Водоотведение и очистка сточных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации Хабаровский государственный технический университет

Курсовая работа

на тему: ВОДООТВЕДЕНИЕ И ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

но дисциплине «Техника и технология отраслей городского хозяйства»

Хабаровск - 2001

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Цель курсовой работы - углубление и закрепление теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Техника и технология отраслей городского хозяйства», развитие практических навыков технических расчетов, анализа технологий и компоновки технологического оборудования систем водоотведения.

Исходные данные для курсовой работы приведены в прил. 1.

Номер варианта определяет руководитель в задании. Студенты заочного факультета принимают его по сумме двух последних цифр шифра.

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки в объеме 25-30 страниц текста с поясняющими технологическими схемами и схемами сооружений и оборудования. Записка оформляется на листах формата А4 (210x297) в соответствии с требованиями ЕСКД.

Состав курсовой работы

* Введение. Место отрасли в системе городского хозяйства. Цели и задачи отрасли. Технические, технологические и экономические особенности и проблемы отрасли.

*Расчетная часть. Расчет основных технических параметров проектируемой системы. Нормы водоотведения и расчетные притоки сточных вод. График распределения суточного притока сточных вод по часам суток. Подбор канализационных насосов.

* Технологическая часть. Выбор и обоснование технологической схемы очистки сточных вод. Выбор и компоновка технологического оборудования. Расчет основных технических и технологических параметров оборудования станции очистки.

Заключение. Передовые технические и технологические решения в отрасли водоотведения и очистки сточных вод. Перспективы развития отрасли.

Список литературы.

Приложения (по необходимости).

Методические указания будут сопровождаться демонстрацией расчетов и технологических решений на примере следующих исходных данных.

Микрорайон города с численностью населения 100 тыс. человек имеет застройку зданиями, оборудованными внутренним водопроводом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения.

Вид сточных вод - хозяйственно-бытовые.

Норма водоотведения - 300 я/(чел. сут ).

В городах и других населенных местах образуются загрязнения различного характера, связанные с повседневной деятельностью человека.

К таким загрязнениям относятся физиологические отбросы человека и животных, загрязненные воды из бань, прачечных, ванн, душевых, от мытья продуктов питания, посуды, помещений и др. Большое количество загрязнений образуется и на промышленных предприятиях. Это - отбросы и отходы, разбавленные водой.

Вода, использованная для каких-либо нужд и получившая дополнительные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства, называется сточной жидкостью.

Содержащиеся в сточной жидкости органические загрязнения способны загнивать и служат благоприятной средой для развития микроорганизмов, в том числе патогенных - источника инфекционных заболеваний.

Химические соединения, нефтепродукты, жиры, масла, смолы, поверхностно-активные и ядовитые вещества, которые могут присутствовать в сточной жидкости, способны убить все живое на земле и в водоемах.

Система водоотведения й очистки сточных вод - комплекс инженерных сооружений и мероприятий, предназначенных для следующих целей:

приема сточных вод в местах их образования;

транспортирования их к очистным сооружениям;

очистки и обеззараживания сточных вод;

утилизации полезных веществ, содержащихся в сточных водах;

выпуска очищенных вод в водоем..

Система водоотведения и очистки сточных вод включает следующие элементы:

внутренние водоотводящие системы в зданиях;

внутриквартальные (дворовые) водоотводящие системы;

внешнюю (наружную) водоотводящую сеть;

регулирующие резервуары:

насосные станции и напорные трубопроводы;

очистные сооружения;

выпуски очищенных сточных вод в водоем и аварийные выпуски. Способы очистки, состав и размер очистных сооружений определяют

расчетом в зависимости от расчетного притока сточных вод, характера и концентрации их загрязнений, мощности и самоочищающей способности водоема и его хозяйственного назначения.

сточный вода городской водоотведение

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 НОРМЫ ВОДООТВЕДЕНИЯ

Одно из важных требований, предъявляемых к системе водоотведения и очистки сточных вод, - обеспечение пропуска через канализационные сети и сооружения максимального расчетного притока сточных вод.

Объем притока сточных вод зависит от числа жителей, пользующихся канализацией, и от нормы водоотведения бытовых вод.

Нормой водоотведения называют расход сточных вод в литрах в сутки на одного жителя. Эта величина зависит от степени благоустройства зданий, чем выше степень благоустройства , тем выше удельное водоотведение.

Норма водоотведения практически равна норме водоотведения и для населенных мест может приниматься по табл. 1.

Таблица 1. Нормы водоотведения (10, табл. 1)

Степень благоустройства зданий	Норма на одного жителя среднесуточная (за год), q6 л/сут.
Застройка зданиями , оборудованными внутренним водопроводом и канализацией:
- без ванн	125-160
-с ванными и местными водонагревателями	160-230
- с централизованным горячим водоснабжением	230-350

В этих нормах учтены:

- приток бытовых вод от жилых зданий;

- приток вод от административных зданий;

- приток вод от коммунально-бытовых предприятий.

