Канализационные очистные сооружения в г.Оренбург

Титульник.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Водоотведение и очистка сточных вод. Очистные сооружения» на тему:
«Водоотведение и очистка сточных вод г. Оренбург»

ОТВЕДЕНИЕ ПЗ.docx

Расчетные данные для проектирования 4
Состав сточных вод и расчет необходимой степени очистки 5
1 Определение объемов сточных вод 5
1.1 Определение бытовых расходов 5
1.2 Определение расходов для предприятия 5
2 Определение средних концентраций загрязнений общего стока 7
3 Определение приведенного числа жителей 8
4 Расчет разбавления в реке 8
5 Расчет необходимой степени очистки 10
5.1 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам 10
5.2 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по растворенному в воде водоема кислороду 11
5.2 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПК 12
6 Выбор методов очистки и состава очистных сооружений 12
Механическая очистка сточных вод 13
2.1 Расчет решеток с механизированной и ручной очисткой 14
3 Расчет песколовок 19
3.1 Расчет горизонтальных песколовок с прямолинейным движением воды 20
3.2 Расчет песковых площадок 23
4 Первичные отстойники 24
4.1Расчет первичных радиальных отстойников 24
5 Расчет вторичных отстойников 27
5.1 Расчет вторичных радиальных отстойников 28
Биологическая очистка 30
1 Проектирование аэротенков-смесителей 31
2 Расчет системы аэрации аэротенка 34
Обеззараживание очищенных сточных вод 36
Сооружения обработки осадка 37
1 Расчет илоуплотнителей 38
2 Расчет метантенков 40
3 Расчет иловых площадок 45
Список литературы 46
Целью данного курсового проекта является проектирование очистных сооружений для микрорайона г.Оренбург с численностью населения 360000чел и нормой водоотведения 280 лсут на человека.
Очистные сооружения сточных вод предназначены для очистки бытовых и предварительно-очищенных производственных стоков до нормативов позволяющих организовывать сброс в водоём или на рельеф (в данном проекте в водоем).
Под бытовыми стоками понимаются фекальные стоки содержащие помимо органических загрязнений и взвешенных веществ некоторое количество моющих средств (ПАВ) нефтепродуктов соединений азота и фосфора и некоторых других специфических загрязнений.
В зависимости от производительности очистные сооружения условно делятся на индивидуальные и коммунальные – поселковые (производительностью до 1000 куб.мсут) и городские (свыше 1000 куб.мсут).
Очистные сооружения предусматривают последовательное проведение процессов механической и полной биологической очистки при последующем дренаже в грунт а также глубокую доочистку и обеззараживание при сбросе в водоем или на рельеф. Осадки образующиеся в процессе очистки воды также подвергаются обработке.
РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Проектируются очистные сооружения для микрорайона г.Оренбург
)численность населения 360000чел;
)норма водоотведения 280 лсут на человека;
)вид промышленного предприятия – завод органического синтеза;
) принимается - концентрация производственных вод по взвешенным веществам;
) принимается - концентрация производственных вод по БПКп;
)Длина реки по фарватеру 185м
)Расстояние от выпуска до расчетного створа по прямой – 148м
)Расход в реке Урал 95% обеспеченностью - 250 м3сек.
)Скорость реки – 18 мс
)Средняя глубина реки – 7м
СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД И РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ СТОЧНЫХ ВОД
1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЫТОВЫХ РАСХОДОВ
Норма водопотребления 280 лсут на 1 человека. Численность населения 360000 человек. Находим средний суточный расход:
где q- норма водоотведения в лсут на человека; N – число жителей.
1.2ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ОТ ПРЕДПРИЯТИЯ
Действующее на территории микрорайона предприятие – завод органического синтеза и микробиологической промышленности. Завод работает в две смены. Число рабочих работающих в первую смену – 100 (60 чел. - холодные цеха; 40 – горячие цеха) во вторую – 70 (50 чел – холодные цеха; 20 – горячие цеха).
Нужды на производственный процесс на промышленном предприятии Q = 4000
Хозяйственно-бытовые расходы на предприятии:
Расходы воды на нужды рабочих
Общий объем стоков с предприятия составит
Общий расход стоков приходящий на очистные сооружения
Максимальный и минимальный суточный расходы:
Средний часовой расход:
Максимальный часовой расход:
Средний секундный расход:
Максимальный секундный расход
Минимальный секундный расход
где - коэффициенты неравномерности расхода определяется по таблице 2 СНиПа 2.04.03-85 интерполяцией.
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОБЩЕГО СТОКА
Степень загрязнения сточной воды органическими веществами можно определить по количеству кислорода которое необходимо для окисления органических веществ с помощью аэробных микроорганизмов - минерализаторов. Это количество кислорода называется биохимической потребностью в кислороде (БПК) и выражается в мгл или в гм3.
