Реконструкция очистных сооружений канализации

Курсовая содержит в себе расчет реконструкции действующих очистных сооружений канализационного типа. Сдавался в МГСУ, в 2015 году. Оценка 5.

Пояснительная записка + Чертежи ...

Введение…………………………………………………………………………………………4
1. Технологическая схема существующих очистных сооружений…………………………..5
2. Определение расчетных расходов сточных вод………………………………………...…6
3. Определение качества воды ……………………………………………………………..….6
4. Определение необходимой степени очитки на очистных сооружениях ………..………7
4.1 Расчет необходимой степени очитки сточных вод по взвешенным веществам........7
4.2 Расчет необходимой степени очитки сточных вод по БПКПОЛН ….………..………....7
4.3 Расчет необходимой степени очитки сточных вод по растворенному в воде
водоема кислороду ….………..…………………………………………………..…..….8
4.4 Допустимое содержание азота аммонийного в спускаемый водоем………...………8
4.5 Допустимое содержание фосфора в спускаемый водоем………………...….........…8
5. Сооружения механической очистки:
5.1Поверочный расчет решеток………………………………..………………………….9
5.2 Поверочный расчет канала ……………….………………………………………….11
5.3 Поверочный расчет горизонтальных песколовок……… ……………………….….11
5.4 Поверочный расчет радиальных первичных отстойников………..……………….12
6.Сооружения биологической очистки:
6.1Поверочный расчет Аэротенков…….……………………………………………..…13
6.2Поверочный расчет количества воздуха……………………………….…………...18
6.2Поверочный расчет вторичных отстойников………………………….……………20
7.Мероприятия по реконструкции очистных сооружений
8. Описание новой технологической схемы………………………………………………..
9. Расчет сооружений по обработке осадка
9.1 Расчет количества осадка, идущего на сооружения по обработке осадка.
Количество сырого осадка…………………………………………………………………...25
9.2 Расчет песковых площадок…………………………………………………………….27
9.3 Расчет радиальногоилоуплотнителя………………………………………………….27
9.4 Расчет метантенка ……………………………………………………………………...29
9.5 Расчет фильтр-прессов………………………………………………………………….30
9.6. Расчет аварийных иловых площадок………………………………………….………31
Список литературы………………………………………………………………………....…32

Большинство ныне существующих очистных сооружений нуждаются в реконструкции, так как в течение долгой эксплуатации исходные условия их функционирования изменяются.
В данном курсовом проекте выполняется расчет существующих сооружений в связи с
1. Сокращением населения на 15%,
2. Необходимостью предусмотреть перекрытия первичных отстойников,
3. Изменение количества сточных вод и их качественных показателей в связи с перепрофилированием промышленного предприятия.

В соответствии с изменениями данных определяются мероприятия по совершенствованию или модернизации сооружений водоотведения.