Приток бытовых и производственных вод от промышленных предприятий учитывают отдельно.

Удельное водоотведение, рекомендуемое СНиПами, приближенное. Его уточняют с учетом местных условий.

2.2 РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ СТОЧНЫХ ВОД

Расчетный расход - наибольший возможный расход сточных вод, который может поступить на сооружение.

Для расчета водоотводящих и очистных сооружений требуются средние, максимальные и минимальные суточный, часовой и секундный расходы.

Расчетный средний (за год) суточный расход бытовых сточных вод находят по формуле

Q _ср.сут = q_б N_ж /1000,

Где q _б - норма водоотведения, л/(чел.сут); N_ж - численность населения, чел.

Среднечасовой расход ( в сутки со средним водоотведением):

q _{ср. час} = Q _ср.сут /24

Средний секундный расход

q _{ср. сек} = N_ж q_б /24 • 3600 (3)

приток сточных вод всех видов очень сильно колеблется по суткам в течение года и по часам суток. Характеристикой этого колебания являются коэффициенты неравномерности . с их помощью определяют наибольшие возможные расходы (расчетные) и наименьшие (обеспечивающие незаиливающий самотечный сток).

В практике расчета водоотводящих сооружений используют следующие коэффициенты неравномерности: суточный, часовой и общий.

Коэффициент суточной неравномерности

К_сут = Q_{max сут} / Q_ср.сут (4)

Здесь Q_{max сут} - максимальный (за год) суточный расход.

Этот коэффициент применяют для оценки колебаний притока только бытовых сточных вод (К_сут = 1,1 - 1,3 ).

Коэффициент часовой неравномерностей определяют из выражения

К_час = q_{max час} ^(max) / q_ср.час ^(max) . (5)

Здесь q_{max час} ^(max) и q_ср.час ^(max) - максимальный и средний часовые расходы в сутки с максимальным водоотведением.

Общий максимальный коэффициент неравномерности

К_общ.Max = К_сут • К_час (6)

Общий максимальный коэффициент неравномерности представляет собой отношение максимального часового расхода в сутки с максимальным водоотведением к среднечасовому расходу в сутки со средним водоотведением :

К_{общ. max} = q_{max час} ^(max) / q_ср.час (7)

Исследования показали, что К_{общ. max} зависит от среднего расхода сточных вод. По рекомендации его следует принимать по табл. 2.

Таблица 2. Общие коэффициент неравномерности притока бытовых вод от города

Средний расход сточных вод q ср. сек , л/с	Общий коэффициент неравномерности
	Кобщ. max	Кобщ. min
5	2,5	0,38
10	2,1	0,45
20	1,9	0,5
50	1,7	0,55
100	1,6	0,59
300	1,55	0,62
500	1,5	0,66
1000	1,47	0,69
5000 и более	1,44	0,71

Примечание: 1. Производственных сточных вод не более 45%.

2. Менее 5 л/с - по СНиП 2.04.03 - 85.

3. При промежуточных значениях q _{ср. сек} - интерполяция.

В таблице

К_{общ. min} = q _{min час} ^(min) / q_ср.час , (8)

Где q _{min час} ^(min) - минимальный часовой расход в сутки с минимальным водоотведением.

Определение значения общего коэффициента неравномерности - ответственный этап. От точности его определения зависит стоимость строительства системы водоотведения и очистки сточных вод и продолжительность работы системы без потребности в ее реконструкции.

Приняв по табл. 2. общий максимальный коэффициент неравномерности притока сточных вод, определяют расчетные (максимальные) расходы сточных вод.

Максимальный суточный расход

Q_{max сут} = Q_ср.сут • К_сут (8)

К_сут принимают равным 1,1 + 1,3 в зависимости от местных условий.

Максимальный часовой расход в сутки с максимальным водоотведением

Q_{max час} ^(max) = q_ср.час • К_{общ. max} (9)

Максимальный секундный расход

Q _{max сек} = q_{ср. сек} • К_{общ. max} (10)

Расчетные расходы сточных вод в демонстративном примере

Средний (за год ) суточный расход по формуле (1)

Q_ср.сут = 100000 • 300/1000 = 30000 м³ /_сут .

Среднечасовой расход в сутки со средним водоотведением по формуле (2)

q_ср.час = 30000/24 = 1250 м³ /ч.

Средний секундный расход

q _{ср. сек} = 100000 • 300/24 • 3600 = 347 350 л/с.

