Проектирование сооружений очистки городских сточных вод на возвышенной местности

Сооружения очистки (ЧБ и цвет).dwg

Условные обозначения трубопроводов
Аксонометрическая схема
Контрольное задание
Канализационная насосная станция
План КНС на отметке -6
План КНС на отметке -4
Ген. план очисных сооружений и профиль по движению воды
Экспликация сооружений: 1 - приемная камера 2 - решетки в здании 3 - камера переключения 4 - песколовки 5 - песковые площадки 6 - водоизмерительный лоток Вентури 7 - горизонтальный отстойник первичный 8 - аэротенк 9 - рспределительная чаша 10 - вторичный отстойник 11 - колодец забор технической воды 12 - смеситель "лоток Паршаля" 13 - контактный резервуар Экспликация зданий: 1 - КПП 2 - здание решеток 3 - гараж 4 - котельная 5 - административно-бытовой корпус 6 - трансформаторная 7 - насосная станция 8 - воздуходувная 9 - цех механического обезвоживания осадка 10 - хлораторная
Профиль по движению воды
приемная камера 2000*2300*2000
лоток общего потока СВ В*Н=600*560 (НВ=0
Натурная отметка земли
Проектная отметка земли
лоток общего потока СВ В*Н=900*300 (НВ=0
первичный горизонтальный отстойник h=0
лоток перед отстойником СВ В*Н=400*330 (НВ=0
лоток перед одной решеткой h=0.07м
лоток от одной решетки
лоток перед одной песколовкой В*Н=500*400 (НВ=0
лоток В*Н=900*380 (НВ=0
вторичный горизонтальный отстойник h=0
контактный резервуар L=18м
Экспликация линий канализации: В1 - вода питьевого качества В3 - трубопроводы технической воды К1 - самотечные трубопроводы хозяйственно-фекальной канализации К1Н - напорные трубопроводы хоз.-фек. канализации К32Н - песковая пульпа
отводимая из песколовок на песковые площадки К33 - дренажные воды
отводимые самотеком на насосную станцию К33Н - напорная линия дренажных вод из НС в приемную камеру К34 - сырой осадок из первичных отстойников К35 - плавающие примеси из первичного отстойника К36 - активный ил
отделяемый во вторичном отстойнике К38 - осадок из приемного отделения контактного резервуара К38Н - напорная линия осадка
ведущая в приемное отделение 02 - пневматический трубопровод озоно-воздушной сети ЦАИ - напорный трубопровод подачи циркуляционного активного ила Cl - линия подачи хлорной воды в контактный резервуар
ведущая в приемное отделение 02 - пневматический трубопровод озоно-воздушной сети ЦАИ - напорный трубопровод подачи циркуляционного активного ила Cl - линия подачи хлорной воды в контактный резервуар"

ПЗ к сооружения очистки.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет: Строительный
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту
на тему: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ ОЧИСТКИ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД НА ВОЗВЫШЕННОЙ МЕСТНОСТИ»
Исходные данные приведены в каждом разделе согласно требованиям
Определение расчетных расходов и концентраций . .. 3
Расчет сооружений механической очистки . 6
Расчет сооружений биологической очистки .. 10
Расчет блока обеззараживания 17
Список использованной литературы 19
Генплан очистной станции в М1:1000
Профиль по движению сточных вод Мгор1:1000 Мверт1:100
Определение расчетных расходов и концентраций городских сточных вод
Определение расчетных расходов городских сочных вод
Суточный расход городских сточных вод Qсут (м3сут):
Qсут = Qcit = (Qбыт + Qпп) где
- Qпп - суточный расход производственных сточных вод от предприятий (м3сут) принимается по заданию;
- Qбыт - суточный расход бытовых вод от жилых кварталов (м3сут):
Qбыт = (qж* Nфакт) 1000 = (260*50000)1000 =13000 м3сут где
- Nфакт - фактическое количество жителей в населенном пункте (чел);
- qж норма водоотведения (лсут*чел).
