Разработка очистных сооружений города

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА»

Курсовая работа

«Проект очистных сооружений города»

Выполнил:

ст. гр. ГТ-32

Останин Н. К.

Проверила:

Романова А. Ю.

Санкт-Петербург 2015 г.



1. Расчет изменений расходов и показателей качества сточных вод по часам суток

Расчет почасовых расходов сточных вод

Расчет почасовых расходов сточных вод производится по каждому объекту канализирования в отдельности с определением суммарного расхода за сутки и суммарного расхода смешанных сточных вод по часам суток. При этом используются формулы:

· для сточных вод от населения и гостиницы:

где: Qi(j) - расход сточной воды за i-й час суток от j-го объекта канализирования, м3/ч;

Qc(j) - суточный расход сточных вод от j-го объекта канализирования, м3/сут ;

i(j) - доля суточного расхода сточных вод от j-го объекта канализирования, приходящаяся на i-й час суток, % (табл. 1);

Таблица 1 Распределение расходов хозяйственно-бытовых сточных вод по часам суток

Часы суток	Доли суточного расхода сточных вод i, %, в зависимости от коэффициента неравномерности водоотведения k
	1,15	1,20	1,25	1,35	1,40	1,60	1,70	1,80	1,90
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0 - 1	2,60	2,25	2,00	1,85	1,65	1,55	1,25	1,25	1,20
1 - 2	2,60	2,25	2,00	1,85	1,65	1,55	1,25	1,25	1,20
2 - 3	2,60	2,25	2,00	1,85	1,65	1,55	1,25	1,25	1,20
3 - 4	2,60	2,25	2,00	1,85	1,65	1,55	1,25	1,25	1,20
4 - 5	2,60	2,25	2,00	1,85	1,65	1,55	1,25	1,25	1,20
5 - 6	4,80	4,90	5,05	4,80	4,20	4,35	3,50	3,30	3,10
6 - 7	4,80	4,90	5,15	5,00	5,80	5,95	5,20	5,00	4,80
7 - 8	4,80	5,00	5,15	5,00	5,80	5,80	7,00	7,20	7,40
8 - 9	4,80	5,00	5,20	5,65	5,85	6,75	7,10	7,50	7,95
9 - 10	4,80	5,00	5,20	5,65	5,85	6,75	7,10	7,50	7,95
10 - 11	4,80	5,00	5,20	5,65	5,85	6,75	7,10	7,50	7,95
11 - 12	4,80	4,90	5,10	5,25	5,05	4,80	6,50	6,40	6,30
12 - 13	4,70	4,70	5,00	5,00	4,20	4,00	3,80	3,70	3,60
13 - 14	4,80	5,00	5,10	5,25	5,80	5,55	3,80	3,70	3,60
14 - 15	4,80	5,00	5,20	5,65	5,80	6,15	4,20	4,00	3,80
15 - 16	4,80	5,00	5,20	5,65	5,80	5,65	5,80	5,70	5,60
16 - 17	4,80	5,00	5,20	5,65	5,80	5,65	6,40	6,30	6,20
17 - 18	4,70	5,00	5,15	4,85	5,75	5,65	6,40	6,30	6,20
18 - 19	4,80	5,00	5,10	4,85	5,20	4,30	6,40	6,30	6,20
19 - 20	4,80	5,00	5,10	4,85	4,75	4,35	5,30	5,25	5,25
20 - 21	4,80	5,00	5,10	4,85	4,10	4,35	3,40	3,40	3,40
21 - 22	4,80	4,50	3,80	3,45	2,85	2,35	2,25	2,20	2,20
22 - 23	3,00	2,45	2,00	1,85	1,65	1,55	1,25	1,25	1,25
23 - 24	2,60	2,40	2,00	1,85	1,65	1,55	1,25	1,25	1,25
итого	100	100	100	100	100	100	100	100	100

· для сточных вод от бани, прачечной и промышленного предприятия (технологическая и бытовая вода от горячих и холодных цехов):

здесь: Qn(k) - расход сточных вод за n-й час рабочей смены от k-го объекта канализирования, м3/ч;

Qсм(k) - расход сточных вод от k-го объекта канализирования за одну рабочую смену, м3/смена;



при чем, Q(k) - средний часовой расход сточных вод от k-го объекта канализирования

n(k) - доля расхода сточных вод за одну рабочую смену от k-го объекта канализирования, приходящаяся на n-й час этой смены, % (табл. 2);

Таблица 2 Распределение расходов сточных вод от предприятий по часам рабочей смены

Часы смены	Доли расхода сточных вод за одну рабочую смену n, %, в зависимости от коэффициента неравномерности водоотведения k
	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	2,0	2,5	3,0
1	11,30	11,00	10,70	10,50	10,30	9,50	8,70	8,50	8,00	12,50	12,50
2	12,50	12,00	11,50	11,00	10,50	10,00	10,00	9,50	8,50	8,12	6,25
3	12,50	12,00	11,50	11,00	10,50	10,50	10,00	9,50	8,50	8,12	6,25
4	13,70	15,00	16,30	17,50	18,70	20,00	21,30	22,50	25,00	15,65	18,75
5	11,30	11,00	10,70	10,50	10,30	9,50	8,70	8,50	8,00	8,12	6,25
6	12,50	12,00	11,50	11,00	10,50	10,00	10,00	9,50	8,50	8,12	6,25
7	12,50	12,00	11,50	11,00	10,50	10,50	10,00	9,50	8,50	8,12	6,25
8	13,70	15,00	16,30	17,50	18,70	20,00	21,30	22,50	25,00	31,25	37,50
итого	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100

Суточный расход сточных вод, м3/сут,

здесь, Nk - количество рабочих смен в сутки для k-го объекта канализирования (п.п. 2.3, 2.4 и 2.5 задания);

· для сточных вод от душевых холодных и горячих цехов промышленного предприятия:



где: Qc(m) - суточный расход сточных вод от m-го объекта канализирования, м3/сут;

Qm - часовой расход сточных вод от m-го объекта канализирования, м3/ч (п. 2.5 задания);

· для суммарного часового расхода смешанных сточных вод, м3/сут,

здесь: Qi - суммарный часовой расход смешанных сточных вод, приходящийся на i-й час суток, м3/ч;

Qin(k) - часовой расход сточных вод от k-го объекта канализирования за n-й час смены, приходящийся на i-й час суток, м3/ч;

Qi(m) - часовой расход сточных вод от m-го объекта канализирования, приходящийся на i-й час суток, м3/ч;

· для суммарного суточного расхода, м3/сут,

Результаты расчетов сводятся в таблицу, выполненную по форме табл. 3.