5.4. Поверочный расчет аэротенков.Имеем: Аэротенки четырехкоридорные n=6, L=72 м, H=5 м, Bкор=6 м.Поверочный расчет аэротенков производится, путем сравнивая объемов требуемых и имеющихся аэротенков. Аэротенк рассчитываем на БПК полн неосветленной жидкости уменьшенное на 10% с учетом частичного снятия органических загрязнений на сооружениях механической очистки. БПКполн=303,92La= 303,92*0,85=258,33 мг/л.Принимаем БПКполн на выходе из аэротенка равным Lt=3 мг/лОпределим степень рециркуляции активного ила, ориентировочно приняв дозу ила аi = 4 г/л и иловый индекс J = 79 см3/г:Определим БПКполн сточных вод, поступающих в аэротенк с учетом разбавления циркуляционным активным илом по формуле:Lmix’=(Lа+Lt·Ri)/(1+Ri)=(258,33+3·0,3)/(1+0,3)=251,68(мг/л)Продолжительность пребывания сточных вод аэротенке подсчитываем по формуле:Удельная скорость окисления:, гдемакс =85 мг БПКполн/(г·ч) – максимальная скорость окисления для городских сточных вод (СНиП 2.04.03-85 табл 40);Со – концентрация растворенного кислорода в аэротенке, равная 2мг/л;КL – константа, характеризующая свойства органических загрязнений, равная 33 мг БПКполн /л.К0 = 0,625 мг О2/л – константа характеризующая влияние кислорода. = 0,07л/г – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила.Доза ила в регенераторе:Продолжительность окисления загрязнений:t0 = (La – Lt)/(Ri · ar · (1 – S) · ρ), гдеS = 0,3 – зольность ила.t0 = (258,33-3) / (0,3 · 10,66 · (1 – 0,3) · 8,83) = 12,92(ч)Продолжительность регенерации определяем по формуле:tr = t0 – tаt = 12,92 – 2,12 = 10,8(ч)Продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк – регенератор» определяется следующим образом:Tr= (1 + Ri) · t а + Ri · tr = (1+ 0,3) ·2 + 0,3 · 10,8 = 5,42 (ч)Средняя доза ила в системе аэротенк-регенератор:аср=(ai·(1+Ri)·ta+ar·Ri·tr)/Trаср =(4·(1+0,3) ·2 + 10,66 · 0,3 · 10,8)/5,42 = 7,98 (г/л)Определим нагрузку на ил:По таблице 41 СНиП 2.04.03-85 на основании qi = 200,56 мг/(г·сут)Находим новый иловый индекс J=100,1 см3/г.Определим степень рециркуляции активного ила, ориентировочно приняв дозу ила аi = 4 г/л и иловый индекс J = 100,1 см3/г:Определим БПКполн сточных вод, поступающих в аэротенк с учетом разбавления циркуляционным активным илом по формуле:Lmix’=(Lа+Lt·Ri)/(1+Ri)=(258,33+3·0,38)/(1+0,38) = 188,02(мг/л)Продолжительность пребывания сточных вод аэротенке подсчитываем по формуле:Удельная скорость окисления:, гдемакс =85 мг БПКполн/(г·ч) – максимальная скорость окисления для городских сточных вод (СНиП 2.04.03-85 табл 40);Со – концентрация растворенного кислорода в аэротенке, равная 2мг/л;КL – константа, характеризующая свойства органических загрязнений, равная 33 мг БПКполн /л.К0 = 0,625 мг О2/л – константа характеризующая влияние кислорода. = 0,07л/г – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила.Доза ила в регенераторе:Продолжительность окисления загрязнений:t0 = (La – Lt)/(Ri · ar · (1 – S) · ρ), гдеS = 0,3 – зольность ила.t0 = (258,33-3) / (0,38 · 9,26 · (1 – 0,3) · 8,90) = 11,64(ч)Продолжительность регенерации определяем по формуле:tr = t0 – tаt = 11,64 – 2 = 9,64 (ч)Продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк – регенератор» определяется следующим образом:Tr= (1 + Ri) · t а + Ri · tr = (1+ 0,38) ·2 + 0,38 ·9,64 = 6,42 (ч)Средняя доза ила в системе аэротенк-регенератор:аср=(ai·(1+Ri)·ta+ar·Ri·tr)/Trаср =(4·(1+0,38) ·2 + 9,26 · 0,38 · 9,64)/6,42 = 6,87 (г/л)Определим нагрузку на ил:По таблице 41 СНиП 2.04.03-85 на основании qi =198,66 мг/(г·сут)Находим новый иловый индекс J≈100,51 см3/г. Разница между принятым и полученным индексом невелика, поэтому пересчет не производим.Вместимость аэротенков необходимо определять по среднечасовому поступлению воды за период аэрации в часы максимального притока (согласно СНиП2.04.03-85 п.6.142).