Qсут = Qcit = 13000+4000=17000 м3сут
Средний часовой расход городских сточных вод (м3час):
Qчас.сред = Qсут 24 = 1700024 = 70833 м3сут = 19676 лсек
Максимальный часовой расход городских сточных вод (м3час):
Qчас.max = Qчас.сред * Кобщ.max= 70833 * 16 = 113333 м3час где
- Кобщ.max – максимальный коэффициент неравномерности водоотведения. Кобщmax принимается по СП[1] в зависимости от среднего расхода сточных вод qсред (лсек) при 5%-ной обеспеченности.
Минимальный часовой расход городских сточных вод (м3час):
Qчас.min = Qчас.сред * Кобщ.min = 70833 * 059 = 41791 м3час где
- Кобщ.min – максимальный коэффициент неравномерности водоотведения. Кобщ.min принимается по СП[1] в зависимости от среднего расхода сточных вод qсред (лсек) при 5%-ной обеспеченности.
Определение концентраций городских сточных вод
Концентрации загрязнений в бытовых водах поступающих на очистку Сбыт (мгл):
Сбыт = (a*1000)qж (мгл) где
- а (гчел*сут)- количество данного загрязняющего вещества поступающего в сутки от каждого жителя принимается согласно табл. 19 СП[1].
Таблица 1. Концентрации бытовых сточных вод
Концентрация в бытовых
БПК5 неосветленной жидкости
БПК20 неосветленной жидкости
Азот аммонийных солей N –NH4+
Азот органический Nорг=Nобщ – (N –NH4+)
Фосфор фосфатов Р-Р04
Концентрации загрязнений в городских сточных водах Сcit:
Ccit. = (Сбыт*Qбыт+Спп*Qпп)(Qбыт+Qпп) где
- Qбыт и Qпп (м3сут) - суточные расходы соответственно бытовых и производственных сточных вод.
Таблица 2. Концентрации городских сточных вод
Концентрация в городских
Определение эквивалентного числа жителей (ЭЧЖ)
Определение эквивалентного числа жителей по основным загрязняющим компонентам:
ЭЧЖ = Nфакт + Nпп где
- Nфакт – фактическое население города (человек);
- Nпп показывает какому количеству жителей эквивалентны промышленные предприятия по данному виду загрязнений:
Nпп = Спп * Qпп а (чел)
Таблица 3. Эквивалентное число жителей
Показатель по которому определяются
БПК5 неосветленной жидкости (БПК20:12)
Определение концентраций загрязняющих веществ в осветленной жидкости
Концентрации загрязняющих веществ в осветленной жидкости Свзв.освет(мгл):
Свзв. Освет. = Сcit. взв * (100% – Э) 100 % где
- Э - эффект очистки в первичных отстойниках %;
- Сcit.взв - концентрация взвешенных веществ в городских сточных водах.
Свзв. Освет. = 26176 * (100% - 54%) 100% = 12041 мгл.
БПК20освет = 12*(60-035Э)*ЭЧЖБПК Qсут где
- ЭЧЖБПК – эквивалентное число жителей определенное по показателю БПК20 неосветленной жидкости.
БПК20освет = 12*(60-035*54) * 61 112 17 000 = 1773 мгл.
Концентрации всех соединений азота и фосфора после механической очистки не изменяются.
Расчет сооружений механической очистки
Задание: выбрать оборудование и сооружения для механической очистки городских сточных вод.
- производительность очистной станции Qсут = 17 000 м3сут;
- максимальный часовой расход сточных вод qmax = 1 13333 м3час = 31481 лсек
- минимальный приток qm
- концентрация взвешенных веществ в поступающих сточных водах (в приемной камере очистных сооружений) Сcitвзв= Сenвзв = 26176 мгл.
- эквивалентное число жителей рассчитанное по взвешенным веществам ЭЧЖвзв = 68462 чел.
Выбор оборудования для извлечения крупного мусора
По максимальному часовому расходу сточных вод qmax = 1 13333 (м3час) выбраны решетки РМБ ТП 126: три рабочие и одна резервная.
