Материал: Канализационные очистные сооружения

где γ - коэффициент смешения;ст - среднесекундный расход сточных вод 0,26м3/с;- расход воды в водоеме в гидрологический год 95% обеспеченности, 3,2м3/сек;д - допустимая концентрация по БПК воды водоема в расчетном створе, 3 мгО2/дм3, по таблице 3;р - концентрация органических загрязнений по БПК20 в водоеме до спуска сточных вод, 4,6 мгО2/л, по заданию;

К - константа скорости потребления О2;- время добегания от места сброса до расчетного створа.

Константа скорости рассчитывается по уравнению Стриттера:

К = К20 · 1,047(Тр-Т20), (3.8)

где Тр - средняя температура воды водоема самого жаркого месяца, 25ºС, дано по заданию.

К = 0,1 · 1,047(25-20) = 0,1;

Время добегания:

= L / (Vср· 86400), сут (3.9)

где Vср - средняя скорость течения воды в водоеме 0,45 м/с, дано по заданию;- расстояние от места выпуска сточных вод до пункта водопользования 4000м, дано по заданию;

- переводной коэффициент.= 4000 / (0,45· 86400) = 0,102 сут.ст≤ (0,999·3,2/0,26 ·10-0,102*0,1)·(3 -4,6·10-0,102*0,1) + 3/10-0,102*0,1ст≤ 2,94мгО2/л

3.4 Определение необходимой степени очистки по O2

Т.к. минимальная концентрация кислорода после сброса сточных вод образуется в водоёме на расстоянии двух суточного добегания от места сброса, а расчетный створ находится на расстоянии 0,102 сут., то можно предположить, что коэффициент смешения на расстоянии двух суточного добегания будет равен 1, т.к. произойдет полное смешение.

ст ≤ (γ·Qр) / (0,4qст) · (Ор - 0,4Lр- Оn.д) - Оn.д/0,4, мгО2/л. (3.10)

где Ор - концентрация растворенного кислорода в водоеме в летний период, 7,45мг/л;

Оn.д - концентрация растворенного кислорода в расчетном створе, 4мг/л, по таблице 3.ст ≤ (1·3,2 / 0,4·0,26) · (7,45 - 0,4·4,6- 4) - 4 /0,4ст ≤39,4мгО2/л.

Из двух расчетных показателей Lст выбираем меньшее, которое и будет определять необходимую степень очистки по БПК.

На основании проведенного расчета получены величины концентраций сточной воды по взвешенным веществам, БПК, допустимые к сбросу в водоём, которые не изменяют нормативные концентрации данных загрязнений в водоёме.

В данном случае, взвешенные вещества 54,2мг/л, БПК 2,94мгО2/л, по растворенному кислороду 2,94, данные показатели могут быть получены при использовании полной биологической очистки. С учетом концентрации загрязнений, которые может принять река, следует разработать технологическую схему полной биологической очистки с доочисткой и доведения концентрации загрязнений в стоке до следующих величин, по БПКполн=3 мгО2/л, взв=3 - 5мг/л

4. Выбор технологической схемы очистки

Для выбора технологической схемы очистки сточных вод необходимо знать расчетные расходы и концентрации загрязнений на входе и выходе из очистных сооружений.

Расходы: qст - среднесекундный расход сточных вод 0,26 м3/с, рассчитано в пункте 1.3;

Концентрации на входе: Ссмеси в.в - концентрация взвешенных веществ смеси сточных вод, 285,9 мг/л; С смеси БПК ос. - концентрация БПКполн смеси сточных вод, 238мгО2/л; Концентрации на выходе: Сст - концентрация взвешенных веществ в расчетном створе, 15 мг/л; Lст - концентрация БПК в расчетном створе 12 мгО2/л.

В технологическую схему очистки сточных вод входят:

· Сооружения механической очистки СВ (решетки, песколовки, отстойники).

·        Сооружения биологической очистки СВ (аэротенки).

·        Обеззараживание и обработка осадков.

4.1. Сооружения механической очистки

.1.1 Приемные камеры

Рис. 1 - Приемная камера.