· Суммарный суточный расход, м3/сут:

Расчёт:

· Население

Суточный расход:

Часовые расходы:

· Гостиница

Суточный расход:

м3/сут;

Часовые расходы :

· Баня

Расход за одну рабочую смену:

м3/смена

Часовые расходы:



Суточный расход :

м3/сут;

· Прачечная

Расход за одну рабочую смену :

м3/смена;

Часовые расходы:

Суточный расход:

м3/сут;



2. Расчет изменения показателей качества смешанных сточных вод по часам суток

Почасовые значения показателей качества смешанных сточных вод следует определять по формуле

где: Cj, Сk, Cm - значения показателя качества сточной воды, соответственно, от j-го, k-го и m-го объектов канализирования (п. 4 задания).

Среднесуточные значения показателей качества смешанных сточных вод

Расчётные формулы:

Почасовые значения показателей качества смешанных сточных вод:

Cj, Сk, Cm - значения показателя качества сточной воды, соответственно, от j-го, k-го и m-го объектов канализирования.

Среднесуточные значения показателей качества смешанных сточных вод:



Расчёт:

· концентрация взвешенных веществ

· величина БПКполн

· Концентрация кислот:

Средние за сутки значения показателей качества смешанных сточных вод:

· Концентрация взвешенных веществ, мг/л

· Величина БПКполн, мг/л,

· Концентрация растворенного кислорода, мг/л.



· Концентрация кислот, мг/экв•л,

· Концентрация щелочей, мг/экв•л,

Остальные аналогично.

Результаты расчетов сводятся в таблицу, выполненную по форме табл. 4



3. Расчёт усреднителей сточных вод

В курсовой работе с целью упрощения и сокращения объемов расчета предполагается использование усреднителей контактного типа

Расчётные формулы:

· Допустимые изменения расхода усредненных смешанных сточных вод

, м3/ч

Qср - средний часовой расход смешанных сточных вод, м3/ч,

· Средний часовой расход смешанных сточных вод

, м3/ч

· Допустимые изменения значений показателей качества усредненных смешанных сточных вод

Расчёт:

· средний часовой расход смешанных сточных вод

м3/ч

· допустимые значения расходов усредненных смешанных сточных вод минимальное:



м3/ч

максимальное:

м3/ч

· допустимые значения концентрации взвешенных веществ в усредненных смешанных сточных водах минимальное:

мг/л

максимальное:

мг/л

· Допустимые значения величины БПКполн в усредненных смешанных сточных водах,

минимальное:

мг/л

максимальное:

мг/л

· Допустимые значения концентрации растворенного кислорода в усредненных смешанных сточных водах минимальное:



мг/л

максимальное:

мг/л

· Допустимые значения концентрации кислот в усредненных смешанных сточных водах минимальное:

мг•экв/л

максимальное:

мг•экв/л

· Допустимые значения концентрации щелочей в усредненных смешанных сточных водах минимальное:

мг•экв/л

максимальное:

мг•экв/л

· Допустимые значения Coli-индекса в усредненных смешанных сточных водах, шт/л:

минимальное:



шт/л

максимальное:

шт/л

· Допустимые значения температуры усредненных смешанных сточных вод, оС:

минимальное:

оС

максимальное:

оС

· Допустимые значения активной реакции (рН) усредненных смешанных сточных вод:

минимальное:

;

максимальное:

Результаты расчетов сведены в таблицу 5



Таблица №5
Допустимые значения	Усредненный расход, м3/ч	Концентрация взвешенных веществ, мг/л	Величина БПКполн, мг/л	Концентрация растворенного кислорода, мг/л	Концентрация кислот, мг•экв/л	Концентрация щелочей, мг•экв/л	Coli-индекс, шт/л	Температура, оС	Активная реакция среды (рН)
минимальное	2298,19	273,17	130,82	0,75	23,26	52,61	1,5*10^12	18,38	6,22
максимальное	2808,90	455,28	218,03	1,25	38,76	87,68	2,5*10^12	30,63	10,37

Выбор необходимого периода усреднения осуществляется последовательным рассмотрением рекомендуемых значений продолжительностей этого периода.

,

где: Т - продолжительность рассматриваемого периода усреднения, ч;

i' - порядковый номер часа, входящего в рассматриваемый период усреднения;

qi' - расход сточных вод, приходящийся на i' -й час рассматриваемого периода усреднения, м3/ч.

Расчёт:

Продолжительность периода усреднения Т = 2 часа:

м3/ч

- не удовлетворяет условиям усреднения.

Продолжительность периода усреднения Т = 3 часа:



м3/ч - не удовлетворяет условиям усреднения.

Продолжительность периода усреднения Т = 4 часа:

м3/ч - не удовлетворяет условиям усреднения.

Продолжительность периода усреднения Т = 6 часов:

м3/ч - не удовлетворяет условиям усреднения.

Продолжительность периода усреднения Т = 8 часов:

м3/ч - не удовлетворяет условиям усреднения.

Продолжительность периода усреднения Т = 12 часов:

м3/ч - не удовлетворяет условиям усреднения.

Продолжительность периода усреднения Т = 24 часа:



м3/ч - удовлетворяет условиям усреднения.

Для периода усреднения Т = 24 часа производим расчет значений показателей качества усредненных смешанных сточных вод.

,

здесь, Сi' - значение показателя качества сточных вод, приходящееся на i' -й час периода усреднения.

Концентрация взвешенных веществ, мг/л,

.