- Производительность – 380 м3час;
- Размер прозоров решетки – 3мм;
- Способ снятия уловленного мусора с фильтрующего полотна - латунным ножом прилегающим к барабану решетки под острым углом;
- Давление воды внутри барабана – 02-04 мПа;
- Размеры камеры решеток – 780*1200 мм;
- Для сточных вод с рН = 65÷85.
РМБ ТП 126 - решетка с барабаном из трехгранного профиля предназначена для извлечения из производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод средних и мелких отбросов с последующей их выгрузкой на транспортирующее устройство или в мусоросборник. Подключается непосредственно к трубе подачи сточных вод.
Для извлечения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей на очистных станциях многих городов традиционно применяются песколовки горизонтальные с прямолинейным или круговым движением воды.
По производительности очистной станции Qсут = 17 000 м3сут выбрана горизонтальная песколовка с круговым движением воды (см. рис.) состоящая из двух отделений диаметром D = 6 000 мм каждое с шириной кольцевого желоба В = 1 400 мм. Расстояние между центрами отделений равно 10 000 мм ширина лотков для впуска и выпуска воды - 900 мм. При необходимости предусматривается оборудование для отмывки уловленного песка от органических примесей.
Размер площадок для обезвоживания извлеченного песка Fп (м2):
- Р – количество песка задерживаемого в песколовках приходящееся на 1 жителя в сутки; при раздельной системе канализации Р = 002 лсут*чел;
- ЭЧЖвзв – эквивалентное число жителей рассчитанное по взвешенным веществам; по заданию ЭЧЖвзв = 68 462 чел;
- 365 – количество дней в году;
- qп - нормативная годовая нагрузка на песковые площадки; по СП [1] qп = 3 м3м2*год.
Необходимая площадь Fп = 16659 (м2). Принимается 5 песковых карт с размерами (6м х 6м) каждая.
Расчет первичных отстойников
Для извлечения из сточных вод нерастворенных органических примесей применяются первичные отстойники горизонтального вертикального или радиального типа. Количество первичных отстойников в составе очистной станции принимается не менее двух; все сооружения являются рабочими.
С учетом того что содержание взвешенных веществ в сточных водах поступающих на биологическую очистку Сexвзв не должно превышать 150 мгл назначается эффект осветления в отстойниках Э% = 50 %. По расходу qmax = 1 13333 м3час проверим горизонтальный тип отстойников размерами 24*6м с глубиной отстаивания 315м.
Гидравлическая крупность частиц задерживающаяся в данном типовом отстойнике:
Производительность одного горизонтального отстойника:
- Кset - коэффициент использования объема отстойника для горизонтального = 05;
- uo - гидравлическая крупность взвешенных частиц задерживаемых в отстойнике;
- tb - турбулентная составляющая скорости осаждения tb = 0–005 ммсек в зависимости от скорости воды в отстойнике.
Необходимое количество отстойников n шт:
n = qmax qset = 1 13333 88906 = 127 = 2 шт.
При увеличении расчетного объема отстойника в 13 раза n:
n = 13 * qmax qset = 13 * 1 13333 88906 = 166 = 2 шт.
Примем два отстойника и обратным расчетом уточним фактический эффект осветления:
qset = 13 * 1 13333 2 = 73666 (м3час)
Фактическое значение гидравлической крупности задерживаемых частиц:
По табл.30 [3] соответствует эффекту осветления - Э = 54%.
Фактическая концентрация взвешенных веществ в осветленной воде составит:
Сexвзв = Сenвзв * (100% - 54%) 100% =
= 26176 * (100 – 54) 100 = 12041 мгл что не превышает 150 мгл.
Количество осадка выделяемого при первичном отстаивании:
- qw – расход сточных вод в час максимального притока qma
- Рmud – влажность осадка в отстойнике;
- gmud – плотность осадка выделенного в отстойниках.