По среднему секундному расходу из табл. 2 определяем общие коэффициенты неравномерности. Полученный q _{ср. сек} = 350 л/с представляет промежуточное значение между q _{ср. сек} = 300 л/с и q_ср.час = 500 л/с, поэтому применяем интерполяцию.

Для q _{ср. сек} = 300 л/с К_{общ. max} ³⁰⁰ = 1,55, К_{общ. min}³⁰⁰ = 0,62;

q _{ср. сек} = 500 л/с К_{общ. max} ⁵⁰⁰ = 1,5 , К_{общ. min}⁵⁰⁰ = 0,66.

Тогда :

Для q _{ср. сек} = 350 л/с К_{общ. max} ³⁵⁰ = 1,55- • 50 = 1,538;

Для q _{ср. сек} = 350 л/с К_{общ. min}³⁵⁰ = 0,62 + • 50 = 0,63.

Расчетные (максимальные) расходы сточных вод.

Максимальный суточный расход (примем К_сут = 1,2)

Q_{max сут} = 30000 • 1,2 = 36000 м³ /сут.

Максимальный часовой расход в сутки с максимальным водоотведением

q_{max час} ^(max) = 1250 • 1,538 = 1922,5 1923 м³ /с.

Максимальный секундный расход

q_{max сек} = 350 • 1,538 = 538,3 540 л/с

минимальный секундный расход

q _{min сек} = 350 • 0,63 = 220,5 220 л/с

2.3 ГРАФИК КОЛЕБАНИЯ ПРИТОКА СТОЧНЫХ ВОД

Приток сточных вод колеблется как по отдельным суткам в течение года, так и по отдельным часам в течение суток.

Для расчета водоотводящих сооружений необходимо знать характер этих колебаний. Так, максимальные часовые расходы определяют необходимую пропускную способность водоотводящих сетей, а минимальные часовые расходы определяют необходимые уклоны самотечных трубопроводов, обеспечивающие незаиливающий сток жидкости.

Многолетнее изучение особенностей притока сточных вод от городов показало, что его колебание зависит от размера города или общего расхода сточных вод. Эта зависимость отражена в табл. 2, где указаны общие коэффициенты неравномерности в зависимости от секундного расхода.

Таблицы распределения среднесуточного расхода сточных вод по часам суток в зависимости от общего коэффициента неравномерности приведены в справочной литературе [10]. В методических указаниях таблица приведена в прил. 2.

Распределение среднесуточного расхода сточных вод по часам суток удобно представлять в виде ступенчатого (дифференциального) графика (рис. 1). Ближайшее к полученному К_0бщ..max=1,53 значение максимального общего коэффициента неравномерности из прил. 2 равно 1,6.

Здесь пунктирной линией условно показан равномерный (средний) расход, который за 1 час составляет 100 / 24 = 4,17 % от среднесуточного. Применение графиков для расчета насосных станций, накопительных регулирующих резервуаров и очистных сооружений вносит большую наглядность в методы расчетов и делают их более понятными.

Согласно графику (рис. 1) максимальный часовой расход сточных вод составляет 6,7 % среднесуточного:

q_{max час} ^(max) = Q_ср.сут •6,7 / 100 = 2010 м³/ч.

Этот результат хорошо согласуется с полученным выше расходом 1923 м³/ч. Принимаем за расчетную величину q_{max час} ^(max) =2000 м³/ч.

Это расчетный расход, на который должна быть рассчитана пропускная способность водоотводящей сети.



Рис. 1. График расхода сточных вод:

1 - реальный расход; 2 - равномерный (средний) расход

Насосная станция системы водоотведения, подающая сточные воды на очистные сооружения, состоит из приемного резервуара с решетками, машинного отделения, производственно-вспомогательных и бытовых помещений. Регулирующие приемные резервуары необходимы в связи с неравномерностью притока сточных вод к насосной станции. Вместимость приемного резервуара насосной станции устанавливают в зависимости от графика притока сточных вод, производительности канализационных откачивающих насосов и режима их работы.

Марку насосов и необходимое их количество определяют, исходя из максимального суточного расхода сточных вод, используя каталоги канализационных насосов (прил. 3).

В рассматриваемом примере Q_{max сут} ⁼ 36 000 м³/сут. При равномерной работе насосной станции часовой расход составит

q_ср.час ^(max) = 36 000 / 24 = 1500 м³/ч.

По основным техническим характеристикам канализационных насосов (прил. 3) выбираем насосы марки ФГ 216/24 с подачей в рабочей зоне 117-332 м³/ч. При подаче 300 м³/ч требуется 5 рабочих насосов. По требованию СНиПов [10, табл. 21] для бытовых сточных вод при количестве рабочих насосов 3 и более требуется два резервных насоса.