Величина БПКполн, мг/л,

.

Концентрация растворенного кислорода, мг/л,

.

Концентрация кислот, мг•экв/л,

.



Концентрация щелочей, мг•экв/л,

.

Coli-индекс, шт/л,

.

Температура, оС,

.

Активная реакция среды (рН)

.

Результаты расчетов сводятся в таблицу.6.

Часы усреднения	Усредненный расход, м3/ч	Концентрация взвешенных веществ, мг/л	Величина БПКполн, мг/л	Концентрация растворенного кислорода, мг/л	Концентрация кислот, мг•экв/л	Концентрация щелочей, мг•экв/л	Coli-индекс, шт/л	Температура, оС	Активная реакция среды (рН)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Период усреднения Т = 2 часа
0…2	876,00	359,16	174,98	1,00	31,54	69,79	2,4*10^12	24,29	8,28
Период усреднения Т = 3 часа
0…3	881,67	359,79	174,43	1,00	30,94	69,04	2,13*10^12	24,31	8,28
Период усреднения Т = 4 часа
0…4	963,50	362,36	173,26	1,00	29,22	66,87	2,56*10^12	24,34	8,29
Период усреднения Т = 6 часов
0…6	988,90	353,82	177,83	1,00	35,39	74,65	2,15*10^12	24,22	8,25
Период усреднения Т = 8 часов
0…8	1144,21	342,07	185,36	1,00	45,11	87,21	2,48*10^12	24,05	8,18
Период усреднения Т = 12 часов
0…12	1906,72	353,23	179,89	1,00	38,19	78,98	1,98*10^12	24,29	8,24
Период усреднения Т = 24 часа
0…24	2553,54	335,21	162,06	1,00	29,72	66,14	1,89*10^12	22,62	7,66

Необходимый суммарный объем усреднителей, м3,

Принимаем круглые в плане усреднители, тогда максимальный рабочий объем одного сооружения, м3, будет равен

,

где: Dmax - максимальный диаметр усреднителя, м;

h1max - максимальная рабочая глубина усреднителя, м.

Необходимое количество рабочих усреднителей

.

Необходимый рабочий объем оного усреднителя, м3,



.

Диаметр усреднителя, м, при рабочей глубине h1 = h1max = 5 м

.

Принимаем D1 = 52 м.

Фактический рабочий объем одного усреднителя, м3,

.

Суммарный фактический рабочий объем усреднителей, м3,

.

Общая глубина усреднителя, м,

,

где, h2 - высота бортов усреднителя, м.

В усреднителях принимаем пневматическую систему перемешивания, так как концентрация взвешенных веществ в сточной воде меньше 500 мг/л



4. Определение необходимой глубины очистки сточных вод

Курсовым проектом предусматривается расположение выпуска сточных вод за пределами населенного пункта. Поэтому необходимая глубина очистки стоков, в соответствии с требованиями "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами", может быть определена с учетом их разбавления в водном объекте. Следовательно, эта задача будет иметь два этапа решения:

- расчет разбавления сточных вод при их выпуске в водный объект;

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема усреднителя

- расчет показателей качества нормативно чистых сточных вод.

4.1 Расчет разбавления сточных вод при их выпуске в водный объект

В курсовом проекте предполагается выпуск сточных вод в реку. Поэтому для определения кратности разбавления сточных вод используется методика Фролова - Родзиллера.

Расчет разбавления сточных вод начинаем с идентификации речного потока в соответствии с принятыми допущениями:

· по масштабу:

Вср = 100 м - малая река;

· по условиям течения:

коэффициент извилистости реки

,

где: l - расстояние от выпуска сточных вод до контрольного створа по фарватеру реки ,м;

lп - расстояние от выпуска сточных вод до контрольного створа по прямой, м;

ц = 1,13 > 1,1 - река со сравнительно благоприятными условиями течения;

· по скорости течения:

,

здесь: Q - расход речного потока Q = 5,2 км3/год = 164,89 м3/с;

Нср - средняя глубина реки, м;

vср = 0,3 м/с- река со средней скоростью течения.

Затем по табл. 2.1. [1] определяем характеристику русла и коэффициент шероховатости ложа реки. Принимаем - река со сравнительно благоприятными условиями течения. Следовательно, коэффициент шероховатости ложа реки nш = 0,035.

Далее выполняется расчет кратности разбавления сточных вод при их выпуске в реку в летних условиях:

- Коэффициент у



где, R - гидравлический радиус речного потока, в летних условиях принимается равным средней глубине реки, т.е. R = 5,5 м.

- Коэффициент Шези

- Коэффициент турбулентной диффузии, м2/с,

здесь, g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

- Коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке

при чем, о - коэффициент, учитывающий расположение выпуска сточных вод, в данном случае о = 1.

- Коэффициент смешения

где, q - расход смешанных сточных вод, q = 61285 м3/сут = 0,71 м3/с.

- Кратность разбавления



4.2 Расчет показателей качества нормативно чистых сточных вод

Показатели качества нормативно чистой сточной воды рассчитываются по летнему и наименьшему зимнему, полученному с учетом периодов ледостава, значениям кратности разбавления .В курсовом проекте предусматривается определение следующих показателей:

· концентрация взвешенных веществ;

· величина БПКполн;

· температура;

· концентрация растворенного кислорода;

· активная реакция среды (рН).

Кроме названных параметров также устанавливается необходимая глубина обеззараживания сточных вод, представляющая собой остаточное содержание бактерий группы Coli, которое в соответствии с требованиями "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами" должно быть не более 1000 шт/л (Coli-индекс).

По результатам выполнения этого раздела заполняется таблица 8. В ней указываются значения только тех показателей качества, по которым следует производить очистку сточных вод.