Интервал времени между выгрузками осадка tвыгр сут:
tвыгр = Wmud * n Qmud где
- Wmud – объем зоны накопления осадка (конической части) типового отстойника.
tвыгр = 51 * 2 48059 = 212 ~ 2 сут.
Данный интервал времени позволяет избежать загнивания и чрезмерного уплотнения субстрата.
Расчет сооружений биологической очистки
Задание: произвести расчет в соответствии с требованиями СП[1] критериев необходимых в применении биологической очистки.
- расход сточных вод Qсут = 17 000 м3сут Qчассред = 70833 м3час Qчасma
- БПК осветленных сточных вод подаваемых в сооружение
- БПК сточных вод требуемая при сбросе в водоем
- исходная концентрация соединений азота:
в составе органических соединений (Nорг)en = 735 мгл
в виде иона аммония = 3088 мгл;
ΣNen = (Nорг)en + = 3823 мгл;
- ПДК аммонийного азота на выпуске в водоем e
- исходная концентрация азота нитритов и нитратов: en = 0 en = 0;
- ПДК азота нитратов на выпуске сточных вод в водоем e
- ПДК азота нитритов на выпуске сточных вод в водоем e
- активная реакция очищаемых сточных вод pH = 7.8;
- соединения ингибирующие биоокисление в сточных водах отсутствуют;
- среднезимняя температура очищаемых сточных вод Т°зим = 15 °С;
- среднелетняя температура очищаемых сточных вод Т°лет = 18 °С.
Расчет аэробной зоны (аэротенка-нитрификатора)
При очистке городских сточных вод до концентраций: БПК=5-7мгл аммонийного азота = 2 мгл константы процесса принимаются по справочному пособию [5]:
- максимальная скорость окисления ;
- константа характеризующая свойства органических загрязняющих веществ ;
- константа характеризующая влияние кислорода ;
- коэффициент ингибирования активного ила продуктами распада ;
Удельная скорость роста микроорганизмов-нитрификаторов mi:
- - максимальная скорость роста нитрифицирующих микроорганизмов=177 сут-1;
- КpH – коэффициент учитывающий влияние pH на процесс окисления = 08;
- КТ – коэффициент учитывающий влияние температуры сточных вод на процесс окисления = 056;
- Кс – коэффициент учитывающий влияние токсинов = 1;
- - коэффициент учитывающий влияние концентрации растворенного кислорода: ;
- множитель учитывает требуемую концентрацию аммонийного азота в очищенной жидкости Кп = 25 мгл.
Это значит что количество нитрифицирующего ила ежесуточно увеличивается на 29%.
Минимальный допустимый возраст ила (сут):
Параметр «возраст ила» показывает за какое время ил в системе полностью обновится.
Удельная скорость окисления органических веществ в аэротенке-нитрификаторе:
- - энергетический физиологический коэффициент; для городских сточных вод = 37
- Кр - физиологический коэффициент роста микроорганизмов активного ила= 864
Зная находим - концентрацию беззольной части углеродокисляющего активного ила при заданной Lex= 6 мгл:
Продолжительность обработки сточных вод в аэротенке-нитрификаторе:
Объем аэротенка-нитрификатора:
Концентрация нитрифицирующего ила в иловой смеси :
- - концентрация нитрифицирующего ила “стандартная” = 00234;
- – снижение концентрации аммонийного азота = 3823 + 2 = 4023 мгл;
- ta tair = 2496 час.
Общая концентрация беззольного вещества ила в иловой смеси:
Доза ила по сухому веществу:
При зольности S=035 доза ила по сухому веществу составит: a = 147 (1-035) = 226 гл.
