Проектирование очистных канализационных сооружений населённого пункта и жд станции.

-
...

Оглавление
1. Определение расчетных расходов сточных вод 2
2. Определение концентраций загрязнений сточных вод 4
3. Расчет необходимой степени очистки 6
3.1 Расчет разбавления 6
3.2. Определение необходимой степени очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ. 7
3.3. Определение необходимой степени очистки по растворенному в воде водоема кислороду. 8
3.4 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по органическим загрязнениям 9
4. Обоснование и выбор технологической схемы очистки сточных вод и обработки осадков 11
4. Расчет сооружений технологической схемы очистки сточных вод 12
4.1. Приемная камера 12
4.2.Решетки 13
4.3 Расчет аэрируемых песколовок 15
4.4 Первичные радиальные отстойники 18
4.5 Аэротенки 20
4.6 Вторичные отстойники 23
4.7 . Обеззараживание сточных вод 24
5. Расчет сооружений по обработке осадка. 27
5.1. Песковые площадки. 27
5.2 Дезинфекция УФО 27
5.2. Илоуплотнители 27
5.3. Метантенки 30
5.4. Газгольдеры 32
5.5. Иловые площадки 34
5.6 Расчет вакуум фильтра 35
Список литературы 36

-

5. Потери напора h в решетке (подпор, создаваемый решеткой) могут быть определены по формуле:где р - коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки; принимаем ориентировочно равным 3;ξ - коэффициент местного сопротивления решетки, зависящий от формы стержней:где β - коэффициент, зависящий от профиля стержней, для прямоугольных сечения β =2,42; α=30° угол наклона решетки к горизонту.Во избежание образования подпора перед решеткой и заиления подводящего канала рекомендуется его дно за решеткой понижать на высоту, равную потере напора при прохождении воды через решетку.6. Количество уловленных загрязнений определяем исходя из приведенного числа жителей:, где Nэ – эквивалентное число жителей, определяемое по формулечел.Количество уловленных загрязнений для решеток с прозорами 16 мм составляет, 8 л/год на человека. Тогда общий объем отбросов составит:м3/год.При плотности отбросов ρ=750 кг/м3 их масса составит:m=Wom6- ρ=1275·750=956270 кг/год = 956,2 т/год.5.3. ПесколовкиПрименяются для выделения минеральных примесей типа песка, окалины, металлических включений, с целью предотвращения истирания трубопроводов, перекачивающих осадки и илы, а также заполнения приямков сооружений очистки сточных вод.При производительности 26700м/сут целесообразно применить горизонтальные песколовки с круговым движением воды.При расчете горизонтальных песколовок следуют определять их длину Ls, м, по формуле:,где Ks - коэффициент, учитывающий влияние турбулентного потока, принимается по табл. 27 [1] в зависимости от типа песколовок. Для горизонтальных песколовок с гидравлической крупностью задерживаемых частиц песка u0=18,7 мм/с Ks=1,7;Hs - расчетная глубина песколовки, м. Для горизонтальных песколовок HS=0,5÷2м;vs - скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по табл. 28 [1]. Для горизонтальных песколовок при максимальном притоке vs=0,3 м/c;u0= 18,7 - гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка (0,20мм).Тогда диаметр песколовки:м.Пропускная способность одной песколовки:м3/сПринимаем 2 рабочие песколовки с типовым номером сооружения 8 (проект 902-2-27) со следующими основными показателями каждой: пропускная способность 590-920 л/с (40000-64000 м3/сут); диаметр 6000мм; расстояние между центрами песколовок 10000мм; расстояние между осями подводящего лотка и камеры переключения 7500мм; ширина кольцевого желоба 1800мм; подводящего и отводящего лотков 1200мм; лотков песколовки для впуска и выпуска воды 900мм; расстояние между осью песколовок и осью камеры переключения 5000мм.Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,02 л/(чел-сут), влажность песка 60%, объёмный вес γ =1,5 т/м3. Тогда количество песка за cyтки:м3/сут.При объемном весе γ=1,5 т/м3 масса песка составит: т/сут.5.4. ПреаэраторыВ обычных первичных отстойниках задерживается 30—50%. всех содержащихся в сточных водах нерастворенных примесей и лишь при весьма благоприятных условиях 60%.Для более полного осветления сточных вод, как уже говорилось ранее, принимается ряд побудительных мер. Одной из них является предварительная кратковременная аэрация сточных вод. Аэрация производится в специально построенных для этого сооружениях в преаэраторах.