Величины показателей качества нормативно чистых сточных вод определяются для летнего и зимнего периодов. Поэтому в расчетах используются значения кратностей разбавления сточных вод, полученные для названных периодов (при чем, для зимнего периода следует принимать в качестве расчетного наименьшее значение кратности разбавления), а именно:

- для летнего периода nл = 2,533;

- для зимнего периода nз = 1,037

Концентрация взвешенных веществ, мг/л:

- в летний период



- в зимний период

где: Сф - фоновая концентрация взвешенных веществ в воде водного объекта = 10 мг/л;

Су - допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в воде водного объекта по отношению к фоновой концентрации в контрольном створе, принимаемое в зависимости от вида водопользования. Для водных объектов рыбохозяйственного водопользования Су = 0,25 мг/л.

Величина БПКполн, мг/л:

- в летний период

- в зимний период

здесь: Lнр - норматив на БПКполн в воде водного объекта, определяемый в зависимости от вида водопользования. Для водных объектов рыбохозяйственного водопользования Lнр = 3 мг/л;

kст - константа скорости потребления кислорода органическими веществами, содержащимися в сточной воде, =0,0025сут-1

t - время перемещения воды от выпуска сточных вод до контрольного створа, сут,

Lф - фоновое значение БПКполн в воде водного объекта=1,5 мг/л;

kф - константа скорости потребления кислорода органическими веществами, содержащимися в воде реки, с учетом фактической фоновой температуры, сут-1;

kф20 - константа скорости потребления кислорода органическими веществами, содержащимися в воде реки, при температуре 20 0С, =0,0005 сут-1;

Т - фактическая фоновая температура воды в реке, лето:22 0С , зима: 4 0С

Температура, 0С:

Для водных объектов рыбохозяйственного водопользования 2-й категории температура воды может быть повышена не более чем на 5 0С по отношению к фоновому значению, но при этом результирующая температура в контрольном створе не должна превышать 28 0С летом и 8 0С зимой.

- в летний период

- в зимний период



где: Тф - фоновое значение температуры воды в реке, 0С ;

Ту - допустимое увеличение температуры воды в реке по отношению к фоновому значению, 0С;

Трез - результирующая температура воды в контрольном створе, 0С.

Концентрация растворенного кислорода, мг/л:

Для водных объектов рыбохозяйственного водопользования 2-й категории концентрация растворенного кислорода в воде должна быть не ниже 6 мг/л в летний и 4 в зимний периоды.

- в летний период

- в зимний период



где: а - растворимость кислорода в воде при расчетной температуре =8,67мг/л;

bф - фоновая концентрация кислорода в воде реки=8,5 мг/л;

ст - содержание кислорода в смешанной сточной воде= 1 мг/л;

К2 - константа аэрации = 0,206;

Ксм - константа скорости потребления кислорода смесью сточных вод и воды водоёма, сутки-1.

Активная реакция среды (рН):

Расчетное значение должно быть больше 6,5 и меньше 8,5.

- в летний период

- в зимний период



здесь: рК1 - отрицательный логарифм первой константы диссоциации угольной кислоты лето = 6,382, зима = 6,55

- фоновая концентрация бикарбонатов = 5,2 мг.экв./л ;

- концентрация углекислого газа в воде реки, мг.экв./л;

и - соответственно31,01 и 70,14 концентрация кислот и щелочей в смешанных сточных водах, мг.экв./л.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 8.



5. Разработка технологической схемы очистки сточных вод

В курсовом проекте предусматривается разработка технологической схемы комплекса биохимической очистки сточных вод. В этом комплексе можно выделить три основных блока: блок механической очистки, блок биохимической очистки и блок доочистки (блок глубокой очистки).

Блок механической очистки предназначен для удаления из воды крупных включений и грубодиспергированных нерастворенных примесей. Здесь реализуются следующие процессы: процеживание через решетки, кратковременное отстаивание в песколовках и отстаивание в отстойниках. Кроме того, с целью выравнивания нагрузок на очистные сооружения и, следовательно, улучшения условий их работы, в структуру рассматриваемого блока следует включить усреднители, расчет которых выполнен в разделе 3.

Блок биохимической очистки предполагает снижение концентрации растворенных органических примесей, выраженной через БПКполн, за счет биохимических процессов жизнедеятельности микроорганизмов активного ила, что реализуется в аэротенках. Так как активность названных микроорганизмов существенно зависит от величины активной реакции среды (рН), то перед этим блоком, при необходимости регулирования указанного показателя, рекомендуется предусмотреть соответствующие процессы и сооружения, т.е. подвергнуть сточные воды нейтрализации.

Назначение блока доочистки в основном заключается в обеззараживании сточных вод и доведении показателей их качества до требуемых значений. В соответствии с этим обязательными его элементами будут являться сооружения дезинфекции. Кроме них здесь должны быть предусмотрены, в случае необходимости, сооружения и процессы по глубокой очистке стоков от взвешенных и растворенных органических веществ, по регулированию температуры и повышению концентрации растворенного кислорода.

В процессе разработки технологической схемы производится расчет показателей эффективности очистки сточных вод:

· требуемая степень очистки, %,

где: С0 - исходное значение рассматриваемого показателя качества сточных вод;

Стр - требуемая глубина очистки по рассматриваемому показателю качества сточных вод

· степень очистки по отношению к исходному значению, %,

здесь, Сi - глубина очистки по рассматриваемому показателю в данном сооружении;

· степень очистки по отношению к предыдущему значению, %,

при чем, Сi-1 - глубина очистки по рассматриваемому показателю качества в предыдущем сооружении.

Результаты расчета сводятся в таблицу, соответствующую по форме табл. 9.

На основании результатов выполнения раздела 4.2. и сравнения их с исходными значениями показателей качества (табл.4пр) очистка сточных вод должна производиться по следующим показателям:

- концентрация взвешенных веществ;

- величина БПКполн;

- температура (в зимний период, т.к. исходное значение ниже значения этого показателя в летний период для нормативно чистых сточных вод);

- концентрация растворенного кислорода (в зимний период);

- активная реакция среды (в зимний период);

- Coli-индекс.

