуле

t_ч=t₀-t_аt (23)

Объем аэротенка W_аt в м³ регенератора W_ч, в м³ определяют по формулам:

W_at=t_at(1+R_i)Q; (24)

W_ч=t_чR_i Q, (25)

где Q - то же, что в формуле (17).

Общий объем аэротенков с регенераторами W определяются по формуле

W=W_at+W_ч (26)

Дальнейший расчет ведут аналогично предыдущему случаю.

Расчет воздуховодов аэротенки сводится к определению их диаметров и потерь напора в них и производится аналогично расчету тупиковых сетей. Диаметры воздуховодов назначаются, исходя из обеспечения скоростей движения воздуха в стояках, подводящих воздух в каналы под фильтросы, 4-5 м/с, а остальной распределительной сети - 10-15 м/с. Потери напора в воздуховодах складываются из потерь на трение по длине и местных сопротивлений.

Вторичные отстойники служат для задержания активного ила, поступающего с очищенной водой из аэротенков (на станциях с аэротенками), ила для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров. По конструкции они могут быть вертикальными, горизонтальными и радикальными. На станциях небольшой производительности обычно устраивают вертикальные вторичные отстойники, на больших и средних станциях - горизонтальные и радикальные.

Расчет вторичных отстойников должен производиться с учетом рекомендаций СНиПа; методика расчета вторичных отстойников после биофильтров в части II.

Обеззараживание сточные воды надлежит хлором, гипохлоритом натрия, полученным на месте или прямым электролизом сточных вод. Расход хлора определяется дозе его и расходу сточных вод. Для дозировки хлора в целях безопасности работы следует использовать вакуумные хлораторы. Смешение сточных вод с хлором может осуществляться смесителями любого типа; при расходах сточных вод до 1400 м³/сут для этой цели обычно используют ершовые смесители, а при больших расходах - лотки Паршаля.

Для контакта воды с хлором на станциях с биофильтрами обычно используются вторичные отстойники, а на станциях с аэротенками устраивают специальные контактные резервуары (горизонтальные и вертикальные), размеры которых определяют, исходя из 30-минутной продолжительности контакта воды с хлором.

Для уплотнения избыточного активного ила на станциях с аэротенками и метантенками обычно применяют вертикальные или радикальные илоуплотнители.

Расчетным расходом для иллоуплотнителей является максимальный часовой приток избыточного активного ила q_макс, который может быть определен в м³/ч по формуле

q_макс=, (27)

где Q_макс - максимальный приток сточных вод на очистную станцию, м³/ч (дан в задании);

р₁ - влажность активного ила, выпадающего в осадок во вторичных отстойниках, % (р₁=99,6%);

p - плотность избыточного активного ила, т/м³ (p?І т/м³);

ф_еп - БПК_полн сточных вод, поступающих в аэротенк, мг/л (ф_еп=);

В - количество взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, в мг/л,

В=, (28)

Э - эффект задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках, %.

Расчет метантенков для сбраживания осадка состоит в определении их числа и размеров.

Если для отстаивания сточных вод и сбраживания осадка в составе очистной станции предусмотрены осветлители-перегневатели, представляющие собой комбинированные сооружения, состоящие из осветлителей и концентрически расположенных вокруг них перегнивателей, то первоначально следует рассчитать осветлители, т.е. определить их число п., диаметр, высоту и суммарный объем каждого осветлителя W_осв, а затем приступить к расчету перегнивателей. Расчет осветлителей производят в соответствии с рекомендациями, изложенными выше. Число перегревателей т принимают числу осветлителей.

Полезный объем камеры перегнивания осадка для одного осветлителя-перегнивателя W_пер в м³ следует определить по формуле

W_пер=, (29)

где W_сут - суточное количество осадка, поступающего в перегниватели (на станциях с биофильтрами принимается равным сумме суточных объемов осадка, образующихся в осветлителях и вторичных отстойниках, а на станциях с аэротенками-сумме суточного объема осадка, образующегося в осветлителях, и суточного объема избыточного ила из вторичных отстойников): м³/сут;

d - суточная доза загрузки осадка в перегнивателях, %.