Количество загрязнений находящихся в бытовых сточных водах по отдельным ингредиентам определяют по прил. 1. Зная норму водоотведения q лсут и количество загрязнений а приходящихся на 1 челсут вычисляется содержание их в единице объема сточных вод т.е. их концентрация в мгл:
Средняя концентрация общего стока по взвешенным веществам
где – концентрация взвешенных веществ бытовых сточных вод (- удельное содержание взвешенных веществ в 1 л стоков);
- концентрация взвешенных веществ производственных сточных вод принимаем для заводы органического синтеза;
- средний расход соответственно бытовых и производственных сточных вод лсутки
Средняя концентрация общего стока по БПК
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИВЕДЕННОГО ЧИСЛА ЖИТЕЛЕЙ
Приведенное число населения
где a – количество загрязнений вносимых 1 человеком в сточные воды
Эквивалентное число жителей по взвешенным веществам:
Эквивалентное число жителей по БПК:
Значит по взвешенным веществам приведенное население составит:
По БПКполн приведенное население составит:
4РАСЧЕТ РАЗБАВЛЕНИЯ В РЕКЕ
Q – расход в реке 95% обеспеченностью
Река Урал расход в реке Урал составляет 250 м3сек.
Расстояние от выпуска до расчетного створа по фарватеру – 185м
Расстояние от выпуска до расчетного створа по прямой – 148м
Скорость реки – 18 мс
Средняя глубина реки – 7м
Определение коэффициента проводят по методу Фролова – Родзиллера:
– расчетный расход сточной воды
где - коэффициент характеризующий гидрологические условия в реке
=1 (береговой выпуск) = 15 (русловой выпуск);
- коэффициент турбулентной диффузии определяется для равнинных рек по формуле Потапова:
Значит величина разбавления составит:
5 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ
5.1 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПО ВЗВЕШЕННЫМ ВЕЩЕСТВАМ
Предельно допустимое содержание взвешенных веществ m гм3 в спускаемых в водоем сточных водах определяют по формуле:
где: Р – допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод гм3; река Урал имеет культурно-бытовое назначение а также используется для централизованного и нецентрализованного водоснабжения значит р. Урал относится к источникам водоснабжения I типа и P = 025 гм3;
– коэффициент смешения;
Q – наименьший среднемесячный расход воды в водоеме 95%-ной обеспеченности м3с;
b – содержание взвешенных веществ в водоеме до спуска в него сточных вод гм3 р. Урал отнесем к умеренно-загрязненным источникам и примем содержание взвешенных веществ в водоисточнике до сброса сточных вод b = 6-16 гм3 для расчета примем b = 15 гм3
Степень необходимой очистки по взвешенным веществам может быть определена в %:
- содержание взвешенных веществ в сточных водах до очистки
5.2 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПО РАСТВОРЕННОМУ В ВОДЕ ВОДОЕМА КИСЛОРОДУ
В соответствии с правилами спуска сточных вод в воде водоема после смешения ее со сточной водой содержание растворенного кислорода должно быть не ниже 4 мгл а для рыбохозяйственных водоемов I вида – 6 мгл. Исходя из этого можно определить допустимую для данного водоема максимальную БПК спускаемых сточных вод.
Допустимая БПКполн сточных вод сбрасываемых в водоем исходя из условий минимального содержания растворённого кислорода выражается уравнением:
– степень смешения по вычисленным выше формулам ;
- расход воды в реке 250 м3с
- содержание растворенного кислорода в речной воде в умеренно-загрязненной воде 5-8 гм3 в зависимости от времени года примем ;
– БПК речной воды до места выпуска сточных вод 3 – 6 г примем г;
- минимальное содержание кислорода в воде примем
Необходимую степень очистки определяют в %:
где - БПКполн сточных вод поступающих на очистку гм3;
- допустимое содержание БПКполн сточных вод при выпуске в водоем гм3;
5.3 РАСЧЕТ НЕОХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПО БПКполн
Допустимая максимальная величина БПКполн сточных вод сбрасываемых в водоем определяется по формуле:
где: kст и kр – константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой (в расчетах можно принимать равными 01);
t – продолжительность пробега воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру
6 ВЫБОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ И СОСТАВА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Сточная вода из городской сети в первую очередь поступает в приемную камеру где происходит усреднение расхода сточных вод и количества содержащихся в них загрязнений. Далее вода проходит через решетки служащие для задержки крупных нерастворимых загрязнений органического и минерального происхождения. Задержанный мусор отводится механическим способом и перерабатывается решетками-дробилками после чего разбавляется очищенной сточной водой и направляется к песколовкам. В песколовках происходит осаждение твердых минеральных частиц (песка) которые затем перерабатываются обезвоживанием на песковых площадках. Из песколовок вода поступает на первичные радиальные отстойники осадок из которых (преимущественно состоящий из органики) поступает в метантенки.
Биологическая очистка воды производится в аэротенках-смесителях путем контакта очищаемой воды с активным илом. Активный ил в свою очередь периодически отмирает и выносится с очищенной водой. Для его улавливания применяют вторичные отстойники откуда необходимый объем ила поступает обратно в аэротенки а излишний ил отправляется в метантенки.
Рисунок 1 Схема канализационных очистных сооружений
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Резкие колебания расхода и количества загрязнений сточных вод затрудняют их очистку. Для усреднения расхода и количества загрязнений применяют приемную камеру расположенную в самой высокой точке. Типоразмер приемной камеры принимается в соответствии с табл. Приложение 2.
Максимальный размер камеры на расход 2000м3час:
А = 2000мм; В = 2300мм; Н = 2000мм; Н1 = 1600мм; h = 750мм; L = 1000мм;
Стандартного размера при расходе 641322 м3час нет проектируем приемную камеру для данного расхода самостоятельно:
Объем максимально возможной стандартной камеры
Разделив объем на расход получим приблизительное время нахождения воды в камере: .