Т.к. Qср ч = 887,5 м3/ч, то принимаю три приёмные камеры.

4.1.2 Решетки

При установке решеток-дробилок число резервных решеток необходимо принимать по [1] табл.22. Производительность очистной станции q =0,26м3/сек, рассчитано в пункте 1.3.Для подбора решеток необходимо учитывать, что скорость прохода через решетку должна находиться в пределах: Vсамоощ=0,8 м/с до Vпродавл=1,2м/с.

Рис. 2 - Решетка - дробилка.

Определяем скорость протекания воды через решетку:

где q - производительность очистной станции, 0,26м3/сек,

S - площадь прозоров, м2=0,26/3·0.455=0,039 м2

Согласно расходу станции подбираем решетку РД 600 с площадью прозоров 0,455м2, шириной щелевых отверстий 10мм, диаметр барабана 635мм, длина 1340мм, ширина 810мм, высота 2130мм.

Принимаем 2 рабочих решётки РД 600 и 1 резервную.

4.1.3 Песколовки

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворимых загрязнений применяют песколовки. Принимаем горизонтальные песколовки.

Рис. 3 - Схема аэрируемой песколовки

- проточная (рабочая) часть; 2 - аэратор; 3 - песковой лоток; 4 - трубопровод для гидросмыва осадка; 5 - песковой бункер; 6 - колосники перекрытия пескового бункера.

Площадь живого сечения:

 = qmax / (Vs·n), м2 (4.2)

где n - количество песколовок, должно быть не менее двух, шт.;

qmax - максимальный часовой расход сточных вод, м3/с;

Vs - скорость движения сточных вод, м/с.

Принимаем 2 песколовки.

F = 0,38/ (0,1·2)=1,9 м2

Считается, что гидравлические условия будут оптимальны в том случае, если отношение ширины песколовки к глубине:

BsÓHs = 1,5 ÷ 1,

Задавшись данным отношением мы можем определить площадь живого сечения:

·Hs=F (4.3)

где Bs - ширина песколовки, м;

Hs - глубина песколовки, м.

=1,5 · Hs2, м2 (4.4)

= (F/1,5)1/2, м= (1,9/1,5)1/2=1,12 м.= 1,5· Hs, м (4.5) = 1,5· 1,12=1,68м

В соответствии со СНиП таб. 28 глубина аэрируемой песколовки должна лежать в пределах Hs = 0,7 ÷ 3,5м. [1]

Длина песколовки:

м (4.6)

где Ks - коэффициент учитывающий влияние турбулентности и т.д., 1,7, принимаемый по [1] табл. 27;- расчетная глубина песколовки, м;

Vs - скорость движения сточных вод,- гидравлическая крупность песка

Ls = (1000·0,56·0,1·2,39) / 18,7 = 7м.

4.1.4 Определение количества песка, задерживаемого в песколовке

Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,02 л/(чел×сут), влажность песка 60 %, объемный вес 1,5 т/м3.

Приведенное число жителей:

првзв = Nкз + Nэкв+ 0,33N не кз ,чел. (4.7)

где Nкз - число жителей канализованных районов, 80000 чел, дано по заданию;экв -число жителей, которые внесут такое же количество взвешенных веществ которое вносит данное предприятие, чел;не кз - число жителей неканализованных районов, чел.

экв = Свзв.пр · Qпр / авзв, чел (4.8)

где а - количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут (из таблицы № 2);пр - расчетный расход производственных сточных вод, 4500 м3/сут, дано по заданию;

Свзв.пр - концентрация взвешенных веществ промышленных сточных вод 200 мг/л.экв = 200 · 4500 / 65 = 13846 чел.првзв = 80000 + 13846= 93846чел.

Количества песка, задерживаемого в песколовке :s = Nприввзв · аs / 1000, м3/сут (4.9)

где Nприввзв - приведенное число жителей, чел;

аs - количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,03 л/(чел×сут), по [1] пункт 6.s = 93846 · 0,03 / 1000 = 2,81м3/сут.