Габаритные размеры перегнивателя, т.е. его диаметр D_пер в м,. Полезную высоту цилиндрической части перегнивателя.

h_цил в м и высоту усеченного конуса h_ус в м следует определить, исходя из суммарного объема осветлителя W_осв перегниватели W_пер по формуле

W_осв+W_пер= (30)

где h_ус=

Размеры перегнивателя рекомендуется устанавливать в следующем порядке: определить сумму W_осв+W_пер, принять величину h_цил и найти D_пер из уравнения (30). При устойстве перегнивателей из сборных железобетонных элементов высоту цилиндрической части перегнивателя обычно принимают 6 м (исходя из размера типовых элементов), полезная высота цилиндрической части перегнивателя с учетом борта в этом случае может быть принята h_цил=5,5 м.

Расчет иловых площадок сводится к определению числа и размеров карт площадок для подсушивания осадка. Размеры карт должны быть проверены на условия намораживания осадка в зимний период. Порядок расчета иловых площадок приведен в рассмотренном примере часть II.

Компоновка генерального плана очистной станции, расчет высотной установки очистных сооружений и составление профилей по воде и илу

К компоновке генерального плана очистной станции студент, может приступить лишь после расчета всех очистных сооружений входящих в схему очистки, т.е. после определения их числа и размеров. Параллельно с компоновкой генерального плана студент производит гидравлический расчет лотков и трубопроводов, соединяющих отдельные очистные сооружения станции между собой и составляет профили станции по направлению течения воды и ила.

Генеральный план станции и высотная установка сооружений взаимосвязаны и должны быть составлены так, чтобы обязательно обеспечивалось самотечное движение воды по очистным сооружениям. Движения ила по очистным по очистным сооружениям также желательно иметь самотечное, но это не всегда осуществимо. Так, например, ил из двухъярусных отстойников и осветлителей-перегнивателей на иловые площадки подается самотеком; ил из первичных отстойников в метантенки чаще всего приходиться перекачивать с помощью насосов; сброженнный ил из метантенков на иловые площадки поступает самотеком; активный ил (циркулирующий и избыточный) из вторичных отстойников после аэротенков перекачивается насосной станцией в аэротенки и илоуплотнители или в аэробные стабилизаторы; ил из вторичных отстойников после биофильтров также перекачивается насосами либо в метантенки, либо в двухъярусные отстойники или осветлители-перегниватели, где подвергается сбраживанию.

При компоновке генплана очистной станции рекомендуем исходить из следующих положений. При расположении очистных сооружений в плане следует стремиться к компактности, так как в этом случае уменьшается протяженность лотков и каналов, а значит, уменьшается стоимость строительства и эксплуатации сооружений.

Сооружения целесообразно располагать группами. Например, 2 песколовки, 4 отстойника, 2 биофильтра и т.д. Разрывы между группами сооружений следует принимать минимальными по санитарным и противопожарным требованиям, однако принятые разрывы между сооружениями или группами их должны обеспечивать возможность очередности строительства, расширения сооружений и проезда транспорта для доставки материалов при ремонтах. Разрывы между одноименными сооружениями принимаются 2-3 м, а между отдельными группами разноименных сооружений обычно принимаются в пределах от 5 до 20-30 м. Метантенки располагают не ближе чем на 20 м от других сооружений. Газгольдеры для сбора и хранения газа (в схемах с метантенками) располагают на расстоянии 40-60 м от других сооружений.

Сооружения на генплане лучше располагать симметрично. В составе сооружений следует предусматривать устройства для равномерного распределения сточных вод по ним (распределить лотки, распределительные чаши и камеры) для аварийного сброса сточной жидкости до и после сооружений механической очистки.

При компоновке очистной станции следует стремиться к объединению ряда сооружений в одном здании. Например, иловую насосную станцию для перекачки циркулирующего активного ила в схеме с аэротенками целесообразно объединить в одном здании с компрессорной станцией; иловую насосную станцию для перекачки ила из вторичных отстойников в схеме с биофильтрами целесообразно объединить в одном здании (с разными входами) с хлораторной; административные помещения и лабораторию следует также сосредоточить в одном здании. Всегда нужно стремиться к укреплению сооружений и их блокировке.

Здание котельной целесообразно расположить в центре потребителей тепла. Гараж и мастерские следует объединить в одном здании.

При компоновке очистных сооружений в плане очень полезно сделать ''масштабные шаблоны'' очистных сооружений в плане. Передвигая такие шаблоны по площадке очистных сооружений, студент быстрее может найти наиболее целесообразную компоновку очистных сооружений в плане.