Найдем объем камеры при расходе 641322 м3час:
Примем размеры камеры:
А = 3300мм; В = 3000мм; Н = 3000мм; Н1 = 2400мм; h = 750мм; L = 1000мм;
Для улавливания из сточных вод крупных нерастворенных загрязнений применяют решетки. Основным элементом решеток является рама с рядом металлических стержней расположенных параллельно друг другу и создающих плоскость с прозорами через которую процеживается вода.
Прозоры между решетками b = 16-19 мм. Стержни применяют прямоугольной прямоугольной с закругленной частью круглой и другой форм. Толщина стрежней обычно равна 6-10 мм. Для решеток новых конструкций отечественного и зарубежного производства толщина стержней (пластин) составляет 3-10 мм ширина прозоров 3-16 мм.
Решетки устанавливаются в расширенных каналах называемых камерами. Движение воды происходит самотеком. Решетки применяемые в данном проекте – неподвижные. Для удобства съема загрязнений решетки предпологается установить под углом к горизонту α = 70°.
2.1 РАСЧЕТ РЕШЕТОК С МЕХАНИЗИРОВАННОЙ И РУЧНОЙ ОЧИСТКОЙ
Расчет решеток начинается с подбора живого сечения подводящего канала перед камерой решетки. Каналы и лотки рассчитываются на максимальный секундный расход.
Скорость принимается равной 06-08 мсек.
По таблице Лукиных при для прямоугольных каналов:
скорость принимаем методом интерполяции
b = 1250мм – ширина канала;
Определяется общее число прозоров решетки n по формуле :
где – коэффициент учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями и равный 105 11;
b – ширина прозоров решетки принимаемая по приложению 2 (16мм = 0016м);
=08мс – скорость движения воды в прозорах.
Рассчитываем общую ширину решеток:
где - толщина стержней решетки по приложению
Примем решетку марки МГ 9Т размером ВхН=1000х1200.
Затем принимается число решеток N:
с числом прозоров в каждой .
По таблице принимаем число резервных решеток n = 1.
Рассчитывается и проверяется действительная скорость воды в прозорах решетки по формуле:
Действительная скорость входит в предел 08 – 1 мс. Значит конечное число решеток – 3 марка решеток МГ 9Т (рис.)
Рисунок 2 Решетки типа МГ: 1 - привод (электродвигатель с редуктором; 2 - приводная цепь; 3 - звездочки; 4 - тяговые цепи (2 шт.); 5 - граблины.
Потери напора в решетках (величина уступа в месте установки решетки) определяются по формуле:
где: – коэффициент местного сопротивления равный
– коэффициент зависящий от формы стержней (прямоугольная с закругленной лобовой частью);
– скорость движения воды в камере перед решеткой;
g – ускорение свободного падения;
р – коэффициент учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки; ориентировочно рекомендуется принимать р=3.
Высота камеры решеток определяется по формуле:
где: – глубина потока сточных вод в лотке (находим из наполнения - отношение глубины потока к ширине сечения ширина сечения лотка по приложению В=1м наполнение а= 151м ;
– высота бортов камеры принимается 03 м;
– суммарные сопротивления в решетке 012 м.
Длина камеры решетки определяется по формуле:
где: – длина при входе лотка в камеру определяется по формуле:
Где общая ширина решеток;
b – ширина лотка 1000 мм;
– угол расширения канала равный 200;
– длина камеры решетки в месте сужения при переходе ее в отводящий канал принимается равной
– длина расширенной части канала (камеры) определяется по формуле для вертикальных решеток:
Количество уловленных загрязнений определяется по формуле:
где: – удельное количество отбросов зависящее от ширины прозоров решетки по приложению л(годчел);
– приведенное количество жителей (360972 чел (по БПК) 360935 чел (по взв вещ).
Масса снимаемых отбросов за сутки равна:
где - 750 по СНиП 2.04.03-85.
Масса снимаемых отбросов в час равна:
где: К – коэффициент неравномерности поступления отбросов принимаемый равным 2.
Исходя из рассчитанной массы отбросов по приложению подбираем марку решетки-дробилки Д -3б (частота вращения 1450 обмин; масса 623 кг; мощность 22 кВт).Устанавливается 1 рабочая и 1 резервная молотковая решетка-дробилка марки Д-3б.
Далее определяется количество технической воды подводимой к дробилкам:
где 40 м3т – расход воды на тонну отбросов.
В качестве технической воды для разбавления задержанных на решетке отбросов может применяться очищенная сточная вода.
Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки. Выделение песка в них происходит под действием силы тяжести.
По направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние на тангенциальные и аэрируемые. Тип песколовки определяется в зависимости от расхода сточных вод. В данном проекте уместно применить как горизонтальную так и аэрируемую песколовку (расход 104848 м3сут).
Применим горизонтальную песколовку.
Горизонтальные песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис.1).Песколовка состоит из следующих элементов: входной части – канал ширина которого равна ширине самой песколовки; выходной части – канал ширина которого сужена от ширины песколовки до ширины отводящего канала; бункера для сбора осадка обычно располагаемый в начале песколовки под днищем. Возможно устройство бункера и над песколовкой.
Рисунок 4 Схема горизонтальной песколовки (продольный разрез):
– цепной скребковый механизм; 2 – гидроэлеватор; 3 - бункер.
3.1 РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЕСКОЛОВКИ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВОДЫ
Исходя из расхода на одно отделение песколовки не более 40–50 тыс. м3сут назначается количество отделений песколовок n (не менее двух). В данном случае применим 3 отделения песколовки.