В процессе аэрации происходит флокуляция и коагуляция мельчайших частиц нерастворенных примесей в сточной воде, плотность которых мало отличается от плотности самой воды. В результате эти частицы изменяют свою гидравлическую крупность и быстрее оседают при последующем отстаивании.Преаэраторы устраиваются перед первичными отстойниками. Аэрация сточных вод производится с избыточным илом из вторичных отстойников после аэротенков. Увеличение эффективности задержания загрязняющих веществ (по БПКполн и взвешенным веществам) в первичных отстойниках - на 20-25 %.Количество избыточного активного ила, образующегося на станции, составляет около 5% суточного расхода.Количество ила, подаваемого в преаэраторы, 50-100 % избыточного:м3/ч.Продолжительность аэрации сточной воды с избыточным активным илом Т=20мин, тогда объем преаэратора:м3Число секций отдельно стоящих преаэраторов — не менее двух, причем все рабочие. Высоту преаэратора примем Н=2м. Принимаем 2 рабочих 2-х секционных преаэратора, тогда площадь одного:м2Принимаем площадь одной секции в плане B×L= 6×24м.5.5. Первичный отстойникПервичными называются отстойники перед сооружениями для биологической очистки сточных вод. Радиальные отстойники применяют при пропускной способности очистных сооружений свыше 20000 м3/сут. Число первичных отстойников следует принимать не менее двух, при условии, что все отстойники являются рабочими.Необходимый эффект первичного отстаивания определим по формуле:%.Т.к необходимый эффект первичного отстаивания Э>50%, то в схему введен преаэратор для повышения эффекта очистки.Расчетное значение гидравлической крупности u0, мм/с:где Нset=1,5+5м - глубина проточной части в отстойнике по табл.31[1], принимаем Нset=3м;Kset - коэффициент использования объема проточной части отстойника. Для радиальных отстойников по табл.31 [1] Kset=0,45;tset- продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки, полученная в лабораторном цилиндре в слое hi =500мм. Продолжительность отстаивания взвешенных веществ (для коагулирующих (n=0,25)) в цилиндре глубиной 500 мм при эффекте осветления 60 % и при концентрации взвешенных веществ =388мг/л равна 500с;n2 - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессеосаждения; для городских сточных вод следует принимать n2 =0,25.Производительность одного отстойника qset, м3/ч, следует определять исходя из заданных геометрических размеров сооружения и требуемого эффекта осветления сточных вод. Для радиального отстойника,где Dset - диаметр отстойника, м; dset =0,5 м - диаметр впускного устройства; u0 - гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с; vtb - турбулентная составляющая, мм/с, принимаемая по табл. 32 [1] в зависимости от скорости потока в отстойнике vw мм/с. При vw=5 мм/c турбулентная скорость vtb=0. м3/ч.Число отстойников:Выбираем три первичных радиальных отстойника по типовому проекту (ТП) 902.2-84/75 со следующими основными показателями каждого: диаметр 24 м; глубина 3,4 м; объем отстойной зоны 1400 м3; объем зоны осадка 210 м3; пропускная способность при времени отстаивания 1,5 ч 930 м3/ч.5.6. АэротенкиАэротенки различных типов следует применять для биологической очистки городских и производственных сточных вод.БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании) Len, мг/л:Len =297,9 мг/л.Т.к. БПКполн поступающей в аэротенк воды свыше 150 мг/л необходимо предусмотреть регенерацию активного ила.Степень рециркуляции активного ила Ri в аэротенках следует рассчитывать по формуле:,где at =2,5÷4,5 г/л - доза ила в аэротенке; Ji =80÷120 см3/г - иловый индекс.При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ t<}, ч, надлежит определять по формуле:center33274000де ar – доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле:s - зольность ила, принимаемая по табл. 40 [1]. Для городских сточных вод s=0,3.ρ - удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:,где ρmax - максимальная скорость окисления, мг/(г-ч), принимаемая по табл. 40 [1]. Для городских сточных вод ρmax - 85 мг БПКпоян/(г·ч); Lex=15,4 мг/л - БПКполн очищенной воды; С0=2÷3,5 мг/л - концентрация растворенного кислорода; Ki- константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПКпшш/л, и принимаемая по табл. 40 [1]. Для городских сточных вод Кi=33 мг БПКполИ/л;К0 - константа, характеризующая влияние кислорода, мг О2/л, и принимаемая по табл. 40 [1]. Для городских сточных вод Ко=0,625 мг О2/л.