Определим вместимость аэротенка (объём):Wat=ta(1+Ri)·qw=2·(1+0,38)·4182,49 = 11543,6 (м³)Объём регенератора:Wr=tr·Ri·qw = 9,64*0,38*4182,49 = 15321,29 (м³)Общий объём «аэротенк+регенератор»:Wобщ = Wat + Wr = 11543,6 + 15321,29 = 25173,89 (м³)Определим необходимый процент регенерации:%регенерации = Wr/Wобщ=(15321,29/25173,89) ·100%=57%≈60%Ранее рассчитано, что для удаления биогенных элементов необходима глубокая биологическая очистка. Проверим возможность дальнейшего использования процесса ModifiedBardenpho. Время пребывания сточных вод в аэротенке по данной схеме составляет не менее 8 часов.Поверочный расчет аэротенков производится путем сравнения объемов требуемых и имеющихся аэротенков.51996 м3 >25173,89 м3Фактическое время пребывания воды в аэротенке:tф = Vобщ/Qрасч = 51996/4182,49 = 12,43 ч.Вывод: пропускная способность имеющегося аэротенка превышает расчетные требования.Расчет количества воздуха.Рассчитаем систему аэрации. В аэротенках- вытеснителях аэраторы располагаются неравномерно в соответствии со снижением загрязнений. Принимаем пневматическую систему аэрации с мелкопузырчатыми аэраторами.Находим общий расход воздуха:Qвозд = Qрасч =6,14 4182,49= 25680,48 м3/ч Вывод: воздуходувка не соответствует требованиям, поэтому их необходимо заменить на более современные.Заменим имеющиеся воздуходувки на 4( 3-рабочие,1-резервные) воздуходувки DT 102/1002 производительностью 10284 м3/час фирмы Lutos.5.5. Поверочный расчет вторичных отстойниковНа существующей станции очистки сточных вод эксплуатируются 6 радиальных первичных отстойника d=30 м, Hset=3,7м.Нагрузка на поверхность вторичных отстойников:qssa=4,5×Kss×Hset0,80,1×J×a0,5-0,01×at=4,5×0,45×3,70,80,1×100,51×40,5-0,01×15=1,57 м3/м2×ч, где:Kss = 0,45 – коэффициент использования объёма зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников;at = 15 мг/л – концентрация ила в осветлённой воде , следует принимать не менее 10 мг/л;а = 4 мг/л - доза ила.Общая площадь поверхности вторичных отстойников:, Максимальный пропускной расход одного отстойника:qmax1=Fset*qssa=706,5*1,57=1109,20 м3/ч;Максимальный пропускной расход всех действующих отстойников:qmax=qmax1*n=1109,2*6=6655,2 м3/ч,Сооружений слишком много, на Q расч = 4182,49 м3/ч необходимо 4 отстойников которые пропустят расход 4436,8 м3/ч.t=π∙D2∙h4∙q=3,14∙302∙3,74∙1109,20=2,35 чВывод: пропускная способность вторичных радиальных отстойников превышает требуемый расход.6. Технологическая схема реконструкции очистных сооружений.Со снижением населения на 15%, на очистную стацию поступает 70294 м3/сут загрязненных сточных вод (57494 от города и 12800 от промышленного предприятия).Общий поток сточной воды после приемной камеры поступает на 4 механические ступенчатые решетки фирмы РС-1000 (из которых 3 - рабочих,1 - резервных) через каналы b=1250 h=800мм ,скорость воды в решетках 0,82 м/с.После задержания грубодисперсного осадка сточная вода по подводящему каналу b=1600 h=800мм поступает в 4 отделения горизонтальной песколовки длинной 15 м, где происходит осаждение мелких тяжелых минеральных частиц, в частности песка, шлака, битого стекла. Скорость воды в песколовке 0,166 м/с.После песколовок сточная вода с концентрацией взвешенных веществ Св.в.= 219,72 мг/л попадает через трубопровод d=800мм в 4 радиальных отстойника диаметром 30 м каждый. Где происходит осаждение взвешенных веществ. Концентрация взвешенных веществ после отстаивания Св.в.=150мг/л.В состав сооружений биологической очистки входят: - 4 четырехкоридорных аэротенка - вытеснителя с шириной коридора 6 м, рабочей глубиной 5 м и длинной 72 м. Время очистки сточных вод в аэротенке составляет 12,43 часа.