Необходимая площадь живого сечения одного отделения песколовки определяется по формуле:
где – максимальный секундный расход сточных вод м3с;
– скорость течения воды мс (прил.6 МУ) должна составлять не более 03мс при максимальном притоке
Длина горизонтальной песколовки определяется по формуле:
где Ks – коэффициент зависящий от типа песколовки (табл.27 СНиП 2.04.03-85)
Ks=17 при диаметре частиц песка 02мм (u0 = 187 ммс)
Ks=13 при диаметре частиц песка 025мм (u0 =242ммс);
Hs – расчетная глубина песколовки м варьируется в пределах 05÷2м примем Hs = 067м;
u0 – гидравлическая крупность песка ммс принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка.
Ширина одного отделения песколовки определяется по формуле:
где – необходимая площадь живого сечения одного отделения песколовки (вычислено по формуле 3.13) = 198м2;
Полученная ширина одного отделения В округляется до ближайшего целого значения.
По рассчитанной длине и ширине принимается типовая песколовка с размерами отделения:
Число отделений - 3.
После подбора песколовки определяется скорость течения в ней при максимальном и минимальном притоке по формулам:
Для горизонтальных песколовок полученные скорости должны находиться в пределах 015–03 мс. Данное условие выполняется только при максимальном расходе скорость максимальная меньше 03 мс но минимальная скорость меньше 015 мс изменяем число отделений песколовки и производим новый расчет при .
Последнее условие выполнимо при отключении одного отделения песколовки в случае минимального притока сточной жидкости.
Продолжительность протекания сточных вод в песколовке при максимальном притоке определяется по формуле:
Продолжительность движения сточных вод в песколовке должна быть не менее 30с. Изменение расхода по суткам и часам суток вызывает изменение скорости движения воды в песколовках поэтому возникает необходимость в дополнительных устройствах обеспечивающих поддержание в песколовках постоянной скорости движения воды равной оптимальной величине = 03 мс.
Суточный объем осадка накапливаемого в песколовках равен:
где: Nпр – приведенное население по взвешенным веществам чел;
qп.уд – удельное количество песка 002л(сутчел) принимаемое по прил.7.
Объм бункера одного отделения песколовки определяется по формуле:
где: – интервал времени между выгрузками осадка из песколовки сут (не более двух суток).
Глубина бункера песколовки рассчитывается по формуле:
Высота слоя осадка на дне песколовки определяется по формуле:
где: Кн - коэффициент учитывающий неравномерность распределения осадка по площади равный 3.
Полная строительная высота песколовки рассчитывается по формуле:
где: hбор – высота бортов песколовки принимаемая равной 05 м.
3.2 РАСЧЕТ ПЕСКОВЫХ ПЛОЩАДОК
Определяем годовой объем песка задерживаемого в песколовках:
Рассчитывается рабочая площадь песковых площадок :
- годовая нагрузка на площадки равная не более 3
Находим общую площадь песковых площадок:
4 ПЕРВИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ
Первичные отстойники располагаются в технологической схеме сразу после песколовок и предназначены для выделения взвешенных веществ из сточной воды. Основной характеристикой работы первичных отстойников является эффективность осветления (отстаивания) которая определяется из выражения:
- начальная концентрация взвешенных веществ в воде (22372мгл);
- допустимая конечная концентрация взвешенных веществ в осветленной воде должна быть не более 150 мгл.
4.1 РАСЧЕТ РАДИАЛЬНОГО ПЕРВИЧНОГО ОТСТОЙНИКА
Проектируемый тип первичных отстойников – радиальные. Эффективность осветления подобного типа отстойников – до 55%. Достоинством данного типа отстойников является простота эксплуатации и низкая удельная материалоемкость. К недостаткам можно отнести уменьшение коэффициента объемного использования из-за высоких градиентов скорости в центральной части.
Устранение этого недостатка возможно в отстойниках с периферийным впуском сточной воды. Сточная вода поступает в водораспределительный желоб расположенный на периферии отстойника затем направляется в центральную зону и далее к водоотводящему кольцевому желобу.
Условие выполнено. Данный тип первичного отстойника можно применять в данных условиях.
При эффекте осветления сточной воды на 40-60% достигается также снижение БПК в сточной воде на 20-40% соответственно. Следовательно при эффекте осветления 55% снижение БПК составит (интерполяция):
И уровень БПК в осветленных сточных водах будет иметь следующее значение:
Приступаем к непосредственному расчету первичного радиального отстойника:
)определяем гидравлическую крупность
где - глубина проточной части в отстойнике для радиального отстойника м примем глубину проточной части 5м;
- коэффициент использования объема для радиального отстойника ;
- продолжительность отстаивания для городских сточных вод допускается принимать по таблице продолжительности отстаивания воды в зависимости от эффекта ее осветления в слое ; при концентрации взвешенных веществ 22372 мгл и эффекте осветления 55% принимаем методом интерполяции
– показатель степени для городских сточных вод определяется по графику
)принимаем количество отделений отстойника не менее 2-х (принимаем n=4) и определяем диаметр отстойника:
– скорость турбулентной составляющей ммс принимается по таблице СНиПа в зависимости от скорости рабочего потока w (в радиальном отстойнике w =5-10ммс .
Принимаем первичный радиальный отстойник из сборного железобетона диаметром 50 м:
глубина зоны отстаивания - 47м;
расчетный объем зоны осадка - 1180 м3;
расчетный объем отстойной зоны – 9220 м3;
пропускная способность при времени отстаивания 15 часа - 6150 м3час.