φ - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый по табл. 40 [1]. Для городских сточных вод φ =0,07л/г., мг/г·чОбщая продолжительность аэрации Продолжительность обработки воды в аэротенке с регенератором ч, определим по формуле: ч.Продолжительность регенерации tr ч, определим по формуле:ч.Вместимость аэротенка Wm м3, определим по формуле:где qw - среднечасовое поступление воды за период аэрации в часымаксимального притока, м3/ч: м3/ч. м3.Вместимость регенераторов Wn м3, следует определим по формуле:м3.Нагрузку на ил q„ мг БПКполн надлежит рассчитывать по формуле:где amix - средняя доза ила в системе аэротенк-регенератор, определяемая по формуле: г/л. мг/(г·сут).По табл. 41 [1] для ила городских сточных вод при qi = 247,2 мг /(г·сут) иловый индекс равен Ii=85 см3/г. Эта величина отличается от принятой ранее менее, чем на 5%, следовательно, дальнейшей корректировки не требуется.Процент объема сооружения, выделенного под регенератор, определяется по формуле:Принимаем 3-х коридорный аэротенк. Число секций должно быть не менее двух. Принимаем количество секций равное 3, тогда объем одной секции будет равен: м3.Выбираем аэротенк-вытеснитель по типовому проекту ТП 902-2-193 со следующими основными показателями: ширина коридора 6 м, рабочая глубина аэротёнка 4,4м, число коридоров 3, объёмом секции 5122 м3, длиной 5122/(3·4,4·6)=64 м.5.7. Расчет системы аэрации1) Удельный расход воздуха qair, м3/м3 очищаемой воды, при пневматической системе аэрации определим по формуле:гдеqO — удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПКполн, принимаемый при очистке до БПКполн 15—20 мг/л — 1,1;K1 — коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка faz /fat по прил.20. В первом приближении примем faz /fat=0,05; К1=1,34; Ia/max= 5 м3/м2·ч.K2 — коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов ha и принимаемый по прил. 21. Для глубины аэротенка hа=4,4м К2=2,68.KT — коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формулездесь Tw — среднемесячная температура воды за летний период, °С;K3 — коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85;Ca — растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле, мг/лздесь CT — растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным;ha — глубина погружения аэратора, м; CO — средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л; в первом приближении СО = 2 мг/л.м3/м3Интенсивность аэрации Ja, м, определим по формуле:,где Hat - рабочая глубина аэротенка, м; t0 - время окисления, ч.м3/(м2·ч).Вычисленная интенсивность аэрации Ja=2,14 м3/(м2-ч) не превышает Ja.max для принятого значения К1, следовательно площадь аэрируемой зоны вычислено верно. Расход воздуха на аэрацию, м3/ч: Qair =Ja·Fat,где Fat- площадь аэрации, м2:Fat = Bat·Lat ·nкор·nсек= 6·64·3·3 = 3492м2 Qair = 2,14·3492 = 7473 м3/ч.Принимаем количество рабочих воздуходувок равным числу секций аэротенка n=3. Тогда производительность одной воздуходувки:Q1= Qair / n = 7473/3=2491 м3/ч.Подбираем 3 рабочие и 2 резервные воздуходувки типа ТВ-80-1,4 со следующими основными показателями каждой: производительность 6 тыс.м3/ч, давление 0,142 МПа, мощность двигателя 89 кВт.Прирост активного ила Pi мг/л, в аэротенках определим по формуле: где Сcdp=150 мг/л - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк;Kg - коэффициент прироста; для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод Kg = 0,3.мг/л.5.8. Вторичные отстойникиВторичные отстойники служат для задержания активного ила поступающего вместе с очищенной водой из аэротенков. Для очистных станций большой пропускной способности применяют радиальные вторичные отстойникиВторичные отстойники всех типов после аэротенков рассчитывается по гидравлической нагрузке qssa, м3/(м2-ч), с учетом концентрации активного ила в аэротенке ai г/л, его индекса Ji cм3/г, и концентрации ила в осветленной воде аt мг/л, по формуле:где Kss — коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников - 0,4;Hset – глубина проточной части отстойника, принимаем Hset=3м;at — следует принимать не менее 10 мг/л, принимаем at =15 мг/л;ai — доза ила в аэротенке, мг/л.Число вторичных отстойников следует принимать не менее двух. Принимаем 4 отстойника.