В соответствии с формулой (14) необходимая степень очистки, %, составит: сточный вода усреднитель очистка

· по концентрации взвешенных веществ:

- в летний период

- в зимний период

· по величине БПКполн:

- в летний период

- в зимний период



· по температуре:

- в зимний период

· по концентрации растворенного кислорода

- в зимний период

· по Coli-индексу:

В курсовом проекте предусматривается разработка технологической схемы очистки смешанного стока от населенного пункта. В состав этого стока входят хозяйственно-бытовые сточные воды от населения и гостиницы, а также бытовая сточная вода от промышленного предприятия. Следовательно, в нем будут присутствовать крупнофракционные включения, такие как бумага, тряпки, возможно обломки древесины, не крупные камни и так далее, которые при попадании на очистные сооружения могут привести к поломке насосов, засорению труб и каналов, нарушению работы отстойников или поломке движущихся частей оборудования (цепей, колес и т.п.). Для извлечения их из сточных вод необходимо использовать решетки. В данном случае применим решетки:

· по способу установки - подвижные (они более удобны для проведения ремонтных и других регламентных работ, чем неподвижные);

· по способу удаления задержанных примесей - с механическим удалением (ручное удаление задержанных примесей допустимо при их объеме не более 0,1 м3 в сутки, а в нашем случае количество этих примесей будет значительно большим);

· по совмещению с дробилками - с отдельно стоящими дробилками (они проще в конструктивном отношении и более надежны в работе, чем комбинированные сооружения - решетки-дробилки).

Так как, показатели качества сточных вод, приведенные в задании, не учитывают крупнофракционные включения, то эффективность работы решеток не рассчитывается.

Затем для удаления из воды тяжелых минеральных нерастворенных примесей следует предусмотреть песколовки. В рассматриваемом варианте возможно использование горизонтальных или аэрируемых песколовок. Остановим свой выбор на аэрируемых песколовках, т.к. они отличаются большей эффективностью. Тогда степень очистки от взвешенных веществ по отношению к предыдущему значению составит, примерно, 40 %. Глубина очистки, мг/л,

Песколовка - это первое сооружение, в котором происходит снижение концентрации взвешенных веществ, следовательно, степень очистки по отношению к исходному значению данного показателя будет равна степени очистки по отношению к предыдущему значению.

Усреднители целесообразно установить перед отстойниками. В этом случае гидравлическая нагрузка и нагрузка по загрязняющим веществам на них будут постоянными, что позволит обеспечить наиболее благоприятных режим их работы и уменьшить габаритные размеры. Исходя из суточного расхода сточных вод, подлежащих очистке, возможно использование горизонтальных или радиальных отстойников. Применим радиальные отстойники, т.к. они при одинаковых производительности и эффективности работы будут иметь меньшие габаритные размеры, чем горизонтальные. Основной задачей первичных отстойников является подготовка стоков для очистки в аэротенках, т.е. достаточно обеспечить глубину очистки по взвешенным веществам в них не более 150 мг/л. В то же время, для снижения необходимой интенсивности перемешивания сточных вод в аэротенках и, следовательно, снижения энергетических затрат, а также для снижения нагрузки на вторичные отстойники, целесообразно обеспечить максимально возможную эффективность извлечения взвешенных веществ перед подачей воды в указанные сооружения. Тогда, исходя из концентрации взвешенных веществ на входе в первичные отстойники степень очистки по отношению к предыдущему значению этого показателя составит 68 % глубина очистки, мг/л,

Степень очистки по отношению к исходному значению концентрации взвешенных веществ, %,

Имеются два основных типа радиальных отстойников: радиальные отстойники с центральным подводом сточных вод и радиальные отстойники с периферийным подводом сточных вод. Примем радиальный отстойник первого типа, в виду того, что в отстойниках второго типа необходимо предусматривать специальное водораспределительное устройство, которое в значительной степени усложняет конструкцию сооружения.

Так как в состав взвешенных веществ входят органические вещества, то при снижении концентрации взвеси будет снижаться величина БПКполн. Эффективность снижения этого показателя в отстойниках составляет 20…25 %. Примем степень очистки по отношению к предыдущему значению БПКполн равной 25 %. Тогда глубина очистки, мг/л,

Учитывая, что величина БПКполн до отстойников не изменялась, то степень очистки по отношению к исходному значению будет равна степени очистки по отношению к предыдущему значению.

Аэротенки предназначены для снижения в сточных водах концентрации растворенных органических веществ, в основном определяющих величину БПКполн. В настоящее время используется различные типы этих сооружений, классифицируемые по различным признакам. В проекте примем аэротенк:

· по количеству ступеней - одноступенчатый (величина БПКполн сточных вод на входе в аэротенк менее 350 мг/л);

· по гидродинамическому режиму работы - аэротенк-вытеснитель (величина БПКполн сточных вод на входе в аэротенк менее 200 мг/л);

· по нагрузкам на активный ил - средненагружаемый (величина БПКполн сточных вод на входе в аэротенк менее 250 мг/л);

· по режиму окисления органических веществ (по режиму очистки) - с полным биохимическим окислением органических веществ (полной биохимической очисткой)(требуемая глубина очистки менее 20 мг/л по БПКполн);

· по наличию регенератора активного ила - без отдельного регенератора активного ила (разница между величинами БПКполн на входе в аэротенк и на выходе из него менее 150 мг/л);

· по способу совмещения со вторичными отстойниками - без отдельностоящих вторичных отстойников (достаточно небольшой расход сточных вод);

· по типу системы аэрации - с пневматической среднепузырчатой системой аэрации (средние нагрузки на активный ил и не высокое содержание взвешенных веществ в сточной воде на входе в аэротенк в сочетании с невысокой дозой активного ила).

Исходя из сказанного выше, принимаем глубину очистки по БПКполн равной 10 мг/л, по взвешенным веществами - 20 мг/л. Тогда степени очистки по этим показателям, %, составят:

· БПКполн:

· по взвешенным веществам:

В аэротенках, как и в других сооружениях биохимической очистки сточных вод, происходит снижение Сoli-индекса на 90…95 %. Примем степень очистки по отношению к предыдущему значению этого показателя равной 90 %. Тогда глубина очистки, шт/л,

Так как величина Coli-индекса впервые изменяется в аэротенке, то степень очистки по отношению к исходному значению будет равна степени очистки по отношению к предыдущему значению.