Удельный прирост активного ила:
Суточное количество избыточного ила:
Удельный расход воздуха подаваемого в аэротенк-нитрификатор:
- - соответственно начальная и конечная концентрации аммонийного азота в сточных водах очищаемых в аэробной зоне;
- qo - удельный расход кислорода воздуха мг на 1 мг снятой БПК = 11;
- K1 - коэффициент учитывающий тип аэратора принимается в зависимости от соотношения площади аэрируемой зоны (площади покрытой аэраторами) faz и площади аэробной зоны fat по таблице 42 СНиП[1]. Для предварительного расчета можно принять fazfat=02; тогда K1 = 168;
- К2 - коэффициент зависящий от глубины погружения аэраторов ha принимается по таблице 43 СНиП[1]. Аэраторы размещаются примерно на 03 м выше дна аэротенка значит при глубине аэротенка f Н = 4.4м ha = Н - 03 = 4.4–03 = 4.1; тогда K2 = 256;
- Кт - коэффициент учитывающий температуру сточных вод определяется по формуле:
KT = 1+0.02(Tолет - 20о)=1+0.02(18о-20о) = 096;
- К3 - коэффициент качества воды принимаемый для городских сточных вод равным 085;
- Са - растворимость кислорода воздуха в воде определяемая по формуле:
Са=(1+hа206)*Ст = (1+4.1206)*94 = 112 мгл.
- Со - средняя концентрация кислорода в аэротенке; в предварительном расчете допускается принимать 2 мгл.
Необходимый расход воздуха составляет:
Минимальная допустимая степень рециркуляции активного ила Ri:
- a – доза ила по сухому веществу = 226 гл;
- – иловый индекс в аэротенках-нитрификаторах составляет не менее 150 см3г;
Оптимальная (минимальная допустимая) степень рециркуляции водно-иловой смеси с учетом рециркуляции ила (Rwi+Ri):
- ΣNen – общее количество азота в поступающих сточных водах (мгл): в виде иона аммония (NH4+)en и в составе Nорг; ΣNen= 3088+735 = 3823 мгл; ΣNen=
- ΣNe принимается по заданию: аммонийный азот – 2 мгл; нитриты- 1мгл; нитраты -10 мгл; ΣNex = 13 мгл.
Так как идеальную работу аноксидной зоны очень трудно обеспечить технически то полученное теоретическим путем значение Rwi необходимо искусственно увеличить в большую сторону до ближайшего целого числа Rwi = 2.
Таблица 4. Основные параметры работы аэрационной системы
Возраст ила в системе
Удельная скорость окисления органических веществ
Продолжительность аэрации
Доза ила по сухому веществу
Степень рециркуляции активного ила
Степень рециркуляции водно-иловой смеси
Суточное количество избыточного ила
Расчет аноксидной зоны (денитрификатора)
Удельная скорость денитрификации pdn мгг*ч
Продолжительность обработки сточных вод в денитрификаторе:
- []endn = - = 3823 – 2 = 3623 мгл;
- S – зольность ила S=035.
Объем денитрификатора:
Определение объема анаэробной зоны и общего объема сооружения
Распределение общего времени tобщ обработки сточных вод:
tобщ = tai+ tanoxid + tanair где
- так как приняли что ta
- на tanair зону приходится = (1 – 07 – 015) * tобщ = 54 час.
Объемы отдельных зон и общий объем сооружения:
- W - объем зоны (м3);
- Q - расчетный средний часовой расход сточных вод Qчассред = 70833 (м3час);
- t – продолжительность обработки сточных вод в соответствующей зоне час.
W аэробная = 70833 * 2496 = 1767992 м3;
W анаэробная = 70833 * 55 = 389582 м3;
W аноксидная = 70833 * 54 = 382498 м3;
W общ. Об. Соор. = 2540072 м3;
По приложению [7] примем две секции типового трехкоридорного аэротенка общим объемом 256608 м3 длиной 108 м глубиной 44 м с шириной коридора 9 м.
Расчет вторичных отстойников
- максимальный часовой расход очищаемых сточных вод Qчасma
- концентрация взвешенных веществ в осветленной воде (вынос ила из вторичных отстойников) принимается не менее 10мгл; at = 10 мгл;
- доза ила по сухому веществу в аэротенке; из расчета аэротенка-нитрификатора а = 2.26 гл;
- иловый индекс принимается как и при расчете аэротенка-нитрификатора J
- в схеме работают первичные отстойники горизонтального типа размерами 24*6м с глубиной отстаивания 315м. Коэффициент использования объёма зоны отстаивания для горизонтальных отстойников по СП [1] Кsеs = 05.