) находим производительность одного отстойника:
- диаметр впускного устройства 09м;
) рассчитывается скорость на середине радиуса отстойника:
- условие выполняется принимаем 4 радиальных отстойника диаметром 50м.
) определяем общую высоту отстойника:
– высота борта над слоем воды 03-05м (примем ;
- высота нейтрального слоя (от дна на выходе) 03м.
) определяем количество осадка улавливаемого за сутки:
- суточный расход сточных вод1048481 ;
- влажность осадка равная 94-96% (примем 95%);
- плотность осадка равная 1гсм3
5 РАСЧЕТ ВТОРИЧНЫХ ОТСТОЙНИКОВ
Вторичные отстойники располагаются в технологической схеме после сооружений биологической очистки (аэротенков) служат для выделений активного ила из очищенной воды. Эффективность осветления во вторичных отстойниках определяет общий эффект очистки воды и эффективность работы всего комплекса очистных сооружений биологической очистки. Кроме того для технологических схем с аэротенками вторичные отстойники во многом определяют объем аэрационных сооружений который зависит помимо прочего от концентрации возвратного ила и степени его рециркуляции.
Иловая смесь поступающая из аэротенков во вторичные отстойники представляет собой многофазную систему в которой основным компонентом служат хлопки активного ила размером 20 – 300 мкм сформированные в виде сложной трехуровневой клеточной структуры окруженной экзоклеточным веществом биополимерного состава.
Важнейшим свойством иловой смеси является ее агрегативная неустойчивость – изменение диаметра хлопков ила в зависимости от интенсивности перемешивания. При снижении интенсивности турбулентного перемешивания и последующем отстаивании иловой смеси в результате биофлокуляции происходит агрегирование хлопков ила диаметром 20-300 мкм в хлопья размером 1-5мм.
5.1 РАСЧЕТ ВТОРИЧНОГО РАДИАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА
В качестве вторичного отстойника применим радиальный отстойник схема которого показана на рисунке 3.
Иловая смесь подводится к центральному распределительному устройству – коническому раструбу внутри металлического цилиндра. Осветленная вода собирается в кольцевой желоб по периметру отстойника. Активный ил удаляется самотеком под гидростатическим давлением через щели подвижного илососа в иловую камеру с регулируемым водосливом. Недостаток этих отстойников заключается в сложности эксплуатации скребковых механизмов.
Произведем расчет вторичных радиальных отстойников:
)рассчитывается нагрузка воды на поверхность отстойника:
после аэротенков эта нагрузка рассчитывается по формуле:
– доза активного ила в аэротенке 15 гл;
- требуемая концентрация ила в осветленной воде не менее 10мгл примем ;
- коэффициент использования объема зоны отстаивания принимаемый для радиальных отстойников 04;
– рабочая глубина отстойной части 15-5м примем 3м;
- иловый индекс (120641см3г – найден в п.4).
)принимаем количество отделений отстойников не менее 3 примем n=3;
)определяем площадь одного отделения отстойников:
где - максимальный часовой расход воды м3час;
)по формуле определяем диаметр отстойника:
Принимаем типовой отстойник со следующими параметрами:
– гидравлическая глубина;
– глубина зоны отстаивания;
высота иловой зоны – 07м
объем иловой зоны – 915 м3
объем отстойной зоны – 4580 м3
пропускная способность при времени отстаивания 15ч - 3053 м3час
)определяем общую высоту отстойника
– высота борта над слоем воды 03-05м (03м);
– высота нейтрального слоя от дна на выходе равная 03м;
- высота слоя ила равная 03-05м (05м).
)определяем количество осадка выделяемое при отстаивании:
после аэротенков вычисляется по формуле:
где - влажность активного ила равная 992-997% (примем 995%);
- плотность активного ила равная 1 гсм3.
Расчет произведен после проектирования сооружений биологической очистки – аэротенков.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА
Биологические методы очистки сточных вод основываются на естественных процессах жизнедеятельности гетеротрофных микроорганизмов. Микроорганизмы обладают свойствами широко используемыми для целей очистки:
Способность потреблять в качестве источников питания самые разнообразные органические (и некоторые неорганические) соединения для получения энергии и обеспечения своего функционирования.
Способность к быстрому размножению. В среднем число бактериальных клеток удваивается через каждые 30мин.
Способность образовывать колонии и скопления которые сравнительно легко можно отделить от очищаемой воды после завершения процессов изъятия содержащихся в ней загрязнений.
В живой микробиальной клетке непрерывно и одновременно протекают два процесса – распад молекул (катаболизм) и их синтез (анаболизм) составляющие в целом процесс обмена веществ – метаболизм.
Весь цикл взаимоотношений клетки с окружающей средой в процессе изъятия из неё и трансформации питательных веществ определяется и регулируется соответствующими ферментами. Механизм изъятия из раствора и последующей диссимиляции субстрата носит весьма сложный и многоступенчатый характер взаимосвязанных и последовательных биохимических реакций определяемых типом питания и дыхания бактерий.