Общая площадь зеркала вторичных отстойников, м2:Тогда диаметр одного отстойника, м:Выбираем вторичные радиальные отстойники по ТП 902-2-89/75 со следующими основными показателями каждого: диаметр 30м, глубина 3,7м, объем отстойной зоны 2190 м3, объем зоны осадка 440 м3, пропускная способность при времени отстаивания 1,5 ч 1460 м /ч.5.9. Обеззараживание сточных водОбеззараживание (дезинфекция) сточных вод производится для уничтожения содержащихся в них патогенных микробов и устранения опасности заражения водоема этими микробами при спуске в него очищенных сточных вод. Наибольшее распространение получило хлорирование, т. е. введение в сточную воду определенного количества хлора. Согласно СНиП, для предварительных расчетов дозы активного хлора для полностью очищенной сточной воды следует принимать DCl =3 г/м3.Общее суточное количество активного хлора QCl , кг/сут, требуемое для дезинфекции сточной воды, определяют по формуле:.Сооружения для дезинфекции сточной воды состоят из хлоратора, смесителя и контактных резервуаров.Рис.2 Смеситель типа "лоток Паршаля" 1- подача хлорной воды.Для смешения хлорной воды с обрабатываемой водой могут быть применены смесители любого типа. Для расходов сточных вод более 1400 и до 280000 м3/сут применяют смесители типа «лоток Паршаля». Этот смеситель (рис. 2) состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. Боковые стенки горловины строго вертикальны, а дно имеет уклон в сторону движения воды. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется гидравлический прыжок, в котором происходит интенсивное перемешивание хлорной воды со сточной. Для пропускной способности смесителя 52000 м /сут его основные показатели следующие: ширина горловины 1000 мм, ширина подводящего лотка В=900 мм, длина лотка L=6,6 м, общая длина смесителя L1=13,97 м, потери напора Δh=0,2 м. Для эффективного обеззараживания хлор должен быть хорошо перемешан с дезинфицируемой водой и находиться определенное время в контакте с ней. Контакт хлора со сточной водой осуществляется в сооружениях, называемых контактными (дезинфекционными) резервуарами, и должен продолжаться не менее Т=30 мин (с учетом времени движения хлорированных вод в лотках и трубах до спуска в водоем), тогда объем контактного резервуара определим по формуле:м3.В качестве контактных резервуаров применяют горизонтальные отстойники без скребков с уклоном днища 0,05 и вертикальные отстойники.Длина резервуараL= v·T·60/1000, м,где v – скорость движения сточных вод в контактном резервуаре, мм/с. Принимаем равной 10 мм/с. Тогда:L=10·30·60/1000 = 18 м.Площадь поперечного сечения,м2:.Число секцийгде Н и b – соответственно глубина и ширина одной секции, м. Принимаем H=2,8 м, b = 6 м.= 6 секцийДополнительное отстаивание сточной воды в контактных резервуарах приводит к выделению ила и тем самым повышает общую степень очистки воды. Выпавший в осадок ил удаляется из контактных резервуаров и направляется в метантенки на сбраживание. Подача осадка, содержащего хлор, в метантенки может привести к частичной гибели микрофлоры метантенков. Если осадка много и такая опасность становится вполне реальной, его направляют, минуя метантенки, непосредственно на иловые площадки для подсушки или же в начало системы очистных сооружений на повторный цикл очистки.6. Расчет сооружений по обработке осадка6.1. Песковые площадкиДля подсушивания песка, поступающего из песколовок, необходимо предусматривать площадки с ограждающими валиками высотой 1—2 м. Нагрузку на площадку надлежит предусматривать не более qп=3 м3/(м2·год) при условии периодического вывоза подсушенного песка в течение года.Площадь песковых площадок можно определить по формуле:Принимаем одну песковую площадку размером в плане 10×20=200 м2.Удаляемую с песковых площадок воду необходимо направлять в начало очистных сооружений. Для съезда автотранспорта на песковые площадки надлежит устраивать пандус уклоном 0,12—0,2.6.2. ИлоуплотнителиОсаждающийся во вторичных отстойниках активный ил имеет высокую влажность Вил=99,7%. Основная часть этого ила поступает на регенерацию и снова подается в аэротенк; этот ил называют рециркуляционным. Так как в результате деятельности микроорганизмов масса активного ила непрерывно увеличивается, то образуется так называемый избыточный активный ил, который отделяется от рециркуляционного и направляется на дальнейшую переработку.