С целью глубокой очистки сточных вод по БПКполн используем процесс фильтрования в сочетании с биохимическим окислением органических веществ микроорганизмами активного ила, выносимыми из вторичных отстойников и задерживаемыми загрузкой фильтров. Для этого используем аэрируемые фильтры с плавающей загрузкой из вспененного полистирола типа АФПЗ, так как их область применения соответствует нашим условиям, а эффективность работы позволит получить требуемые результаты. Примем следующие показатели эффективности очистки сточных вод на рассматриваемых фильтрах: эффективность очистки от взвешенных веществ - 46,8 %, глубину очистки по БПКполн - 2,96 мг/л. Кроме того, следует учесть увеличение концентрации растворенного кислорода, которая составит 200 %, и снижение величины Coli-индекса на 90 %. Тогда остальные оставшиеся характеристики процесса очистки сточных вод составят:

· глубина очистки по взвешенным веществам, мг/л,

Лето:

Зима:

· степень очистки по взвешенным веществам по отношению к исходному значению, %,

Лето:



Зима:

· степени очистки сточных вод по БПКполн, %,

Лето:

Зима:

· глубина очистки по растворенному кислороду, мг/л,

· степень очистки по растворенному кислороду по отношению к исходному значению, %,

· глубина очистки по Coli-индексу, шт/л, 

· степень очистки по Coli-индексу по отношению к исходному значению, %,

Следующим этапом произведем обеззараживание сточных вод с помощью раствора гипохлорита натрия. Глубина очистки составит 1000 шт/л, а степени очистки, %, - соответственно:

Для охлаждения воды в зимний период используем брызгальные бассейны. Глубина очистки по этому показателю должна составить 6,63 0С, а степени очистки, % - соответственно:

В процессе охлаждения воды, в связи со спецификой работы выбранных сооружений, будет наблюдаться увеличение концентрации растворенного кислорода, которое составит 33 %. Соответственно, глубина очистки, мг/л, будет равна

Результаты разработки технологической схемы очистки сточных вод сведены в таблицу 9.



6. Расчет аэротенка-вытеснителя

Продолжительность периода аэрации, ч,

где: ц - коэффициент ингибирования продуктами распада органических веществ активного ила = 0,07 л/г;

аi - доза активного ила по сухому веществу = 4 г/л;

Рmax - максимальная скорость окисления органических веществ 85 мг/(г·ч);

С0 - концентрация растворенного кислорода, равная 1 мг/л;

s - зольность активного ила, доли единицы 0,3;

К0 - константа, характеризующая влияние кислорода, 0,625 мг О2/;

Lcм - величина БПКполн, определяемая с учетом разбавления сточных вод рециркуляционным расходом возвратного активного ила = 84,37 мг/л;

Lt - величина БПКполн очищенной сточной воды = 10 мг/л;

Кl - константа, характеризующая свойства органических веществ 33 мг БПКполн/л;

L0 - величина БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды =121,55 мг/л;

Кр - коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания на процесс очистки сточных вод: Кр=1,5 мг/л.

Доза активного ила по беззольному веществу, г/л,



здесь, s - зольность активного ила, s = 0,3.

Период аэрации с учетом температуры сточных вод, ч,

при чем, Т - температура сточных вод, поступающих в аэротенк, Т = 22,62 0С.

Нагрузка по БПКполн на 1 г беззольного вещества активного ила в сутки, мг/(г•сут),

Иловый индекс, см3/г,

Величина БПКполн с учетом разбавления сточных вод рециркулирующим расходом возвратного активного ила, мг/л,

где, ri - коэффициент рециркуляции активного ила, ri = 0,5.

Концентрация возвратного активного ила, г/л,

Концентрация активного ила в иловой смеси с учетом концентрации возвратного ила и коэффициента рециркуляции, г/л,

здесь, Свв - концентрация взвешенных веществ в сточных водах, поступающих в аэротенк, Свв = 64,36 мг/л = 0,06436 г/л;

kи - эмпирический коэффициент, kи = 0,8.

Продолжительность периода аэрации с учетом рециркуляции возвратного активного ила, ч,

при чем: ц - коэффициент ингибирования продуктами распада органических веществ активного ила, ц = 0,07 л/г;

Рmax - максимальная скорость окисления органических веществ, Рmax = 85 мг/(г•ч);

С0 - концентрация растворенного кислорода, С0 = 1 мг/;

К0 - константа, характеризующая влияние кислорода, К0 = 0,625 мгО2/;

Кl - константа, характеризующая свойства органических веществ, Кl = 33 мгБПКполн/л;

kр - коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания на процесс очистки сточных вод, kр = 1,5.

Рабочий объем аэротенка, м3,

где: q - расчетный расход сточных вод, q = 2553,54 м3/ч;

N - число аэротенков, N = 2 шт.

Рабочий объем секции аэротенка, м3,

здесь, Nс - число рабочих секций в аэротенке, Nс = 2 шт.

Ширина коридора, м,

при чем: kb - коэффициент пропорциональности, kb = 1;

h1 - рабочая глубина аэротенка, h1 = 3 м.

Ширина секции аэротенка, м

n - Число резервных секций в аэротенке = 2 шт ;

Принимаем Nс.р. = 1 шт.

Общее число секций в аэротенке, шт.,

Ширина аэротенка, м,

Рабочая длина коридоров аэротенка, м,

Принимаем Lк = 84 м.

Полная глубина аэротенка, м,

где, h2 - высота бортов аэротенка, h2 = 0,5 м.

Диаметр магистрального трубопровода подачи сточных вод к аэротенкам, м,

здесь, vсв - скорость движения воды в трубопроводе, vсв = 1 м/с.

Принимаем Dсв =1м.

Диаметр трубопровода подачи сточных вод к аэротенку, м,



Принимаем Dсв.а. = 0,7 м.

Ширина канала подачи сточных вод к аэротенку, м,

при чем, kк - коэффициент запаса, kк = 1,2.