1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АЭРОТЕНКОВ – СМЕСИТЕЛЕЙ
В данном проекте применен аэротенк работающий по принципу смесителя. Период аэрации tatm ч такого аэротенка следует определять по формуле:
где Len — БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании вычислено в п.3.4.1) 16784мгл;
s - зольность ила принимаемая по табл.40 СниП 2.04.03-85 s =03;
r - удельная скорость окисления мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч определяемая по формуле:
C0 — концентрация растворенного кислорода 2 мгл;
КО — константа характеризующая влияние кислорода 0625 мг О2л и принимаемая по табл. 40 СНиП 2.04.03-85;
j — коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила007лг принимаемый по табл. 40 СНиП 2.04.03-85.
Продолжительность аэрации не должна быть менее 2 ч. По расчетам продолжительность аэрации составила 6ч >2ч = > условие выполнено.
Далее вычисляем степень рециркуляции активного ила в аэротенках:
Ji — иловый индекс см3г.
Иловый индекс определяется в зависимости от нагрузки на активный ил вычисляемой по формуле:
– период аэрации 6 часов.
По вычисленной нагрузке на активный ил методом интерполяции определяем иловый индекс (табл. 41 СНиП 2.04.03-85); Ji = 120641см3г.
Степень рециркуляции активного ила:
БПК поступающей на очистку воды > 150 мгл значит следует запроектировать регенератор;
Определяем дозу ила в регенераторе:
Продолжительность окисления органических загрязняющих веществ tO ч надлежит определять по формуле:
Продолжительность обработки воды в аэротенке:
Вместимость аэротенка вычисляется по формуле:
Принимаем типовой аэротенк смеситель:
число коридоров - 3;
ширина коридора - 6м;
объем секции - 5400м3;
Продолжительность регенерации следует определять по формуле:
Вместимость регенераторов Wr м3 следует определять по формуле:
- максимальный часовой расход воды.
Прирост активного ила Pi мгл в аэротенках надлежит определять по формуле:
где: Ccdp — концентрация взвешенных веществ в сточной воде поступающей в аэротенк мгл;
Kg — коэффициент прироста; для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод Kg = 03; при очистке сточных вод в окситенках величина Kg снижается до 025.
2 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ АЭРАЦИИ АЭРОТЕНКА
Удельный расход воздуха qair м3м3 очищаемой воды при пневматической системе аэрации надлежит определять по формуле:
где: qO — удельный расход кислорода воздуха мг на 1 мг снятой БПКполн принимаемый при очистке до БПКполн 15 — 20 мгл — 11.
K1 — коэффициент принимаемый для мелкопузырчатой аэрации (из фильтросных труб) в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка faz fat по приложению МУ "Биологическая очистка бытовых сточных вод на КОС" K1=2;
K2 — коэффициент зависимый от глубины погружения аэраторов ha и принимаемый по табл. 1.4 (Приложение 3)(МУ) K2 = 208;
KT — коэффициент учитывающий температуру сточных вод который следует определять по формуле:
здесь Tw — среднемесячная температура воды за летний период °С;
K3 — коэффициент качества воды принимаемый для городских сточных вод 085;
Ca — растворимость кислорода воздуха в воде мгл определяемая по формуле:
здесь CT — растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления принимаемая по табл.3.4 Ласков М.Ю. "Примеры расчета канализационных сооружений" 884 мгл при 210;
ha — глубина погружения аэратора 3м;
CO — средняя концентрация кислорода в аэротенке мгл; в первом приближении СО допускается принимать 2 мгл.
Интенсивность аэрации Ia м3(м2×ч) надлежит определять по формуле:
где Hat — рабочая глубина аэротенка м;
tat — период аэрации ч.
Если вычисленная интенсивность аэрации свыше Jama если менее Jamin для принятого значения K2 — следует увеличить расход воздуха приняв Jamin по табл. 1.4 (Приложение 3).
Общий расход воздуха определяется по формуле:
В качестве аэраторов принимаем керамические фильтросные пластины размером 300х300мм с удельным расходом воздуха 80-120лмин. определяем требуемое количество пластин:
Назначим число рядов пластин - 16. Расчитаем число пластин в одном ряду:
Общая площадь занимаемая фильтросными пластинами составит:
Площадь принятого аэротенка .
Площадь занимаемая пластинами составит 105% от общей площади принятого аэротенка.
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
Обеззараживание бытовых сточных вод и их смеси с производственными следует производить после их очистки.
Обеззараживание сточных вод следует производить хлором гидрохлоритом натрия получаемым на месте в электролизерах или прямым электролизом сточных вод.
Расчетную дозу активного хлора следует принимать гм3:
после механической очистки — 10;
после механохимической очистки при эффективности отстаивания свыше 70 % и неполной биологической очистки — 5;
после полной биологической физико-химической и глубокой очистки — 3 .
Примечания: 1. Дозу активного хлора надлежит уточнять в процессе эксплуатации при этом количество остаточного хлора в обеззараженной воде после контакта должно быть не менее 15 гм3.
Хлорное хозяйство очистных сооружений должно обеспечивать возможность увеличения расчетной дозы хлора в 15 раза без изменения вместимости складов для реагентов.
Хлорное хозяйство и электролизные установки на очистных сооружениях следует проектировать согласно СНиП 2.04.02-84.
Производительность хлоратора:
- после полной биологической очистки.
Принимаем вакуумный хлоратор производительностью 2625 кгч с автоматическим дозатором хлора.
Принимаем контактный резервуар пропускной способностью 140000 м3сут
число отделений - 4 ширина 9м длина 36м глубина - 33м.