4.1.5 Песковые площадки

Для задержания песка используем песковые площадки. Площадь песковых площадок определяем по нагрузке песка на дно песковых площадок, которое равно 3 м3/м2 год. Глубину песковой площадки принимаем равную 3 м.

= Qпесок · 365 / g, м2 (4.10)

где Qпесок - количество песка задерживаемого в песколовке, 2,81 м3/сут, рассчитано по формуле (4.9);

- количество дней в году;- нагрузка песка на дно песковых площадок, 3 м3/м2 год.= 2,81 · 365 / 3 = 341,88 м2.

Количество карт песковых площадок не менее двух, карты работают переменно. Принимаем 2 карты песковых площадок, площадь которых равна:

= Fss / 2 = 341,88/ 2 = 170,9м2 (4.11)

При полученной площади песковой площадки принимаем размеры одной карты 18х9м.

.1.6 Гидроэлеватор

Для откачки песка из песколовок наиболее часто используют гидроэлеваторы, которые устанавливают в песковом бункере. Для нормальной работы необходимо подавать воду после первичных отстойников по отношению 20 частей воды к 1-ой части песка. В типовой схеме забор воды осуществляется насосами, расположенными в насосной станции первичных отстойников. Песок из песколовок откачивают 1 раз в сутки.

воды = Qs · 20, м3/сут (4.12)

где 20 - отношение частей воды к частям песка;s - количество песка задерживаемого в песколовке, 2,81м3/сут,

рассчитано по формуле (4.9).воды = 2,81 · 20= 56,2м3/сут

Количество пескопульпы, которое должен забрать гидроэлеватор равно:

п п = Qs + Qводы, м3/сут (4.13)

п п = 2,81 + 56,2 = 60м3/сут;

Определение производительности гидроэлеваторов:

 = Qп п/ t·60·n, л/с (4.14)

где n - количество откачек в течение суток, 3 раза (раз в смену),- время качки песка, 5 - 15 мин.

Qq = 60 · 1000 / 10·60·3 = 33,3 л/с Т.к. типовой гидроэлеватор пропускает расход 40 л/с, время качки песка составит 10 мин. Принимаем гидроэлеватор: Типоразмер ΙΙ, диаметр сопла 40 мм, диаметр горловины 80мм, расход 40 л/с.

При диаметре 40 мм, примем время откачки 8,3 мин.

4.1.7  Расчет первичных отстойников

Расчет отстойников надлежит производить по кинетике выпадения взвешенных веществ с учетом необходимого эффекта осветления.

Первичные отстойники рассчитывают на пропуск максимального расхода. Максимальный часовой расход Qmax.ч =1393,02 м3/ч; концентрация взвешенных веществ смеси сточных вод Ссмеси взв= 285,9мг/л; среднезимняя температура 160С.

Принимаем горизонтальный отстойник.

Эффект осветления находим по формуле:

Э = ((Сen - Сех) / Сen) · 100% , % (4.15)

Сen - концентрация взвешенных веществ исходная, мг/л;

Сех - концентрация взвешенных веществ по истечению времени, мг/л.

Э = ((285,9 - 150) / 285,9) · 100% = 47,58%.

Расчетное значение гидравлической крупности u0, рассчитывается по формуле:

U0 = мм/с, (4.16)

где Hset - глубина проточной части в отстойнике, м, принимаем равной:

Hset =2,8м;

Kset - коэффициент использования объема проточной части отстойника, 0,5.- продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h1, 593с;- глубина воды в цилиндре, 0,5м;

n - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения; для городских сточных вод, равный 0,21;

α- коэффициент, учитывающий вязкость сточных вод при температуре 16оС равна 1,103

u0 = (1000·2,8·0,5) / (593·1,103· (2,8·0,5/0,5)0,21 = 1,72 мм/с.