Для расчета объема приемных резервуаров насосной станции используют совмещенный график притока сточных вод и их откачки (рис. 1). Здесь ступенчатый график - график притока сточных вод, равномерный (пунктирный) - график откачки. Динамику заполнения и освобождения резервуаров насосной станции рассчитаем в табл. 3.

Таблица 3. Расчет объема приемных резервуаров

Часы суток	Приток сточных вод	Откачка сточных вод	Поступление в резервуар	Расход из резервуара	Остаток в резервуаре
0-1	1,55	4,17	-	2,62	11,3
1-2	1,55	4,17	-	2,62	8,76
2-3	1,55	4,17	-	2,62	6,14
3-4	1,55	4,17	-	2,62	3,52
4-5	1,55	4,17	-	2,62	Ю,9|
5-6	4,35	4,17	0,18	-	1,08
6-7	5,95	4,17	1,78	-	' 2.861
7-8	5,8	4,17	1,63	-	4,49
8-9	6,7	4,17	2,53	-	7,02
9-10	6,7	4,17	2,53	-	9,55
10-11	6,7	4,17	2,53	-	12,08
11-12	4,8	4,17	0,63	-	12,71
12-13	4,95	4,17	0,78	-	13,49
13-14	4,55	4,17	0,38	-	13,87
14-15	6,05	4,17	1,88	-	15,75
15-16	6,05	4,17	1,88	-	17,63
16-17	5,6	4,17	1,43	-	19,06
17-18	5,6	4,17	1,43	-	20,49
18-19	4,3	4,17	0,13	-	20,62
19-20	4,35	4,17	0,18	-	20,8
20-21	4,35	4,17	0,18	-	20,98
21-22	2,35	4,17	-	1,82	19,16
22-23	1,55	4,17	-	2,62	16,54
23-24	1,55	4,17	-	2,62	13,92

Минимальное и максимальное значения остатка в резервуаре определяют объем регуляции поступающих сточных вод. Необходимая вместимость приемного резервуара равна разности между максимальным и минимальным остатками воды в резервуаре. В рассматриваемом случае необходимая вместимость приемного резервуара равна

W_рез= 20,98 - 0,9 20 % среднесуточного расхода

или

W_рез = 20-30 000 /100 = 6000 м³.

Приемные резервуары оборудуют решетками с механизированными граблями или решетками-дробилками. В приемных резервуарах предусматривают также устройства для взмучивания осадка и обмыва резервуара.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 СОСТАВ И СВОЙСТВА СТОЧНЫХ ВОД

Загрязнения сточных вод могут быть минеральными и органическими. Минеральные - песок, глина, шлак, бой стекла, растворы минеральных солей, кислот и щелочей. Органические загрязнения бывают растительного происхождения (остатки плодов, овощей, растений, бумага, растительные масла) и животного происхождения (физиологические выделения людей и животных, остатки тканей живых организмов, органические кислоты, различные бактерии, в том числе болезнетворные, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли, яйца гельминтов. По физическому состоянию загрязнения сточных вод делятся на растворенные и нерастворенные (с разной степенью дисперсности). Степень загрязнения сточных вод нерастворенными примесями оценивают по содержанию взвешенных веществ. Взвешенные вещества, выпадающие при двухчасовом отстаивании, - оседающие вещества. Количество взвешенных веществ, попадающих в воду от одного жителя города в сутки, практически постоянно и равно 65 г. Из них оседающие вещества составляют 40 г.

Концентрация взвешенных оседающих веществ может быть определена по формуле [1]:

К_взв = (а•1000)/q₆, (11)

где а - количество взвешенных или оседающих веществ, попадающих в сточную воду от одного жителя в сутки, г; q₆ - норма водоотведения, л/(чел.сут).

Величины концентрации взвешенных и оседающих веществ при разной норме водоотведения приведены в табл. 4.

Таблица 4. Концентрация взвешенных и оседающих веществ пои разной норме водоотведения

Вещества	Концентрация	веществ (мг/л) при норме водоотведения, л/(чел.сут)
	100		200	300	400
Взвешенные Оседающие	650 400		325 200	217 133	162 100

Степень загрязнения сточных вод органическими веществами, содержащимися в них в растворенном виде и в виде неоседающих веществ и коллоидов оценивают их биохимической потребностью в кислороде (БПК), мг/л, - количеством кислорода, необходимого для окисления этих веществ аэробными бактериями в процессе их жизнедеятельности. Окисление органических веществ происходит до полной их минерализации.

Наблюдениями установлено, что количество загрязнений, поступающих в сточные воды от одного жителя города в сутки, соответствует БПК_полн⁼40 г кислорода (такое количество кислорода необходимо для окисления органики, поступающей от одного человека).

