Проект очистных сооружений

Механическое обезвоживание скоагулированной смеси осуществляется на осадительных центрифугах марки ОГШ-321к-2 производительностью 6 м3/ч. Расход обезвоженной смеси – 3510,12 м3/сут при влажности 70 %, расход фугата – 3350,57 м3/сут.
...

Содержание
3 Определение необходимой глубины очистки сточных вод 3
3.1 Расчет разбавления сточных вод при их выпуске в водный объект 3
3.2 Расчет показателей качества нормативно чистых сточных вод 9
4 Разработка технологической схемы очистки сточных вод 14
5 Технологический расчет сооружений 26
5.1 Расчет механических решеток 26
5.2 Расчет аэрируемых песколовок 28
5.3 Расчет радиальных отстойников 35
5.4 Расчет аэротенка-вытеснителя 40
б5.5 Расчет системы аэрации аэротенка 45
5.6 Вторичные отстойники 48
5.7 Расчет регенератора активного ила 53
5.8 Расчет системы аэрации регенератора активного ила 56
6 Разработка технологической схемы обработки осадков сточных вод 59
7 Расчет сооружений по обработке осадков 61
7.1 Расчет сооружений по обработке осадка из песколовок 61
7.2 Расчет центрифуг62
7.3 Расчет сушилок 64
7.4 Расчет сооружений по обработке осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила 66
7.5 Расчет радиальных уплотнителей 66
7.6 Расчет метантенков 73
7.7 Расчет центрифуг 78
7.8 Расчет печей по сжиганию осадка 81
8 Описание работы технологических схем очистки сточных вод и обработки осадка 83
Список использованной литературы 88

Курсовым проектом предусматривается расположение выпуска сточных вод за пределами населенного пункта. Поэтому необходимая глубина очистки стоков, в соответствии с требованиями «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», может быть определена с учетом их разбавления в водном объекте. Следовательно, эта задача будет иметь два этапа решения:
- расчет разбавления сточных вод при их выпуске в водный объект;
- расчет показателей качества нормативно чистых сточных вод

Конструктивно они могут быть горизонтальными или аэрируемыми в виду большого расхода сточных вод. К расчету примем аэрируемые песколовки, так как они позволяют достигнуть большей эффективности очистки.Тогда степень очистки от взвешенных веществ по отношению к предыдущему значению составит, примерно, 45 %. Глубина очистки, мг/л,Песколовки применяются 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.Усреднители целесообразно устанавливать перед отстойниками. В этом случае гидравлическая нагрузка и нагрузка по загрязняющим веществам на них будут постоянными, что позволит обеспечить наиболее благоприятный режим их работы и уменьшить габаритные размеры. Исходя из суточного расхода сточных вод, подлежащих очистке, возможно использование горизонтальных или радиальных отстойников. Отдадим предпочтение радиальным отстойникам, так как они при одинаковых производительности и эффективности работы будут иметь меньшие габаритные размеры, чем горизонтальные.Основной задачей первичных отстойников является подготовка сточных вод для очистки в аэротенках, т. е. достаточно обеспечить глубину очистки по взвешенным веществам в них не более 150 мг/л. В то же время для снижения необходимой интенсивности перемешивания сточных вод в аэротенках, и, следовательно, снижения энергетических затрат, а также для снижения нагрузки на вторичные отстойники, целесообразно обеспечить максимально возможную эффективность извлечения взвешенных веществ перед подачей воды в указанные сооружения. Тогда, с учетом концентрации взвешенных веществ на входе в первичные отстойники степень очистки по отношению к предыдущему значению этого показателя составит 60 %, глубина очистки, мг/лмг/л.