Принимаются вторичные отстойники по типу первичных: горизонтальные размерами 24*6 м.
Гидравлическая нагрузка на единицу площади зеркала воды сооружений:
Необходимая общая площадь зеркала воды вторичных отстойников:
Fобщ = Qчасmax qssa = 113333 138 = 82125 м2
Требуемое количество отстойников:
N = Fобщ f = 82125 144 = 5.703 » 6
где: f – площадь зеркала воды одного отстойника м2.
Расчет блока обеззараживания
- расход сточных вод Qсут = 17 000 м3сут;
- Qчассред = 70833 м3час;
- Qчасmax = 1 13333 м3час.
Расчет хлораторной установки
Расход хлора в час максимального притока QС1час:
QС1 час = ДС1 * Qчасmax 1000
- ДС1 в соответствии со СП[1] принимается доза хлора для дезинфекции биологически очищенных сточных вод ДС1=3 гм3.
QС1 час = 3 * 113333 1000 = 339 (кгч)
Расход хлора в сутки QС1сут:
QС1сут = ДС1 * Qсут 1000 = 3 * 17000 1000 =51 (кгсут)
Содержание активного хлора в товарном продукте – растворе гипохлорита натрия – составляет 20% или 200 гл (200 кгм3).
находим что для покрытия суточной потребности станции в хлоре необходимо 0255 м3 (90 л) товарного раствора NaOCl.
Для хранения 20%-ного раствора гипохлорита натрия приняты растворные баки (2 рабочих и 1 резервный) объемом 015м3 (150л) каждый.
Далее определяется необходимый объем расходных баков для хранения рабочего – 25%-ного (25 кгм3) раствора NaOCl.
находим что необходимо 204 м3 (2040 л) рабочего (25%-ного) раствора NaOCl в сутки. Принимаются две рабочие емкости объемом 11 м3 каждая.
По производительности станции Qсут= 17 000 м3сут принимается смеситель типа «лоток Паршаля» со следующими параметрами :
Пропускная способность
Ширина подвод. лотка
Общая длина смесителя
Расчет контактных резервуаров
Требуемый общий объем контактного резервуара Wкр:
Wкр = Qчасmax * tн 60 = 113333* 05 = 56667 м3 где
- tн нормативная продолжительность контакта по СП[1] tн=05часа.
Приняты две секции контактного резервуара длиной 18м шириной 6м каждая глубиной 28м. Фактический общий объем принятой конструкции Wфкр = 6048 м3.
Фактическая продолжительность контакта воды с хлором в час максимального притока tф:
tф = Wфкр Qчасmax = 6048 113333 = 053
Продолжительность контакта сточных вод с хлором превышает 05 часа что соответствует требованиям СП[1].
СП 32.13330.2012 Канализация. Наружные сети и сооружения: Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85.введения 1.01.2013.
СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения – М.: Стройиздат 1986.
Бартова Л.В. Расчет аэротенков с циркуляцией водно-иловой смеси по методике проектирования прямоточных систем аэрации Естественные и технические науки. 2015. №11(89) М.: Изд-во «Спутник+» С.576-581
Проектирование сооружений для очистки сточных вод. Справочное пособие к СНиП 2.04.03-85 М.: Стройиздат 1990.
Таблицы для гидравлического расчета участков канализации с большими уклонами: справочное пособие к практическим занятиям по дисциплине «Водоотведение и очистка сточных вод» Сост. Кетов К.Д. Бартова Л.В.; Перм. нац. исслед. политехн.ун-т Пермь 2016. 32с.
Бартова Л.В. Водоотведение. Практические расчеты: учеб.-метод.пособие (электронная версия) Изд-во ПНИПУ Пермь 2018 – 288 с .
Приложение 1. Рельеф местности
Приложение 2. Схема очистки городских сточных вод