Концентрацию этих загрязнений в бытовых сточных водах определяют по формуле [5]:

БПК_полн = (b-1000)/q₆ (12)

где b - оценка по БПК_полн загрязнений, поступающих от одного жителя (b=40 г кислорода на человека в сутки); q₆ - норма водоотведения, л/(чел.сут).

При норме водоотведения

q₆=100 л/(чел.сут) БПК_полн¹⁰⁰ = (40•1000) / 100 = 400 мг/л;

q₆=200 л/(чел.сут) БПК_полн²⁰⁰ = 200 мг/л;

q₆=300 л/(чел.-сут) БПК_полн³⁰⁰ = 133 мг/л;

q₆=400 л/(чел.сут) БПК_полн⁴⁰⁰ = 100 мг/л.

В рассматриваемом примере из табл. 4 концентрация взвешенных, веществ составит 217 мг/л; концентрация оседающих веществ - 133 мг/л; БПК_полн=133 мг/л.

3.2 МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Сточные воды подвергают очистке различными методами. Различают механические, физико-химические и биологические методы.

Механическая очистка - удаление из сточных вод взвешенных веществ и частично загрязнений, находящихся в коллоидном состоянии. Для механической очистки используют решетки, песколовки, отстойники, жироловки, нефтеловушки, маслоотделители, гидроциклоны, фильтры. Решетки служат для улавливания крупных загрязнений (тряпье, бумага, отбросы и т. д.), песколовки - для улавливания нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и т. д.), отстойники - для задержания оседающих и всплывающих примесей.

При механической очистке городских сточных вод удается задержать до 60 % нерастворенных загрязнений.

Физико-химические методы в основном применяют для очистки производственных сточных вод. Физико-химическая очистка очень эффективна, часто не требует последующей очистки, но по экономическим соображениям имеет ограниченное применение.

Биологическая очистка сточных вод основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые используют оставшиеся после механической очистки органические вещества в качестве источника питания. При этом органические вещества окисляются и минерализуются в относительно безопасные соединения: углекислый газ, воду, азот, метан, сероводород.

Биологическая очистка сточных вод может происходить в условиях, близких к естественным (поля фильтрации, биологические пруды), и в искусственно созданных условиях (биологические фильтры, аэротенки, окситенки). Поля фильтрации - земельные участки, разделенные валиками на карты, на которых происходит равномерное распределение поступающей сточной воды и фильтрация ее через поры фунта. Профильтровавшаяся вода собирается системой дренажных труб и сбрасывается в водоем. В верхних слоях почвы на частицах грунта образуются колонии аэробных микроорганизмов, способных сорбировать и минерализовывать растворенные и нерастворенные органические загрязнения. Кислород атмосферного воздуха проникает в грунт на глубину до 30 см. На большей глубине образуются колонии анаэробных микроорганизмов, завершающих процесс окисления органических веществ.

Биологические пруды - искусственные неглубокие водоемы, в которых происходит биологическая очистка сточных вод, основанная на процессах, протекающих при самоочищении водоемов. Биологическую очистку сточных вод в искусственно созданных условиях осуществляют в биологических фильтрах или в аэротенках.

Биофильтр - очистное сооружение, заполненное загрузочным материалом (щебень, галька, шлак, керамзит) (рис. 2).

Рис. 2. Схема биофильтра с объемной загрузкой

1 - сточная вода; 2 - корпус; 3 - водораспределительная система; 4 -загрузочный материал; 5 - дренажное устройство; 6 - днище; 7 - смесь, обработанной сточной воды и биопленки; 8 - гидравлический затвор; 9 - система воздухоподачи; 10 - выход воды.

Через загрузку фильтруется сточная вода. На поверхности загрузки образуется биологическая пленка (аэробные микроорганизмы). Микроорганизмы сорбируют органические вещества и окисляют их, получая необходимую для жизнедеятельности энергию. Отработавшая и омертвевшая биопленка смывается водой, выносится из биофильтра и задерживается во вторичных отстойниках. Степень очистки по БПК_полн - 90 %.

Биофильтры с объемной загрузкой могут быть капельными и высоконагружаемыми.

Капельные фильтры имеют высоту загрузки Н_ра6= 1,5-2 м, невысокую оксилительную мощность 0,15-0,3 кг/(м³ сут) БПК и гидравлическую нагрузку на 1 м² поверхности 1-3 м³/(м².сут). Применяют капельные фильтры при расчетном расходе сточных вод до 1000 м³/сут и БПК 220 мг/л.