Степень очистки по отношению к исходному значению концентрации взвешенных веществ будет соответствовать %.Принимаем радиальный отстойник с центральным подводом воды, поскольку в отстойниках второго типа должно быть предусмотрено специальное водораспределительное устройство, которое в значительной степени усложняет конструкцию сооружения.Так как в состав взвешенных веществ входят органические соединения, при снижении концентрации взвеси будет снижаться величина БПКполн. Эффективность снижения этого показателя в отстойниках составляет 20–25 %.Примем степень очистки по отношению к предыдущему значению БПКполн равной 20 %. Тогда глубина очистки составит мг/л.Учитывая, что значение БПКполн до отстойников не изменялась, степень очистки по отношению к исходному значению будет равна степени очистки по отношению к предыдущему значению.Аэротенки предназначены для снижения в сточных водах концентрации растворенных органических веществ, в основном определяющих величину БПКполн. В настоящее время используется разные типы этих сооружений, классифицируемые по различным признакам. В проекте примем аэротенк:по числу ступеней – одноступенчатый (БПКполн сточных вод на входе менее 350 мг/л);по гидродинамическому режиму работы – аэротенк-вытеснитель (БПКполн сточных вод на входе менее 200 мг/л);по нагрузкам на активный ил – средне нагужаемый (БПКполн сточных вод на входе менее 250 мг/л);по режиму окисления органических веществ (по режиму очистки) – с полным биохимическим окислением органических веществ (полная биохимическая очистка) (требуемая глубина очистки менее 20 мг/л по БПКполн);по наличию регенератора активного ила – с регенератором активного илапо способу совмещения со вторичными отстойниками – с отдельно стоящими вторичными отстойниками (достаточно большой расход сточных вод);по типу системы аэрации – с пневматической среднепузырчатой системой аэрации (средние нагрузки на активный ил и невысокое содержание взвешенных веществ в сточной воде на входе в аэротенк в сочетании с невысокой дозой активного ила).Исходя из сказанного принимаем глубину очистки по БПКполн равной 10 мг/л, по взвешенным веществами – 10 мг/л. Тогда степени очистки по этим показателям, %, составят:БПКполн:по взвешенным веществам:В аэротенках, как и в других сооружениях биохимической очистки сточных вод, происходит снижение Сoli-индекса на 90–95 %.Примем степень очистки по отношению к предыдущему значению этого показателя равной 90 %. Тогда глубина очистки шт./л.Так как величина Coli-индекса впервые изменяется в аэротенке, степень очистки по отношению к исходному значению будет равна степени очистки по отношению к предыдущему значению.С целью глубокой очистки сточных вод по БПКполн используем процесс фильтрования в сочетании с биохимическим окислением органических веществ микроорганизмами активного ила, выносимыми из вторичных отстойников и задерживаемыми загрузкой фильтров. Для этого воспользуемся аэрируемыми фильтрами с плавающей загрузкой из вспененного полистирола типа АФПЗ, так как область их применения соответствует нашим условиям, а эффективность работы позволит получить требуемые результаты.Примем следующие показатели очистки сточных вод на рассматриваемых фильтрах: эффективность очистки от взвешенных веществ – 70 %, глубина очистки по БПКполн – 3 мг/л. Кроме того, следует учесть увеличение концентрации растворенного кислорода, которая составит 200 %, и снижение величины Coli-индекса на 90 %. Тогда остальные характеристики процесса очистки сточных вод составят:глубина очистки по взвешенным веществам мг/л;степень очистки по взвешенным веществам по отношению к исходному значению %;степень очистки сточных вод по БПКполн, %,глубина очистки по Coli-индексу шт./л;степень очистки по Coli-индексу по отношению к исходному значению %.