Производительность одного отстойника qset, м3/ч, следует определять исходя из заданных геометрических размеров сооружения и требуемого эффекта осветления сточных вод по формуле: для радиальных отстойников

=3,6 · Kset · Lset ·Bset· (U0 - Vтруб) ;м3/ч (4.17)

qset=3,6 · 0,5 ·30 ·9 · (1,72 - 1,1) =301,3м3/ч

где Кset - коэффициент использования объема, 0,5, принимаемый по [1] табл.31;

Vтруб - скорость прохождения воды в трубопроводе, 1,1м/с;

Lset - длина горизонтального отстойника, 30м;

Bset- ширина горизонтального отстойника, 9м;

U0 - гидравлическая крупность задерживаемых частиц, 1,72мм/с, определяемая по формуле (4.16);

Количество отстойников рассчитываем по формуле:

= Qмакс.ч / qset , шт (4.18)

= 1393 / 301,3 = 5шт

Использование такого количества отстойников не рационально.

Принимаем радиальный отстойник:

Рис. 4 - первичный радиальный отстойник.

Эффект осветления находим по формуле:

Э = ((285,9 - 150) / 285,9) · 100% = 47,58%.

Расчетное значение гидравлической крупности u0, рассчитывается по формуле:

U0 = мм/с, (4.16)

где Hset - глубина проточной части в отстойнике, м, принимаем равной:

Hset =3м;

Kset - коэффициент использования объема проточной части отстойника, 0,45.- продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h1, 593с;- глубина воды в цилиндре, 0,5м;

n - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения; для городских сточных вод, равный 0,21;

α- коэффициент, учитывающий вязкость сточных вод при температуре 16оС равна 1,103

u0 = (1000·3·0,45) / (593·1,103· (3·0,5/0,5)0,21 = 1,66 мм/с.

Производительность одного отстойника qset, м3/ч, следует определять исходя из заданных геометрических размеров сооружения и требуемого эффекта осветления сточных вод по формуле: для радиальных отстойников

=2,8 · Kset· (D2 - d2) · U0 ;м3/ч (4.17)

=2,8 · 0,45 · (242 - 12) · 1,72=1202м3/ч

где Кset - коэффициент использования объема, 0,5, принимаемый по [1] табл.31;

D - диаметр радиального отстойника, 24м;

d- диаметр трубопровода, 1м;

U0 - гидравлическая крупность задерживаемых частиц, 1,72мм/с, определяемая по формуле (4.16);

Количество отстойников рассчитываем по формуле:

= Qмакс.ч / qset , шт (4.18)

= 1393 / 1202 = 1,2 ≈2шт

Принимаем 2 отстойника D=24м.

Объем осадка образовавшегося в первичном отстойнике:

= qmud ·100/(100 - Вmud), м3/сут (4.19)

где Вmud - влажность осадка, 95% при использовании центробежных насосов.

Количество осадка по сухому веществу оприделяется по формуле:

= (Сеn·Э·К·qсут)/106, т/сут (4.20)

где Сеn - концентрация взвеси смеси СВ, 285,9мг/л;

Э - эффективность работы отстойника, 47,58%;

К - коэффициент неравномерности, 1,6;сут - среднесуточный расход сточных вод 21300м3/сут;=(285,9 · 0,47 · 1,6 · 21300)/106 =4,57т/сут;= 4,57·100/(100- 95) = 91,58м3/сут.

4.2 Сооружения биологической очистки

.2.1 Расчет аэротенков

Рис. 5 - Аэротенк - смеситель.

Согласно, СНиП 2.04.03-85, п. 6.140.141, аэротенки различных типов следует применять для биологической очистки городских и производственных сточных вод. Регенерацию активного ила необходимо предусматривать при БПКполн поступающей в аэротенки воды свыше 150 мг/л, а также при наличии в воде вредных производственных примесей.

Так как С см БПК ос - концентрация БПК смеси сточных вод, 203мг/л, предусматриваем регенерацию ила.

Период аэрации tat, ч, в аэротенках, определим по формуле

 (4.21)

где Len - БПК ос смеси сточных вод, поступающей в аэротенк, 238мгО2/л;

Lex - БПКполн очищенной воды, 15мгО2/л;

ai - доза ила, принимаем 2,3г/л;

tat = (2,5 / 2,30,5) · lg(238 / 15) = 1,98≈2 ч.

Концентрация активного ила в регенераторе:

 г/л (4.22)