Принимаем bк = 0,85 м.

Глубина канала подачи иловой смеси к аэротенку, м,

где, vк - скорость движения воды в каналах, vк = 1 м/с.

Принимаем hк = 0,55 м.

Ширина распределительных водоподающих каналов, м,

Принимаем bк.с. = 0,35 м.

Расход рециркулирующего активного ила для одного аэротенка, м3/ч,

Диаметр трубопровода подачи рециркулирующего возвратного активного ила к аэротенку, м,

здесь, vил - скорость движения активного ила в трубопроводе, vил = 3 м/с.

Принимаем Dил = 0,3 м.

Диаметр трубопровода отводящего иловую смесь от аэротенка к отстойникам, м,

где, vотв - скорость движения иловой смеси в трубопроводе, vотв = 1 м/с.

Принимаем Dотв = 1,5 м.

Ширина канала, отводящего иловую смесь, м,

Принимаем Bотв = 2м.

Глубина канала, отводящего иловую смесь, м,

здесь, vотв.к. - скорость движения иловой воды в канале, vотв.к. = 1 м/с.

Принимаем Нотв = 0,75 м.

Ширина водосборного лотка, м,



Принимаем bотв = 0,3 м.

Расчет системы аэрации аэротенка

В проекте предусматриваем пневматическую среднепузырчатую систему аэрации для аэротенков.

Коэффициент, учитывающий температуру сточных вод,

Растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л,

где: hа - глубина погружения аэратора, hа = 4 м;

СТ - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры при атмосферном давлении, СТ = 8,41 мг/л .

Удельный расход воздуха на 1 м3 очищаемой сточной воды, м3/м3,

здесь: z - удельный расход кислорода на снятие 1 мг БПКполн, z = 0,9 мг/мг;

k1 - коэффициент, учитывающий тип аэратора, k1 = 0,75;

k2 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, k2 = 2,52;

n2 - коэффициент качества воды, n2 = 0,85;

С - средняя концентрация кислорода в аэротенке, С = 2 мг/л.

Интенсивность аэрации, м3/(м2•ч),

Расход воздуха на аэрацию одной секции аэротенка, м3/ч,

при чем, (f/F) - отношение площади аэрации к площади секции аэротенка, (f/F) = 0,75 .

Расход воздуха на аэрацию аэротенка, м3/ч,

Общий расход воздуха на аэрацию аэротенков, м3/ч,

Диаметр общего воздуховода, м,

где, vв - скорость движения воздуха в воздуховоде, vв = 5 м/с.

Принимаем Dв = 0,75 м.

Диаметр воздуховода, подающего воздух к аэротенку, м,

Принимаем Dв.а. = 0,9 м.

Диаметр воздуховода, подающего воздух к секциям аэротенка, м,

Принимаем Dв.а. = 0,65 м.

Количество воздушных стояков и аэраторов в секции аэротенка, шт.,

здесь, lв.ст. - расчетное расстояние между воздушными стояками, lв.ст. = 25 м.

Принимаем nв.ст. = nа = 4 шт.

Фактическое расстояние между воздушными стояками, м,

Диаметр воздушных стояков и аэраторов, м,

Принимаем Dв.ст. = dа = 0,35 м.

Длина аэратора, м, 

Принимаем lа = 15,75 м.

Площадь одного выходного отверстия в аэраторе, м2,

при чем, dо - диаметр выходных отверстий, dо = 0,004 м.

Суммарная площадь выходных отверстий аэратора, м2,

где, vо - скорость выхода воздушной струи из аэратора, vо = 8 м/с.

Количество выходных отверстий в аэраторе, шт.,

Принимаем nо = 3969 шт.

Количество рядов выходных отверстий в аэраторе, шт.,

Принимаем nо.р. = 69 шт.

Расстояние между центрами выходных отверстий в каждом ряду, м,



7. Разработка технологической схемы обработки осадков сточных вод

Осадок от городских сточных вод из песколовок представляется минеральными веществами (в основном песком) с включением сравнительно небольшого количества органических веществ. Поэтому для предотвращения загнивания такого осадка достаточно применить его отмывку, для снижения влажности целесообразно использовать, минуя стадию гравитационного уплотнения (ввиду небольших количеств осадка, высокой водоотдающей способности, удобства транспортирования и большой разницы удельных весов частиц песка и воды), механическое обезвоживание на центрифугах. В результате такой обработки будем иметь практически чистый песок (с незначительным содержанием органических примесей), но с достаточно высокой влажностью и значительной бактериальной загрязненностью. Учитывая это обстоятельство целесообразно в качестве следующего этапа обработки осадка использовать термическую сушку. что позволит одновременно снизить его влажность и провести обеззараживание. Высушенный осадок может быть использован для нужд очистных сооружений (восстановление обваловок, посыпка проездов и дорожек в зимнее время и др.), а избыточное количество - в дорожном строительстве.

Осадок из первичных отстойников и избыточный активный ил из вторичных отстойников можно охарактеризовать как в основном состоящий из органических веществ с незначительным количеством минеральных веществ и высокой бактериальной загрязненностью. Поэтому технология его обработки должна включать в себя процессы по снижению влажности, стабилизации и обеззараживанию. В качестве предварительной обработки представляется в данном случае применять гравитационное уплотнение. Это позволит отказаться от накопителей осадка из первичных отстойников (неравномерное поступление этого осадка), что требуется при флотационном уплотнении рассматриваемой смеси. Далее, т. к. производительность очистных сооружений превышает 100 тыс. м3/сут, экономически оправдано применить анаэробное сбраживание. Уплотненный и сброженный осадок необходимо подвергнуть механическому обезвоживанию. Для чего используем процесс центрифугирования (процесс фильтр-прессования в данном случае не применим, т.к. имеем дело с заиливающим осадком, а процесс вукуум-фильтрования - требует высоких эксплуатационных затрат, кроме того, перед обезвоживанием осадка методом фильтрования его следует предварительно промывать). С целью снижения загрязненности фугата и улучшения водоотдачи осадка перед центрифугированием подвергнем его обработке коагулянтами. После обезвоживания предусмотрим термическую сушку (следовательно, анаэробное сбраживание следует проводить в мезофильных условиях), а затем - сжигание осадка. Золу, образовавшуюся в результате сжигания осадка, можно использовать в качестве присадок и наполнителей при производстве железо-бетонных изделий для дорожного и промышленного строительства.