Для корректировки активной реакции сточных вод применим нейтрализацию стоков дымовыми газами. В результате получим глубину очистки 6,2, а степени очистки, %, соответственно: Следующий этап – обеззараживание сточных вод с помощью раствора гипохлорита натрия. Применение озонирования в данном случае нецелесообразно из-за большого расхода сточных вод, а использование газообразного или сжиженного хлора не желательно в следствие выпуска сточных вод водный объект. Глубина очистки составит 1000 шт./л, а степени очистки соответственно:Для предотвращения увеличение содержания взвешенных веществ в сточных водах, которое может наблюдаться в результате протекания химических реакций, а также для осуществление процесса дехлорирование сточных вод перед выпуском в водоем на станции очистки используют однослойные фильтры с мелкозернистой (песчаной) загрузкой. При этом будем считать глубину очистки по взвешенным веществам равной 5 мг/л, степень очистки по отношению к исходному значению – аналогичной показателю для фильтров АФПЗ, примененных ранее, а степень очистки по отношению к предыдущему значению – нулевой.Таблица 7Расчетные характеристики процесса очистки сточных водПоказатель качестваИсходное значениеТребуемая степень очистки, %Требуемая глубина очисткиХарактеристики процесса очистки сточных водРазмерностьЗначениеРазмерностьЗначениеМетод: кратковременное отстаиваниеСооружение: аэрируемая песколовкаСтепень очистки, % по отношениюГлубина очисткиК исходному значениюК предыдущему значениюразмерностьзначение12345678910Концентрация взвешенных веществмг/л1429,4199,62мг/л5,424545мг/л786,1899,635,27Величина БПКполнмг/л249,8298,31мг/л4,2298,723,19Активная реакция терды (pH)-7,8712,336,9Coli-индексшт/л11,03·101199,99шт/л1000шт/лПоказатель качестваХарактеристики процесса очистки сточных водМетод: отстаиваниеМетод: биохимическое окислениеСооружение: радиальный отстойникСооружение: аэротенк-вытеснительСтепень очистки, % по отношениюГлубина очисткиСтепень очистки, % по отношениюГлубина очисткиК исходному значениюК предыдущему значениюРазмерностьЗначениеК исходному значениюК предыдущему значениюразмерностьзначение11112131415161718Концентрация взвешенных веществ78,060мг/л314,4799,396,82мг/л10Величина БПКполн2020мг/л199,8696,095,0мг/л10Активная реакция терды (pH)--Coli-индексшт/л9090шт/л11,03·1010Показатель качестваХарактеристики процесса очистки сточных водМетод: фильтрованиеМетод: нейтрализация дымовыми газамиСооружение: аэрируемый фильтр с загрузкой из вспененного полистирола типа АФПЗСооружение: реакционная камера (нейтрализатор)Степень очистки, % по отношениюГлубина очисткиСтепень очистки, % по отношениюГлубина очисткиК исходному значениюК предыдущему значениюРазмерностьЗначениеК исходному значениюК предыдущему значениюразмерностьзначение11920212223242526Концентрация взвешенных веществ99,7970мг/л3мг/лВеличина БПКполн98,870мг/л3мг/лАктивная реакция терды (pH)21,2121,216,2Coli-индекс9990шт./л11,03·109Показатель качестваХарактеристики процесса очистки сточных водМетод: обеззараживание активным хлоромМетод: фильрованиеСооружение: контактный резервуарСооружение: однослойный фильтр с песчаной загрузкойСтепень очистки, % по отношениюГлубина очисткиСтепень очистки, % по отношениюГлубина очисткиК исходному значениюК предыдущему значениюРазмерностьЗначениеК исходному значениюК предыдущему значениюразмерностьзначение12728293031323334Концентрация взвешенных веществмг/л99,300мг/л5Величина БПКполнмг/лмг/лАктивная реакция среды (pH)--Coli-индекс99,9999,99шт/л1000шт/л5 Технологический расчет сооружений5.1 Расчет механических решетокРасход сточных вод, приходящийся на одну решетку, м3/сгде: Q – суммарный расход в час наибольшего водопотребления, Q = 9081,52 м3/ч = 2,52 м3/с;N1 – число рабочих решеток, N1 = 5 ед.