- 4 вторичных радиальных отстойника диаметром D = 30м (два вторичных отстойника переоборудуем в резервуары хранения осадка для дальнейшей продажи). - дополнительное сооружение по удалению фосфораОбеззараживание сточной воды производится гипохлорита натрия .Обработка осадка на очистных сооружениях обеспечивается:- двумя радиальными илоуплотнителями диаметром D = 18 м с продолжительностью уплотнения 8 часов и необходимой высотой рабочей зоны равной Н = 2,4м, где уплотняется сырой осадок, поступающий с первичных отстойников и активный избыточный ил с вторичных отстойников. После илоуплотнителей смесь сырого осадка и активного ила поступает в аэробную стабилизацию, которую разместили в свободных секциях аэротенка. Метантенк и газгольдер сносим. Цехом механического обезвоживания осадков предусмотрены аварийные иловые площадки состоящие из 3 карт размером 80 х 120 м , рассчитанные на объем равный 20% годового количества осадка. Замыкает цепочку сооружений по обработке осадка низкотемпературная сушилка Pro-Dry® фирмы KLEIN Abwasserund Schlammtechnik GmbH (Германия), обеспечивающая безопасную сушку в автоматическом режиме. В результате ее работы происходит высушивание осадка, с последующим складированием его в резервуары для продажи.7. Определение мероприятий по реконструкции очистных сооружений.Решетки.Сооружение не требует реконструкции.Каналыqmax,s=813 л/с , тогда подбираем подводящий канал по таблицам Лукиных. Расчетное наполнение hB в открытых каналах очистных сооружений принимают от 0,5 до 0,8. Высота бортов канала от расчетного уровня воды принимается равной 0,2-0,3 м при ширине канала до 1 м и 0,3-0,4 м при ширине канала более 1м.При наполненииhB=0,771, В=1600мм, v=0,891м/с, i=0,0004При поступлении на решетки вода разделяется на 3 потока qmax,s=271л/с , тогда при наполненииhB=0,542, В=1250мм, v=0,813м/с, i=0,0003.Песколовки.Сооружения работают в нормальном режиме и не требуют реконструкции.Первичные отстойники.Сооружения работают в нормальном режиме и не требуют реконструкции.По заданию нужно предусмотреть перекрытие первичных отстойников. Подбираем плавающие перекрытия ПБИ. Главным преимуществом перекрытия ПБИ является возможность проведения ремонта оборудования, установленного внутри отстойника, без полного демонтажа перекрытия. Перекрытие ПБИ имеет минимальный объем вентилируемого пространства, что обеспечивает значительную экономию за счет низкого энергопотребления системы очистки воздуха. Перекрытия ПБИ любого диаметра могут устанавливаться на емкостные конструкции очистных сооружений без каких-либо доработок строительной части. Монтаж перекрытия ПБИУстановленное перекрытие ПБИАэротенк.Имеем 6 секций четырехкоридорных аэротенков-вытеснителей с шириной каждого коридора 6 м, рабочей глубиной 5 м и длиной 72 м. Объем каждой секции равен 8640 м3. Фактический объем аэротенка составит 51996 м3, что превышает необходимый объем. Уберем две секции, тогда объем аэротенка составит:Va = 51996 – 15675 = 34716 м3Эти 2 секции используем для аэробной стабилизации осадка. Подачу воздуха используем ранее установленную в аэротенке.Вторичные отстойники.На очистной станции имеется 6 вторичных отстойников из них после реконструкции необходимо только 4, 2 используем под хранение сухого осадка.Контактный резервуар В данном курсовом проекте производим дезинфекцию сточных вод гипохлоритом натрия (NaOCl). Гипохлорит натрия применяется для обработки бытовых и промышленных вод, для разрушения животных и растительных микроорганизмов, устранения запахов (особенно образующихся из серосодержащих веществ), обезвреживания промышленных стоков, например, от цианистых соединений.