При назначении высотной схемы сооружений следует стремиться к тому, чтобы все они располагались по естественному уклону местности; взаимное их расположение устанавливается с учетом потерь напора на коммуникациях (лотках и трубах) и самих сооружениях. При выборе высотной схемы очистных сооружений всегда следует стремиться к балансу земляных работ.

Так, например, в схеме с аэротенками - аэротенк, как наиболее грандиозное сооружение, следует располагать наполовину заглубленным в землю; высотное расположение всех остальных сооружений определяется в зависимости от положения аэротенка. В схеме с биофильтрами - биофильтр, как правило, располагают водонепроницаемым днищем на поверхности земли (особенно в случае биофильтров с естественной вентиляцией), желательно под горкой, если такая есть, а все остальные сооружения располагают по расчету в зависимости от принятого положения биофильтра, но так, чтобы они были частично располагались в подсыпке. Иловые площадки желательно располагать на сравнительно ровной местности, определять по формуле



h=h_дл+?h_м=i?+?, (31)

где h_дл - потери напора по длине, м;

h_м - местные потери напора, м;

i - гидравлический уклон, определяемый с помощью таблиц для гидравлического расчета канализационных сетей;

? - длина расчетного участка, м;

U - средняя скорость движения воды, м/с;

g - ускорение силы тяжести, м/с²;

- коэффициент местных сопротивлений.

Потери напора в самих очистных сооружениях должны быть либо найдены расчетом, либо при предварительных расчетах могут быть приняты по табл. 2.

Таблица 2

Наименовании сооружений	Потери напора, м
I	2
Решетки Песколовки Отстойники: Радиальные Горизонтальные Вертикальные Двухъярусные Аэротенки Биофильтры: со спринклерным оросителями с реактивными оросителями Контактные резервуары горизонтальные Ершовый смеситель Измерительный лоток Паршаля	0,1-0,25 0,1-0,25 0,4-0,6 0,1-0,25 0,5-0,7 0,1-0,25 0,5-0,8 Н*загр+(2,5+5) Н*загр+1,5 0,1-0,3 0,3-0,4 0,3Нл**

*Н_загр - высота загрузки биофильтра;

**Н_л - глубина слоя воды в лотке перед измерительным лотком.

Размеры лотков и трубопроводов (дюкеров) на территории станции определяются при гидравлическом расчете по таблицам из условия пропуска согласно требованиям СНиП максимального секундного расхода с коэффициентом 1,4, т.е. q_л=1,4q_макс.

При этом следует иметь в виду, что при определении расчетных расходов в лотках и трубах необходимо учитывать также циркулирующий активный ил (на станциях с аэротенками) и циркулирующую воду (на станциях с биофильтрами с рециркуляцией).

Распределительные лотки на очистных станциях обычно принимаются прямоугольного сечения; отношение глубины потока воды в них Н к ширине лотка В принимается в пределах от 0,5 до 0,75, причем гидравлически наивыгоднейшее соотношение этих величин равно 0,5. Размеры лотков не должны быть менее 0,2 х 0,2 м; различных по ширине лотков на станции желательно иметь не более 3-4. Наполнение напорных трубопроводов принимается полным, а минимальный их диаметр 150 мм.

Минимальные скорости движения воды в лотках не должны быть менее ''самоочищающих'', при которых не происходит выпадения транспортируемой взвеси. Оптимальные скорости потока зависят от характера сточной жидкости и принимаются в пределах:

для сырой сточной воды 0,9-1 м/с

для воды, прошедшей песколовку 0,75-1

для осветленной воды 0,6-1

для очищенной воды 0,5-1 м/с.

Во избежание больших потерь напора максимальные значения скоростей желательно принимать не более 1-1,5 м/с. Скорости движения воды в дюкерах согласно СНиП должны быть не менее 1 м/с, а минимальный диаметр труб дюкера 150 мм. При транспортировании очищенной воды скорости в дюкерах могут быть несколько уменьшены.

Сопряжение труб и лотков при гидравлическом расчете высотного положения очистных сооружений следует производить с учетом местных потерь напора либо ''по воде'', либо ''по дну'' канала. При этом перепад ''по воде'' в точках сопряжения не должен быть меньше величины местных потерь напора, имеющихся в начале последующего участка; отметки дна лотков так же, как и отметки поверхности воды, должны понижаться в направлении движения воды и только в отдельных случаях в точках сопряжения они могут оказаться одинаковыми.