СООРУЖЕНИЯ ОБРАБОТКИ ОСАДКА
В процессах механической биологической и физико-химической очистки сточных вод на очистных сооружениях образуются различного вида осадки содержащие органические и минеральные компоненты.
Бактериальная заселенность осадков на порядок выше чем сточных вод. Осадки бытовых стоков содержат большое количество яиц гельминтов.
Осадки сточных вод это суспензии в которых дисперсной фазой являются твердые частицы органического и минерального происхождения а дисперсионной средой – вода с растворенными в ней веществами.
1 РАСЧЕТ ИЛОУПЛОТНИТЕЛЕЙ
Осадок получаемый после вторичных отстойников сильно обводнен. Во избежание нарушения технологического процесса в метантенках осадок следует предварительно уплотнить (частично удалить жидкость).
Для определения содержания избыточного активного ила при проектировании мгл можно пользоваться формулой предложенной Т.А. Карюхиной:
где Св – вынос взвешенных веществ из первичных отстойников мгл; L - величина БПК воды поступающей в аэротенк мгО2л.
Прирост активного ила колеблется в течение года уменьшаясь в летние месяцы. Максимальное его содержание Пmax мгл определяют по формуле:
где Км – коэффициент месячной неравномерности прироста ила равный 115-12.
Расчет радиальных илоуплотнителей ведут на максимальный часовой приток избыточного активного ила в м3ч:
где Q – расчетный расход сточных вод м3сут; С – концентрация уплотняемого избыточного активного ила15гл=1500мгл;
Высота проточной части илоуплотнителя м
где – скорость движения жидкости01ммс; – продолжительность уплотнения 5-8часов примем 6 часов.
Количество илоуплотнителей n принимают не менее двух.
Принимаем восемь радиальных илоуплотнителей.
Максимальный часовой приток избыточного активного ила на 1 илоуплотнитель составит 5718 м3ч.
Общий объем гравитационных илоуплотнителей определяется в зависимости от продолжительности уплотнения:
Вместимость зоны накопления осадка Wo илоуплотнителя рассчитывают по периоду пребывания в ней ила:
где Р1 Р2 – влажность поступающего и уплотненного ила %; 0 - продолжительность пребывания ила в зоне накопления при выгрузке его 1 раз в смену принимаемая равной 8 ч.
Полезная площадь поперечного сечения радиального илоуплотнителя м:
где qf – расчетная нагрузка на площадь зеркала уплотнителя м3(м2 ч) принимаемая в зависимости от концентрации поступающего на уплотнение активного ила: qf=05 при С=2-3 кгм3.
Высота рабочей части илоуплотнителя м:
Общая высота илоуловителя:
где Н – высота рабочей зоны м; h – высота зоны залегания ила равная 03 м при илоскребе и 07 м при илососе; hб – высота бортов над уровнем воды01м.
Для радиального илоуплотнителя диаметр вычисляется по формуле:
Объем уплотненного активного ила определяется по формуле:
- количество избыточного ила (п.3.5.1) - влажность поступающего активного ила; - влажность уплотненного активного ила.
Максимальное часовое количество жидкости отделяемое в процессе уплотнения ила находят по формуле:
Выпуск из илоуплотнителей производится непрерывно. В высотном отношении илоуплотнители располагают так чтобы вода из них могла быть подана в аэротенки самотеком.
2 РАСЧЕТ МЕТАНТЕНКОВ
Метантенки – сооружения предназначенные для стабилизации осадков отделяемых в процессах очистки сточных вод. Эффективность процесса анаэробного сбраживания оценивается по степени распада органического вещества количеству и составу образующегося биогаза которые в свою очередь определяются химическим составом осадка а также такими основными технологическими параметрами процесса как доза загрузки метантенка температура концентрация загружаемого осадка. Кроме того существенную роль играют такие факторы как режим загрузки и выгрузки осадка система его перемешивания и др
Для расчета метантенков и оценки результатов сбраживания необходимо рассчитать количество загружаемых осадков по сухому и беззольному веществу. Расходы (по сухому веществу) сырого осадка Осух тсут и избыточного активного ила Исух тсут определяют по формулам:
где С0 – начальная концентрация взвешенных веществ мгл; Э – эффект задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках в долях единицы; Q – средний расход сточных вод поступающий на станцию м3сут; L0 – БПКполн сточных вод поступающих в аэротенк; at – вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников мгл.
Количество беззольного вещества сырого осадка Обз тсут и избыточного активного ила Ибзтсут определяют по формулам:
где Зос и Зил – зольность осадка (30%) и ила (25%) соответственно - гигроскопическая влажность осадка (можно принять 5%).
Расходы сырого осадка Qос м3сут и избыточного активного ила Qил м3сут по объему при фактической влажности определяются по формулам:
где – влажность сырого осадка % равная 93-95% (прим. 94%); – влажность уплотненного активного ила % равная 965-975% (прим.97%); – плотность сырого осадка и активного ила принимаемая равной единице.
Общий расход сырого осадка и избыточного активного ила составит:
- по сухому веществу тсут
Мсух = Осух + Исух (6.19)
Мсух = 129 +1247=2537 тсут
- по беззольному веществу тсут
Мбез = Обез + Ибез (6.20)
Мбез = 857 + 89=1747 тсут
- по объему смеси фактической влажности м3сут
Мобщ = Qoc + Qиз (6.21)
Мобщ = 215 + 41567=63067 тсут
Среднее значение влажности смеси и зольности:
Зная фактическую влажность смеси можно посчитать требуемый объем метантенка:
Принимаем термофильный режим брожения (т.к. он хотя и требует больших затрат топлива но гораздо быстрее и обеспечивает соблюдение санитарных норм (уничтожение гельминтов) что приемлемо при дальнейшем использовании в качестве сооружений просушки осадка иловых площадок без дополнительной дегельминтизации) (табл. 59 СНиП 2.04.03-85).