Достоинства использования данного способа:-эффективен против большинства болезнетворных микроорганизмов-относительно безопасен при хранении и использовании-при получении н месте не требует транспортировки и хранения опасных химикатовДля очистки сточных вод используем 9% раствор гипохлорита натрия в количестве 0,8 мг/л. Степень очистки достигает 99,99%. Рассчитываем требуемый объем контактного резервуара:Vконт=Q·t=4182,49·0,84=3513,29 м3 ,где :t= 50 мин - время контакта с хлорной водой. По табл. 21 методички №7 подбираем 2 типовых контактных резервуара с расчетным объемом 2534 м3, числом отделений 4, шириной 6 м, длиной 33 м и глубиной 3,2м.Зная концентрацию гипохлорита натрия в объеме сточных вод получаем требуемую массу гипохлорида натрия для нашей станции очистки сточных вод.M=С∙Vконт=0,8∙3661,14∙1000=292289, мг=2,922 кгПодбираем установку ЭП 10-125 производительность по активному хлору 5 кг/ч Наименование параметров, Единица измеренияТип установки ЭП10-1*10-510-1010-2510-6510-125Производитель-ностьпо активному хлору, кг/час0,050,250,512,55по обрабаты-ваемой воде, тыс.м3/сутДо 11–52–105–2010–5025–100Электропитание, В/Гц~ 220~ 380/50Номинальная мощность, кВт0,08до 2до 4до 6до 12до 20Вес, кг20до 150до 200до 250до 400до 600Преимущества и отличительные особенности:• главная отличительная особенность установок — простота обслуживания и экологическая безопасность при хлорировании воды;• не требуется специально оборудованного помещения для хранения хлора и товарного гипохлорита натрия;• выработка гипохлорита непосредственно в объемах необходимых для обеззараживания воды в зависимости от непосредственного потребления;• хорошее консервирующее действие гипохлорита в отличии от бактерицидных ламп и озонирования:• вырабатываемый гипохлорит хороший окислитель для использования в системах водоподготовки и очистки сточных вод;• автоматизация всех технологических процессов;• удобная блочная компоновка оборудования, что позволяет максимально сократить площадь расположения оборудования и затраты на его монтаж;• установки выполнены из коррозионностойких материалов — титан, оргстекло, полиэтилен, ПВХ, нержавеющая сталь и снабжены системами защиты и автоматики;• малоизнашиваемые электроды изготовлены из листового титана с активным металлооксидным покрытием;• длительность и надежность в эксплуатации (комплектующие – производства Германии).Назначение и область применения:Предназначены для очистки и обеззараживанияright000 прямым электролизом природных вод, оборотных вод, воды плавательных бассейнов содержанием хлоридов не менее 20 мг/л и общей жесткостью не более 7 мг-экв/л.Применяются в комплексе с установками доочистки воды типа УДВ для снижения концентрации в воде железа, марганца, хлорорганических соединений и соединений тяжелых металлов, нитритов, а также для устранения неприятных запахов и привкусов воды.Отпадает необходимость в применении химических реагентов и дозирующих систем для обеззараживания воды.Обеззараживание воды прямым электролизом является разновидностью окислительной обработки воды, поэтому методы контроля качества воды и эффекта обеззараживания, применяемые при химическом окислении, могут быть использованы и при обработке воды на установках типа ЭП-10-50-300.right000Прохождение электрического тока через раствор сопровождается целой серией электрохимических реакций, в результате которых образуются новые вещества и изменяется вся структура межмолекулярных взаимодействий. При этом разбавленные растворы солей, к которым относится и вода, переходят в состояние наибольшей физико-химической активности. В воде образуются труднорастворимые карбонаты кальция и магния, соли тяжелых металлов и железа, которые в дальнейшем удаляются на фильтрах типа УДВ.Независимо от применяемых схем водоснабжения, установки монтируются, как правило, всегда перед контактными емкостями (резервуарами чистой воды, водонапорными башнями и т.п.), которые, как и в случае обычного хлорирования, позволяют обеспечить необходимое время контакта.