Общее число прозоров в решетках, ед.Здесь: b – ширина прозоров решетки, b = 19 мм = 0,019 м;h1 – глубина воды перед решеткой, h1 = 1,3 м;vр – средняя скорость движения воды в прозорах решетки, vр = 1 м/с;k3 – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров решетки граблями и задержанными примесями, k3 = 1,05.Принимаем n = 22 ед.Ширина решетки, м где s – толщина стержней решетки, s = 10 мм = 0,01 м.Принимаем Bр = 0,6 м.Скорость движения воды в камере решетки, м/сШирина подводящего и отводящего каналов, мгде vк – скорость движения сточных вод в канале, vк = 1 м/с.Принимаем Вк=0,4 мДлины участков расширения и сужения, мЗдесь φ – угол раскрытия канала (сужения камеры решетки), φ = 15.Принимаем lк=0,4 мСредняя длина камеры перед решеткой, мгде k1 – безразмерный коэффициент, k1 = 1,5.Принимаем l1=1 мСредняя длина камеры за решеткой, мгде k2 – безразмерный коэффициент, k2 = 0,8.Принимаем l2=0,5 мДлина камеры решетки, мПолная длина камеры решетки, мВысота расположения пола над дном камеры решетки, мЗдесь, h2 – высота расположения пола над расчетным уровнем сточных вод в канале, h2 =1 м.Необходимая длина стержней в решетке, мгде α – угол наклона решетки к горизонту, α = 60.Коэффициент местного сопротивления решеткигде, β – коэффициент зависящий от формы стержней решетки, для ромбовидных стержней со скругленными торцами (рис. 2f и табл. 3 в [3]) – β = 0,76. Потери напора в решетках, мЗдесь: g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;Р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора, вследствие засорения решетки, Р = 3.Приведенное число жителей, чел.Nпр=1000∙QсNв/о=1000∙141126250=564504где Nв/о – усредненная норма водоотведения, Nв/о = 250 л/(чел∙сут).Объем задерживаемых решетками примесей, м3/сутгде Vн – удельное количество отбросов, Vн = 8 л/(чел∙год).Масса задерживаемых примесей, т/сутЗдесь: ρ – средняя плотность задерживаемых примесей, ρ = 750 кг/м3.Общее количество решеток, ед.при чем, N2 – число резервных решеток, N2 = 2 ед. (табл. 2 в [3]).Схема сооружения представлена на рисунке 2.5.2 Расчет аэрируемых песколовокРасчетная глубина рабочей части песколовки, м, при расчетном диаметре задерживаемых частиц песка d = 0,15 мм,где U0 – гидравлическая крупность наименьших частиц песка, U0 = 13,2 мм/с = 0,0132 м/с;ks – эмпирический коэффициент, учитывающий влияние характера движения воды в песколовке на скорость осаждения песка, ks = 2,5 (табл. 5 в [3]);τ – продолжительность пребывания сточных вод в песколовке, τ = 60 с.Принимаем Hs = 0,6 м.Длина рабочей части песколовки, мЗдесь, vs – средняя скорость движения воды в песколовке, vs = 0,2 м/с.Принимаем L = 23 м.Длина успокоительных участков, мгде kL – коэффициент пропорциональности, kL = 0,4.Общая длина песколовки, мПлощадь живого сечения рабочей части песколовки, м2где q – максимальный расход сточных вод в час максимального водопотребления, q = 9081,52 м3/ч (табл. 1);n – число рабочих песколовок, n = 4.Общая ширина песколовки, мПринимаем В = 5,5 м.Ширина одного отделения песколовки, м, при принятых справочных данных,Число рабочих отделений песколовки, шт.Принимаем n0 = 8 шт.Число резервных песколовок, шт.Общее число песколовок, шт.N = n + np = 4 + 2 = 6 шт.