В качестве резервных к сооружениям механического обезвоживания осадков предусматриваются иловые площадки.



8. Описание работы технологических схем очистки сточных вод и обработки осадка

Смешанная сточная вода от рассматриваемых объектов канализования предварительно очищается то крупных примесей, способных нарушить работу очистных сооружений. Это осуществляется с помощью решеток с отдельностоящими дробилками (коминуторами). Задержанные примеси извлекаются из воды, измельчаются до размеров, не превышающих прозоров между стержнями решеток и возвращаются обратно в сток перед названными сооружениями.

Затем сточная вода поступает в аэрируемые песколовки для очистки от тяжелых нерастворенных примесей. В этих сооружениях концентрация взвешенных веществ снижается на 40 % при глубине очистки 201,13 мг/л.

Предварительно обработанный сток подается в контактные усреднители с пневматической системой перемешивания. Здесь обеспечивается полное усреднение сточной воды как по расходам так и по концентрациям загрязняющих веществ, так как период усреднения составляет 24 часа.

Усредненный сток для очистки от взвешенных веществ подвергается отстаиванию в первичных радиальных отстойниках. Степень очистки по названному показателю принята равной 68 % при глубина очистки - 64,36 мг/л. Кроме того, в этих сооружениях происходит снижение величины БПКполн смешанной сточной воды на 25 % при глубине очистки - 121,55 мг/л.

Далее предусматривается биологическая очистка отстоенной воды в аэротенках-вытеснителях. Очищаемая сточная вода смешивается с активным илом и подается к аэротенку по каналу, затем поступает в секционные каналы, из которых так же по каналам поступает в коридоры. Обработанная вода собирается водосборными лотками и отводится по каналу и трубопроводу во вторичные отстойники. В результате применения такой технологии эффективность очистки сточной воды от органических веществ (по БПКполн) составит 91,77 % при глубине очистки - 10 мг/л, от взвешенных веществ - 68,92 % при глубине очистки 20 мг/л, а по Coli-индексу - 90 % при глубине очистки 1,89•1011 шт/л.

Для доочистки сточной воды от органических и взвешенных веществ применяется гидроавтоматический фильтр с плавающей загрузкой из вспененного полистирола марки АФПЗ. Это позволяет снизить концентрацию взвешенных веществ летом на 46,8 % при глубине очистки 10,63 мг/л, а зимой - концентрацию взвешенных веществ на 48,7 при глубине очистки 10,25 мг/л. величину БПКполн летом - на 70,4 % при глубине очистки 2,96 мг/л, а зимой - на 70,2 % при глубине очистки 2,98 мг/л.

Coli-индекс - на 90 % при глубине очистки 1,89• шт/л. Кроме того, концентрация растворенного кислорода повысится на 226 % при глубине очистки 3 мг/л.

Для обеззараживания сточной воды применяется ее обработка раствором гипохлорита натрия. Степень обеззараживания составит 99,99 % по Coli-индексу при глубине очистки 1000 шт/л.

Снижение температуры сточной воды в зимний период обеспечивается за счет ее охлаждения в брызгальных бассейнах. Степень очистки по этому показателю составит 63,79 % при глубине очистки 8,19 0С. Также специфика работы названных сооружений позволит увеличить концентрацию растворенного кислорода на 50 % при глубине очистки 4,14 мг/л.

Аэрирование сточной воды в зимний период осуществляется с использованием водосливов-аэраторов в виде тонкой зубчатой стенки. Концентрация растворенного кислорода повысится на 33,33 % при глубине очистки 6 мг/л.

В результате применения описанной выше технологии очистки смешанной сточной воды в данных условиях отведения обеспечиваются требования к выпуску ее в водный объект.

Осадок из песколовок подвергается отмывке в резервуарах. Сжиженный осадок от одной песколовки в объеме подается в названные резервуары. В них же подается промывочная вода, в качестве которой используется очищенная сточная вода забираемая после однослойных фильтров. Отмываемый осадок перемешивается пневматическим способом. После отмывки осадок подвергается гравитационному уплотнению в указанных выше резервуарах. От установки при отмывке осадка от одной песколовки отводится промывная и смывная вода.

Отмытый и уплотненный осадок подается для механического обезвоживания на осадительную центрифугу марки ОГШ-321к-2..

Кек подвергается термической сушке в барабанной сушилке марки СБ 1-4. Этот осадок складируется и по мере надобности расходуется на нужды очистной станции (восстановление обваловки сооружений, посыпка дорожек и проездов в зимнее время и др.).

Осадок из первичных отстойников и избыточный активный ил смешиваются и обрабатываются совместно.

Первый этап обработки указанной смеси - гравитационное уплотнение в радиальных уплотнителях.

Затем названная смесь подвергается анаэробному сбраживанию в метантенках. Выделяющийся в процессе сбраживания газ используется как добавка к основному топливу в сушилках и печах по сжиганию осадка.

Сброженная смесь перед механическим обезвоживанием подвергается коагулированию. В качестве коагулянта используется раствор хлорного железа.

Механическое обезвоживание скоагулированной смеси осуществляется на осадительных центрифугах марки ОГШ-631к-2.

В качестве резервных сооружений к блоку механического обезвоживания предусмотрены иловые площадки.

Обезвоженная смесь подвергается термической сушка в сушилках со встречными струями марки СВС 1,4-2,2.

Сжигание высушенной смеси осуществляется в печах с кипящим слоем КС проекта Союзводоканалпроекта.

Золу от сжигания смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила предлагается использовать в качестве присадок и наполнителей при производстве железо-бетонных изделий для промышленного и дорожного строительства.

Размещено на Allbest.ru