Блок электролизера конструктивно выполнен в виде цилиндра. Используемые в электролизере малоизнашиваемые аноды выполнены из листового титана с активным металлооксидным покрытием. Детали установки, контактирующие с растворами, выполнены из коррозионно-стойких материалов – титан, оргстекло, полиэтилен, поливинилхлорид. Электропитание установки осуществляется от блока питания, включающего в себя блок управления, системы контроля, защиты и автоматики. Установка снабжена автоматическим воздушным клапаном и датчиком температуры, который отключает блок питания при превышении заданной температуры рабочей среды. После остывания воды установка включается автоматически.Обрабатываемую воду под давлением подают в электролизер. Силу тока электролиза подбирают экспериментальным путем, например, чтобы величина остаточного хлора в обрабатываемой воде соответствовала требованиям ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая».В зависимости от качества обрабатываемой воды установка может работать по одной из двух технологических схем:• в случае обеззараживания природных вод с общей жесткостью до 4-5 мг-экв/л через электролизер следует пропускать весь поток обрабатываемой воды;• при использовании источников водоснабжения с более высокой жесткостью с целью предотвращения интенсивного образования катодных отложений необходимо осуществлять разделение потоков, а именно: на электролизер подавать только 10-30% обрабатываемой воды и использовать его как «генератор активного кислорода», а остальное количество воды направлять по основной магистрали. Расход воды через электролизер устанавливается по расходомеру с помощью входного вентиля.ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИПараметрЭП-10-П50ЭП-10-П100ЭП-10-П200ЭП-10-П300Производительность, м3/сутдо 20до 35до 100до 250Номинальная мощность, кВтдо 0,3до 0,5до 0,6до 1,1Масса установки, кг16253045УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ УСТАНОВОК• давление воды до 5 атм;• эл.питание 220 В, 50 Гц;• температура воздуха в помещении 5-35 °С.8. Расчет сооружений по обработке осадка8.1.Расчет количества осадка, идущего на сооружения по обработке осадка.Количество сырого осадка ( СО ).Определим количество сырого осадка по сухому веществу:,где С – концентрация взвешенных веществ в воде, поступающие на первичные отстойники, С = 219,72 мг/л. Эфакт – эффективность задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках, доли единицы, Э = 0,3. k – коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализов (равный 1,1 – 1,2). Принимаем равным 1,1. Q – средний расчетный расход сточных вод, Q = 57494 м3/сут.При удалении осадка из отстойников плунжерными насосами влажность его можно принять равной 95%.Определим объем сырого осадка: , где - плотность осадка, равная 1 т/м3.Вл – влажность СО, равная 95%.Осадок: Осух = 4,168 т/сут, Vос = 83,36 м3/сут.Расход избыточного активного ила АИизб.Определим расход АИизб по сухому веществу:, гдеа – коэффициент прироста активного ила (0,3 – 0,5), принимаем равным 0,4.Len – БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды, равное 2 мг/л.b – вынос активного ила из вторичных отстойников ( 12 –15 мг/л ),принимаем равным 15 мг/л.В = C(1 – Э) = 219,72(1- 0,3) = 153,80 мг/л – количество взвешенных веществ на выходе из вторичных отстойников Определим объем неуплотненного избыточного активного ила:, гдеВл – влажность неуплотненного АИизб, равная 99,6%.Активный ил: Исух = 12,15 т/сут, Vил = 3037,5 м3 /сут. Определение средней (фактической) влажности смеси СО и АИизб. Объем избыточного активного ила до реконструкции:Разница = (1350-3037)/1350*100%=(≥10%), следовательно производим перерасчет сооружений обработки осадка.8.2.Расчет илоуплотнителя.