Приведенное количество жителей, чел.Nпр=1000∙QNв/о=1000∙141126250=564504Здесь: Q – суммарный суточный расход сточных вод, Q = 141126 м3/сут (табл. 1);Nв/о – норма водоотведения, Nв/о = 250 л/(чел∙сут).Содержание песка в сточной воде, кг/м3где Vн – объем песка, задерживаемый в песколовках и приходящийся на одного человека в сутки, Vн = 0,02 л/(чел∙сут);ρ – плотность сырого песка, ρ = 1500 кг/м3.Объем осадочной части песколовки, м3где, t – продолжительность хранения песка в песколовке, t = 2 сут.Объем осадочной части одного отделения песколовки, м3Глубина слоя песка в песколовке, мПринимаем hос = 0,05м.Диаметр смывного трубопровода, мЗдесь Qтр – расход промывной воды на один песковой лоток, Qтр = 6 м3/ч;vтр – скорость движения воды в смывном трубопроводе, vтр = 3 м/с.Принимаем dтр = 0,03 м.Глубина пескового лотка, мПринимаем hл = 0,1м.В отделениях аэрируемых песколовок предусматривается по одному песковому лотку. Поэтому объем воды, затрачиваемый на одну промывку одной песколовки, м3, составляет:где, t' – продолжительность промывки, t' = 3 мин.Объем воды, затрачиваемый на одну промывку одного отделения песколовки, м3Увеличение глубины песколовки за счет уклона днища в сторону пескового лотка, мгде: ib – поперечный уклон днища песколовки в сторону пескового лотка, ib= 0,4;bл – ширина пескового лотка по нижнему основанию, bл = 0,4 м.Принимаем hb = 0,1 м.Полная глубина песколовки, мНп = Hs + hoc + h3 + hb = 0,6 + 0,05 + 0,3 + 0,1 = 1,05 мгде, h3 – высота бортов песколовки, h3 = 0,3 м.принимаем Нп = 1,1 мШирина пескового лотка по верхнему основанию, мПринимаем b'л = 0,55 м.Диаметр верхнего основания пескового приямка, мЗдесь kп – коэффициент пропорциональности, kп = 0,8.Диаметр трубопровода для удаления песка из отделения песколовки, мгде vос – скорость движения сжиженного песка в трубопроводе, vос = 0,1 м/с;tос – продолжительность откачки песка, tос = t' = 3 мин = 180 с.Принимаем dос = 0,3 м.Диаметр трубопровода для удаления песка из песколовки, мПринимаем Dос = 0,8 м.Диаметр нижнего основания пескового приямка, мгде k'п – коэффициент пропорциональности, k'п = 1,1.Принимаем dп = 0,35 м.Глубина пескового приямка, мПринимаем hп = 0,4 м Здесь α – угол наклона стенок приямка, α = 60.Полная высота песколовки с учетом приямка, мHп = H + hп = 1,1 + 0,4 = 1,5 мМинимальная длина пескового лотка, мГлубина пескового лотка у приямка, мгде iл – уклон дна пескового лотка в сторону пескового приямка, iл = 0,005.Число спрысков на смывном трубопроводе, шт.где lсп – расстояние между спрысками, lсп = 0,5 м.Напор воды в смывном трубопроводе, мЗдесь g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.Диаметр выходного отверстия спрысков, мгде μ – коэффициент расхода спрысков, μ = 0,82.Ширина канала, подводящего воду к отделению песколовки, и ширина канала, отводящего воду от отделения песколовки, мгде, kк – коэффициент пропорциональности, kк = 0,5.Принимаем bк = 0,4 м.Глубина этих каналов, мЗдесь, vк – скорость движения воды в каналах, vк = 1 м/с.Принимаем hк = 0,55 м.Ширина канала, подводящего сточную воду к песколовке, и канала, отводящего сточную воду от песколовки, мПринимаем Bк = 2,55 м.Ширина общих подводящих и отводящих каналов, мПринимаем B'к = 10,1 м.Напор воды на водосливы, мВысота водослива, мРасход воздуха на аэрацию одного отделения песколовки, м3/чгде a – интенсивность аэрации, а = 3 м3/(м2∙ч).Расход воздуха на аэрацию одной песколовки, м3/чОбщий расход воздуха на аэрацию, м3/чДлина аэратора, мДиаметр аэратора, мгде vа – скорость движения воздуха в аэраторе, vа = 5 м/с.Диаметр воздуховода, подающего воздух в одно отделение песколовки, мЗдесь vв – скорость движения воздуха в воздуховоде, vв = 5 м/с.