Высоконагружаемые биофильтры (аэрофильтры) имеют большую окислительную мощность (0,75-2,25 кг/(м³.сут)БПК) за счет большей крупности загрузочного материала (40-70 мм), высоте загрузки (2-4 м) и гидравлической нагрузки на 1 м² поверхности (10-30 м³/(м².сут)), а также искусственной аэрации (8-12 м³ на 1 м очищенной воды). Высоконагружаемые фильтры используют при среднесуточном расходе сточных вод 30-50 тыс. м³/сут и БПК 300 мг/л - без рециркуляции. Если БПК>300 мг/л -с рециркуляцией очищенной воды (возврат части очищенной воды на повторную фильтрацию).

Площадь биофильтров определяют исходя из расчетного расхода сточных вод и гидравлической нагрузки на фильтр (без рециркуляции):

f_ф ⁼ Q_{max сут} / q_af , (13)

где Q_{max сут} - расчетный расход; q_af - гидравлическая нагрузка на фильтр.

При очистке сточных вод с рециркуляцией [10]

f_ф = Q_{max сут} (К_r + 1) / q_af (14)

Здесь К_г - коэффициент рециркуляции.

Аэротенк - резервуар, в котором очищаемые сточные воды, смешанные с активным илом, медленно движутся и перемешиваются. Активный ил -биоценоз аэробных бактерий, способных сорбировать на своей поверхности и окислять в присутствии кислорода органические вещества сточной воды. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов в аэротенк должен непрерывно поступать кислород. Из аэротенка иловая смесь (сточная вода и активный ил) поступают во вторичный отстойник, где активный ил осаждается, и основная его масса (« 60 %) снова возвращается в аэротенк для окисления новых порций органических веществ.

Разность скоростей накопления (сорбции) органических веществ бактериями и последующего окисления вызывает необходимость восстановления активности бактерий - регенерации активного ила. Этот процесс осуществляется в регенераторах. В регенераторе происходит окисление сорбированных илом веществ - подготовка для следующего цикла сорбции. Регенераторы применяют при очистке сточных вод с относительно высокой концентрацией загрязнений. Применение регенераторов сокращает объем сооружений на 15-20 %.

Общий размер аэротенков для полной очистки воды

W_a = q_{max час} • t_a , (15)

где q_{max час} - расчетный часовой расход сточных вод, м³/ч; t_а - время аэрации, ч.

t = 2 БПК_очищ. / К • I (16)

Здесь БПКочищ 15 мг/л; К - коэффициент использования воздуха (К=12 для пористых пластин; К=6 для дырчатых труб); I - интенсивность аэрации (4-8 м³/(м²ч)).

Удельный расход воздуха составляет 5-10 м на 1 м³ очищаемой воды.

После аэротенка очищаемая вода в смеси с активным илом подается во вторичные отстойники, где в результате осаждения активного ила вода осветляется.

Дезинфекция. Перед выпуском очищенных вод в водоем ее подвергают дезинфекции. Задача дезинфекции - уничтожение патогенных микроорганизмов и вирусов. Наибольшее распространение получил способ дезинфекции путем введения в воду газообразного хлора, хлорной извести или гипохлорита натрия. Для приготовления дезинфицирующих растворов на станции очистки предусматривают хлораторные установки. Расход хлора: для отстоенной сточной жидкости - 30 г/м ; для очищенных сточных вод - 5-10г/м³.

Сточные воды, смешанные с хлорной водой, поступают в контактные резервуары, где происходит реакция окисления микроорганизмов. Из контактных резервуаров очищенную и обеззараженную воду выпускают в водоем через выпуски.

Обработка осадков сточных вод

В процессе очистки сточных вод образуется большое количество осадков. Так, решетки с прозорами 16 мм задерживают 8 л отбросов на человека в год [10] (в рассматриваемом примере на 100 тыс. чел. за год около 800 м³); песколовки улавливают 0,02-0,03 л осадка на человека в сутки (на 100 тыс. чел. за год - 730-1100 м³); взвешенные вещества, минерализуемые бактериями -65 г/(чел.сут) (на 100 тыс. чел. за год ~ 2300 т).

Крупные нерастворенные примеси - отбросы, задерживаемые на решетках, либо вывозят на свалку, либо после дробления направляют в первичные отстойники.

Песок, задержанный в песколовках, промывают и направляют на песковые площадки, откуда его вывозят для дальнейшего использования.

В первичных отстойниках выпадает осадок (органические соединения), который перекачивают в метантенки, где происходит его сбраживание.

На станции очистки сточных вод с биофильтрами во вторичных отстойниках выпадает биологическая пленка, выносимая из биофильтров. Ее также направляют в метантенки для сбраживания.

На станциях с аэротенками во вторичных отстойниках происходит выпадение активного ила. Основную массу задержанного ила ( 60 %) возвращают в аэротенк, где он снова участвует в процессе окисления органики. Другую часть ила (избыточный ил) направляют в илоуплотнители для удаления воды, где его объем уменьшается в 5-7 раз. Уплотненный ил направляют в метантенк для сбраживания.