Принимаем 4 типовых метантенка диаметром 125 м и полезным объемом одного резервуара 1000. При этом суммарный объем метантенков окажется несколько больше требуемого в связи с чем фактическая доза загрузки понизится и окажется равной
Посчитаем предел сбраживания по формуле:
данные по химическому составу отсутствуют поэтому принимаем
Удельный выход газа (с 1 кг органического вещества):
- принимается по таблице 61 СНиП 2.04.03-85 в зависимости от влажности и режима сбраживания: 024.
Суммарный выход газа:
Для выравнивания давления газа в газовой сети принимаются мокрые газгольдеры вместимость которых рассчитывается на 3-хчасовой (t) выход газа:
Принимаем 2 типовых мокрых газгольдера объемом 600 каждый.
Далее следует определить качество сброженной смеси т.е. определить ее влажность и зольность. В процессе сбраживания происходит распад беззольных веществ приводящий к уменьшению массы сухого вещества и увеличению влажности осадка. Суммарный объем смеси после сбраживания практически не изменяется. Степень распада беззольного вещества по выходу газа составляет 461%. Зная степень распада считаем массу беззольного вещества в сброженной смеси:
Масса сухого вещества в сброженной смеси:
Принимая гигроскопическую влажность сброженного осадка 6% определяем ее зольность:
Определяем влажность сброженной смеси из соотношения:
Таким образом сбраживание привело к увеличению влажности и зольности бродящей массы.
3 РАСЧЕТ ИЛОВЫХ ПЛОЩАДОК
Обезвоживание осадков производят на специальных спланированных участках — так называемых картах или иловых площадках которые ограждены со всех сторон земляными валиками до 15 м. Перегнивший в метантенке ил имеет влажность 9725%. На иловых площадках его нужно подсушить в среднем до влажности 75—80% при которой его объем уменьшается и делается возможной его перевозка.
Высоту оградительных валиков принимают равной 1 м с шириной поверху не менее 07 м. Профильтрованную воду отводят в водоем через дренаж устраиваемый в грунте. Если же грунт водонепроницаем (глина суглинок) то сооружают искусственное основание из слоя песка толщиной 02 м и слоя гравия щебня или шлака толщиной 02 м.
Дну площадки придают уклон 001 —002 по направлению к дренам. Для дрен применяют гончарные трубы диаметром 75 мм укладываемые на расстоянии 10 м друг от друга. Уклон дрен принимают 0003; глубина заложения их не менее 1—12 м.
Определяем полезную площадь иловых площадок:
q – годовая нагрузка 08 (табл.64 СНиП 2.04.03-85);
К – климатический коэффициент 11 (по карте 3 СНиП 2.04.03-85).
Полная площадь иловых площадок увеличивается на 20-40% т.е.:
При выпуске за один раз заполняется вся карта при этом высота слоя составляет 05м.
По рекомендациям СНиПа принимаем полезную площадь одной карты 2 га. Длину - 200м ширину 100м. Тогда число карт будет равно
Также следует принимать число карт в одном каскаде - 4-8.
Принимаем число карт в одном каскаде - 7 число каскадов - 2.
Далее усушенный осадок вывозится с территории очистных сооружений на склад осадка.
Е.Ю. Еремицкая. Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Водоотведение и очистка сточных вод.
СНиП 204.03 - 85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.1986 г. 72с.
Канализация населенных мест и промышленных предприятий : Справочник проектировщика. М. Стройиздат 1981 г. 638 с.
Яковлев С.B. Калицун В. И.. Механическая очистка сточных вод. М. Стройиздат 1972 г. 200с.
Лукиных А.А. Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад.Н. Н. Павловского. М. Стройиздат 1974 г. 147 с.
Ласков Ю.М. Воронов Ю.В.. Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений. М. Стройиздат. 1987 г. 231 с.
Яковлев С.В. Карелин Я.А. И другие. Канализация. М. Стройиздат 1975 г. 632 с. 8.

Профиль.cdw

Радиальный первичный
Радиальный вторичный
Т р у б а ч у г у н н а я Г О С Т 6 9 4 2. 1 - 8 0
Проектирование КОС в г. Оренбург
Водоотведение и очистка сточных вод. Часть 2.
Канализационные очистные сооружения
Профиль движения воды по КОС Мг 1:500 Мв 1:100
Профиль движения ила Мг 1:500 Мв 1:100
Контактный резервуар
Щ е б е н о ч н о - п е с ч а н о е
Профиль движения воды по КОС
Профиль движения ила

КОС МОЙ.cdw

Проектирование КОС в г. Оренбург
Водоотведение и очистка сточных вод. Часть 2.
Канализационные очистные сооружения
Приемная камера 3000х3300
Решетки механизированные
Помещение для решеток-дробилок
Первичный радиальный отстойник
Иловая насосная станция
Иловая и воздуходувная н.с.
Контактный резервуар
Вторичный радиальный отстойник
избыточный активный ил
Камеры управления метантенками
Здание управл. и отдыха персонала
Ремонтно-механ. мастерская