Илопроводы на территории очистной станции устраиваются из труб и открытых лотков. Последние применяются для распределения ила на иловых площадках. Расчет илопроводов так же, как и расчет лотков и труб по движению воды, должен производиться с учетом местных сопротивлений. Величина гидравлического уклона в илопроводах должна определяться по таблицам в зависимости от диаметра илопроводов и расхода ила в них. В целях упрощения допускается производить гидравлический расчет илопроводов без учета местных сопротивлений, принимая гидравлический уклон равным 0,01, чтобы обеспечить нормальную их работу.

Гидравлический расчет высотного расположения сооружений на очистных станциях с аэротенками рекомендуется начинать с определения положения аэротенков. Аэротенки как наиболее грандиозные сооружения обычно располагают наполовину заглубленными в грунт - этим определяется отметка воды в них. Отметки высотного положения всех остальных сооружений определяются при гидравлическом расчете уже в зависимости от принятой отметки воды в аэротенках.

Гидравлический расчет высотного расположения сооружений на станциях с биофильтрами рекомендуется начинать с определения положения биофильтра. Биофильтры, как правило, располагают водонепроницаемым дном на поверхности земли - это определяет отметку дна биофильтров; отметки высотного положения всех остальных сооружений при гидравлическом расчете определяют уже в зависимости от принятой отметки дна биофильтра. При этом, однако, следует следить за тем, чтобы остальные сооружения были частично заглублены в грунт, а частично находились в подсыпке и опирались на нетронутый грунт.

Указанная выше методика расчета высотного положения очистных сооружений требует от проектировщика определенных навыков в гидравлическом расчете и достаточно большого внимания. Во избежание ошибок студентом, еще не обладающим такими навыками, можно рекомендовать производить гидравлический расчет высотной схемы станции первоначально от какой-то условной отметки в приемной камере очистных сооружений, а затем, исходя из данных выше рекомендаций, устанавливать желательные действительные отметки либо поверхности воды в аэротенках, либо дна биофильтров, после чего находить поправку условным отметкам и пересчитывать их в действительные.

После окончания расчета высотной установки очистной станции строятся профили движения воды по наиболее длинному пути от приемной камеры очистных сооружений до выпуска в водоем и профили движения ила о первичных и вторичных отстойников до сооружения для подсушивания осадка: масштабы профилей движения воды и ила по очистным сооружениям и коммуникациям рекомендуется принимать: горизонтальный - 1:500, вертикальный - 1:100.

Для практического ознакомления студентов с методикой расчета высотной установки очистных канализационных сооружений в части II настоящего задания приводиться пример такого расчета и построения профилей для станции с биофильтрами. При этом распределение воды между сооружений принято с помощью последовательно раздваивающихся лотков.

После построения профилей по воде и илу определяют границы насыпей и выемок и наносят их на генплан очистных сооружений; при этом вокруг сооружений должна предусматриваться площадки для прохода шириной 2-3 м.

Далее на генплан наносят дороги и проезды. Ширина дорог при одностороннем движении принимается 3,5 м, а при двухстороннем - 6 м.

При нанесении границ насыпей и выемок и при увязке высотного положения очистных сооружений расстановке их в плане может измениться.

При составлении высотной схемы нужно следить за тем, чтобы каждое сооружение имело необходимое основание на плотном нетронутом грунте. Если сооружение по каким-либо соображениям необходимо поместить целиком в насыпи (например, песколовку), то его нужно снабдить фундаментом, опирающимся на материковый грунт. При наличии дюкеров для подачи воды с одного сооружения на другое их следует прокладывать параллельно земле на глубине промерзания.

На генплан наносятся все вспомогательные сооружения (административное здание, лаборатория, котельная, гараж, мастерские), дороги, ограждения: показываются озеленение площадки очистных сооружений: указываются трассы водопровода, канализации и теплосети на территории станции.

Генплан снабжается условными обозначениями и экспликацией зданий и сооружений.

Конструкция одного из сооружений очистной станции

Одно из сооружений очистной станции (в соответствии с заданием) должно быть выполнено в объеме технического проекта.