Метантенк - закрытый герметичный резервуар, в котором происходит сбраживание сырого осадка из первичных отстойников и уплотненного избыточного ила. Органические соединения перерабатываются кислоторасщепляющими и метанообразуюшими бактериями без доступа кислорода с образованием метана (СН₄) и углекислого газа (СО₂). Полученный в метантенке горючий газ - метан - собирают в газгольдер. На газе работает местная котельная, производящая пар и горячую воду для нужд очистной станции и, в первую очередь, для поддержания температурного режима в метантенке (30-35 °С). Сбраживание 1 м³ осадка сопровождается выделением 12 м³ газа. Этот газ содержит до 64 % метана и хорошо горит. Объем метантенков на условного жителя составляет для обычного метантенка - 0,11-0,17 м³, для высоконагружаемого - 0,02-0,04 м³.

Сброженный осадок используют в качестве удобрения. При выгрузке из метантенка он имеет влажность 97 %. Обезвоживание и сушку осадка осуществляют в естественных условиях (на иловых площадках) либо механическим способом: вакуум-фильтрами, фильтр-прессами, центрифугой. Для дальнейшего уменьшения осадков в объеме проводят их термическую сушку. После сушки осадки имеют гранулированный вид, легко транспортируются.

Если осадки не содержат токсичные вещества, их используют в качестве органоминерального удобрения.

3.3 ВЫБОР СХЕМЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Сооружения для очистки сточных вод располагаются по высоте таким образом, чтобы вода из одного сооружения в другое поступала самотеком. Сооружения для механической очистки составляют первую группу, в которую входят последовательно: решетки, песколовки и отстойники. Ко второй группе относятся сооружения для биологической очистки (биофильтры, аэротенки, окситенки), в которых окисляются оставшиеся после механической очистки органические загрязнения. Очистка сточной воды заканчивается процессом обеззараживания.

Самостоятельную группу составляют сооружения по обработке осадка -метантенки, иловая насосная станция, илоуплотнители, иловые площадки, сооружения механического обезвоживания и сушки осадка.

Для биологической очистки городских сточных вод с расходом до 50000 м /сут чаще всего применяют биологические фильтры (см. рис. 2).

Технологическая схема очистной станции с механической и биологической (на биофильтрах) очисткой сточных вод приведена на рис. 3.

После механической очистки вода поступает на биофильтры и затем во вторичные отстойники, в которых задерживается биопленка, выносимая водой из биофильтров. Из вторичного отстойника вода направляется в контактный резервуар, дезинфицируется и сбрасывается в водоем.

Для обработки смеси осадка из первичных отстойников (сырой осадок) и биологической пленки из вторичных отстойников чаще всего применяют метантенки.

В процессе распада осадка образуется метан. Метан собирают в газгольдер, а затем сжигают в котельной. Получаемый пар служит для подогрева смеси, подаваемой в метантенки. Сброженный осадок поступает на сооружения для его обезвоживания и в дальнейшем используется как органоминеральное удобрение.

В рассматриваемом примере при среднесуточном расходе 30000 м³/сут следует принять технологическую схему очистки на биофильтрах (см. рис. 3).

Площадь фильтров (см. ф. 13) без рециркуляции

f_ф = Q_{max сут} / q_af = 36000 / 30 = 1200 м².

Примем 4 биофильтра, площадь одного фильтра составит 300 м , диаметр одного фильтра:

_ф²/4 = 300, D = = 19,5 м.

Ориентировочный объем высоконагружаемых метантенков в пересчете на 100 тыс. жителей

_Wм.т 100000 • (0,11-0,17) = 11 000-17 000 м³.

Примем средний объем - 14000 м³.

Размер иловых площадок

F_ил = 100 000 * (0,1ч0,2) = 10 ООО ч20 000 м² или 1+2 га.

При расходах сточных вод от 50000 м³/сут и более широко применяют технологическую схему биологической очистки на аэротенках (рис. 4).

В состав сооружений механической очистки включен преаэратор -сооружение, в котором осуществляется кратковременная продувка сточных вод воздухом, повышающая эффект их осветления в первичном отстойнике.



Список литературы

Яковлев С. В. и др. Водоотведение и очистка сточных вод. М.: Стройиздат, 1996.591 с.

Василенко А. А. Водоотведение. Курсовое проектирование. Киев: Выща шк., 1988.256 с.

Зацепина М. В. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений. М.: Стройиздат, 1984. 176 с.

Илясов Г. И. Водоснабжение и водоотведение: Учеб. пособие. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1994. 282 с.

Калицун В. И. Основы водоснабжения и канализации. М.: Стройиздат, 1973. 222 с.