Диаметр воздуховода, подающего воздух в песколовку, мПринимаем Dв = 0,2 м.Диаметр общего воздуховода, мПринимаем D'в = 0,3 м.Высота расположения аэратора над дном песколовки, мПринимаем hа = 0,2 м.5.3 Расчет радиальных отстойниковДиаметр центральной трубы, мгде q – расход сточных вод, м3/ч. Так как отстойники предусматривается установить за усреднителями, максимальный усредненный расход сточных вод следует принимать за принятый период усреднения (табл. 4). Следовательно, q = 6439,88 м3/ч;n – число рабочих отстойников, n = 2;vц.тр. – скорость движения сточных вод в центральной трубе, vц.тр. = 0,1 м/с.Принимаем dц.тр. = 3,4 м.Диаметр и высота раструба центральной трубы, мДиаметр полупогружного кожуха, мЗдесь vк – скорость движения сточных вод в приемной камере, vк = 30 мм/с.Гидравлическая крупность взвешенных веществ, мм/сгде k – коэффициент использования объема отстойника, k = 0,45;h1 – глубина рабочей части отстойника, h1 = 5 м;α – коэффициент, учитывающий влияние температуры сточной воды на ее вязкость, α = 0,87;t – продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту осветления сточных вод в лабораторных условиях в слое воды h = 0,5 м, t = 257 с (для эффекта осветления 60 % при концентрации взвешенных веществ 500 мг/л t=280, при концентрации 1000 мг/л – 240, интерполируя значения (для величины 786,12) получим: 280-(286,12*((280-240)/(1000-500))= 257,11);n2 – показатель степени, зависящий от агломерации взвешенных веществ в процессе их осаждения, n2 = 0,4;ω – вертикальная составляющая скорости движения сточных вод в отстойнике, ω = 0,05 мм/с.Диаметр рабочей части отстойника, мГлубина погружения полупогружного кожуха, мДиаметр отражательного щита, мПринимаем dщ = 6,0 мВысота зазора между отражательным щитом и верхней кромкой раструба центральной трубы, мгде vзаз – скорость движения воды в зазоре, vзаз = 20 мм/с.Количество улавливаемого осадка в сутки, тЗдесь С – исходная (на входе в отстойник) концентрация взвешенных веществ, С = 786,12 мг/л (табл. 7);Э – заданный эффект осветления сточных вод, Э = 60% = 0,6 (табл. 7);К – коэффициент запаса, К = 1,2;Q – суммарный суточный расход сточных вод, Q = 141126 м3/сут.Суточный объем осадка, м3где Wос – влажность осадка, Wос = 95 %;ρ – плотность осадка, ρ = 1 т/м3.Объем осадка, накапливаемого в одном отстойнике за сутки, м3Расход осадка при его удалении из одного отстойника, м3/чгде nос – кратность выгрузок осадка из отстойника в сутки, nос = 2;tос – продолжительность выгрузки осадка, tос = 1 ч.Диаметр трубопровода для удаления осадка из отстойника, мЗдесь vос – скорость движения осадка в трубопроводе, vос = 0,1 м/с.Принимаем dос = 1,2 м.Диаметр впускного трубопровода, мгде vтр – скорость движения сточных вод в трубопроводе, vтр = 1 м/с.Принимаем dтр = 0,6 м.Диаметр нижнего основания приямка, мгде kп – коэффициент запаса, kп = 1,1.Принимаем d'п = 3,3 м.Диаметр верхнего основания приямка, мЗдесь hп – глубина приямка, hп = 1 м;β – угол наклона стенок приямка, β = 50.Принимаем dп = 4,4 м.Глубина осадочной части отстойника, мгде i – уклон днища отстойника в сторону приямка, i = 0,01.Принимаем h2 = 0,2 м.Полная глубина отстойника, мH = h1 + h2 + h3 = 5 + 0,2 + 0,5 = 5,7 где, h3 – высота бортов отстойника, h3 = 0,5 м.Полная глубина отстойника с учетом приямка, мОбъем осадка, накапливаемый в одном отстойнике между выгрузками, м3Высота слоя осадка в отстойнике, мПринимаем hос = 0,07 м.Высота слоя осадка у стенок отстойника, мЗдесь Rп – радиус верхнего основания приямка, Rп = 2,19 м;rп – радиус нижнего основания приямка, rп = 1,65 м;R – радиус отстойника, R = 16 м.