Москвитин Б. А., Мирончик Г. М., Москвитин А. С. Оборудование водопроводных и канализационных сооружений. М.: Стройиздат, 1984. 192 с.

Николадзе Г. И. Коммунальное водоснабжение и канализация. М.: Стройиздат, 1983. 423 с.

Прозоров И. В., Николадзе Г. И., Минаев А. В. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учеб. пособие для строит, спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990. 348 с.

Современные проблемы водоснабжения, водоотведения и охраны водных ресурсов // Материалы научно-технической конференции 17-18 ноября 1998 г. СПб.: Изд-во ПГУПС, 1999. 382 с.

СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1985. 72 с.

Инженерное оборудование зданий и сооружений: Энциклопедия. М.: Стройиздат, 1994. 512 с.

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

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Исходные данные к курсовой работе по вариантам (сумма двух последних цифр шифра)

Микрорайон города с численностью населения N тыс. человек имеет застройку зданиями, оборудованными внутренним водопроводом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения.

Вид сточных вод - хозяйственно-бытовые.

Норма водоотведения - q_б, л/(чел.сут).

Таблица 1

Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
N, тыс.чел. тыс. чел.	50	60	70	80	90	100	120	130	140	150
qб , л/(чел. сут)	350	300	300	280	300	320	350	300	250	280

Вариант	10	11	12	13	14	15	16	17	18
N. тыс. чел.	75	100	110	120	130	140	150	100	120
qб , л/(чел.-сут)	320	300	280	250	280	300	320	360	300

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Примерное распределение в процентах среднесуточного расхода бытовых сточных вод по часам суток /2, табл. 2]

Часы суток	Максимальный общий коэффициент неравномерности водоотведения К общ.mах
	К=1,8	К=1,7	К=1,6	К=1,4
0-1	1,25	1,25	1,55	1,65
1-2	1,25	1,25	1,55	1,65
2-3	1,25	1,25	1,55	1,65
3-4	1,25	1,25	1,55	1,65
4-5	1,25	1,25	1,55	1,65
5-6	3,3	3,5	4,35	4,2
6-7	5	5,2	5,95	5,8
7-8	7,2	7	5,8	5,8
8-9	7,5	7,1	6,7	5,85
9-10	7,5	7,1	6,7	5,85
10-11	7,5	7,1	6,7	5,85
11-12	6.4	6,5	4,8	5,05
12-13	3,7	3,8	4,95	4,2
13-14	3,7	3,8	4,55	5,8
14-15	4	4,2	6,05	5,8
15-16	5,7	5,8	6,05	5,8
16-17	6,3	6,4	5,6	5,8
17-18	6,3	6,4	5,6	5,75
18-19	6,3	6,4	4,3	5,2
19-20	5,25	5,25	4,35	4,75
20-21	3,4	3,4	4,35	4,1
21-22	2,2	2,2	2,35	2,85
22-23	1,25	1,25	1,55	1,65
23-24	1,25	1,25	1,55	1,65

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Основные технические характеристики канализационных насосов (3, прил. VII]

Марка насоса	Оптимальный режим	Рабочая зона	Мощность
	Подача, м3/ч	Напор, м	Глубина всасывания, м	Подача, м3/ч	Напор, м	двигателя, кВт
ФГ 16/27	16	27	7,6	9-21	30-24	4
ФГ 16/27-а	14,8	23,6	7,6	8-19,5	26-21	4
ФГ 29/40	29	40	6,4	16,2-38	44-35,6	25
ФГ 29/40-а	25,2	34	6,4	13,6-34	37,5-30	25
ФГ 14,5/10	14,5	10	8,6	8,1-19	11-8,9	25
ФГ 14,5/10-а	12,6	8,5	8,6	6,9-17	8,4-7,5	25
ФГ 51/58	51	58	4,8	28-70	65-54	30
ФГ51/58-а	45	49	4,8	24,6-59	52-45	30
ФГ 25,5/14,5	25,5	14,5	8,3	14-35	16,2-13,5	30
ФГ 25,5/14,5-а	22	12.5	8,3	12,3-29,5	13,4-11,5	30
ФГ 115/38	115	38	10	43-115	48-38	52
ФГ115/38-а	105	34	10	39-105	42-34	52
ФГ 57,5/9,5	57,5	8,5	8,8	30,6-86,5	12,5-7,8	52
ФГ 57,5/9,5-а	52,5	8	8,8	27,5-77,5	10.5-5,6	52
ФГ 81/31	81	31	6,7	44-110	34-28	52
ФГ 81/31-а	75	26	6,7	40-98	28-24	52
ФГ 216/24	216	24	7,7	117-332	31-19	80
ФГ 144/10,5	144	10.5	8,7	75,6-220	12,7-8,0	80

Размещено на Allbest.ru