Участок механической очистки сточных вод. Проектирование эффективной горизонтальной песколовки и отстойника на участке механической очистки сточных вод производительностью 240000 м3/сутки на основе ГУП "Водоканал" СПб

Введение
1. Аналитический обзор
1.1 Технологии очистки
1.2 Защита Балтийского моря
1.3 Финансирование работ по очистке стоков в Петербурге
1.4 Песколовки для очистки сточных вод
1.5 Отстойники для очистки сточных вод
2. Выбор и технико-экономическое обоснование места расположения проектируемого объекта
2.1 Общая характеристика производства
2.2 Существующие сооружения механической очистки (СМО)
3.Технологическая часть
3.1 Выбор технологической схемы участка механической очистки сточных вод
3.2 Расчет сооружений участка механической очистки сточных вод
4.Строительная часть
5.Стандартизация
6.Охрана труда и производственная безопасность
6.1 Анализ условий труда при эксплуатации объектов водоотведения. Методы и средства нормализации.
6.2 Санитарно-гигиенические мероприятия,направленные на нормализацию условий труда
6.2.1Микроклимат производственных помещений.
6.2.2 Защита от шума и вибрации
6.2.3 Обеспечение освещенности производственных помещений и рабочих мест.
6.3 Техника безопасности
6.3.1 Мероприятия, обеспечивающие требования ТБ при эксплуатации систем водоотведения.
6.3.2 Мероприятия, обеспечивающие требования ТБ при эксплуатации оборудования.
6.3.3 Организация обучения и проверка знаний обслуживающего персонала.
6.3.4 Обеспечение средствами индивидуальной защиты работников предприятий водоотведения
6.4 Пожарная безопасность
7. Экономическая оценка проектных решений
7.1 Расчет экономического ущерба
7.2 Расчет экономической эффективности
Заключение
Список литературы

Участок механической очистки сточных вод. Проектирование эффективной горизонтальной песколовки и отстойника на участке механической очистки сточных вод производительностью 240000 м3/сутки на основе ГУП "Водоканал" СПб

Для увеличения эффективности отстаивания используют тонкослойные отстойники. Они могут быть вертикальными, радиальными или горизонтальными; состоят из водораспределительной, водосборной и отстойной зон. В таких отстойниках отстойная зона делится трубчатыми или пластинчатыми элементами на ряд слоев небольшой глубины (до 150 мм). При малой глубине отстаивание протекает быстро, что позволяет уменьшить размеры отстойников.Тонкослойные отстойники классифицируются по следующим признакам: по конструкции наклонных блоков - на трубчатые и полочные; по режиму работы - периодического (циклического) и непрерывного действия; по взаимному движению осветленной воды и вытесняемого осадка - с прямоточным, противоточным и смешанным (комбинированным) движением.Поперечное сечение трубчатых секций может бытьпрямоугольным, квадратным, шестиугольным или круглым. Полочные секции монтируются из плоских или гофрированных листов и имеют прямоугольное сечение. Элементы отстойника выполняют из стали, алюминия и пластмассы (полипропилена, полиэтилена, стеклопластиков). Наклон блоков в отстойниках периодического (циклического) действия небольшой. Накопившийся осадок удаляется промывкой обратным током осветленной воды. Наклон элементов в отстойниках непрерывного действия составляет 45-60°. Эффективность трубчатых и полочных отстойников практически одинакова.Осадочные желоба отстойников глубиной 1,2-1,5 м и с наклоном стенок 50° имеют донные щели шириной 0,15 м, через которые осадок поступает в септическую камеру. Осадочные желоба рассчитывают так же, как и горизонтальные отстойники. Скорость воды принимают равной 5-10 мм/с. Эффективность очистки 40-50%. Объем септической камеры устанавливают в зависимости от средней температуры сточных вод в зимний период. При сбраживании активного ила объем камеры увеличивают на 30-70%. Отстойники-осветлители применяют при повышенном содержании в сточных водах труднооседающих веществ. В результате совмещения процессов осаждения, хлопьеобразования и фильтрации сточной воды через слой взвешенного осадка эффективность очистки достигает 70%. Имеются конструкции осветлителей как с предварительной коагуляцией и агрегацией вод, так и без таковых, с совмещением этих процессов в одном аппарате. Широко применяют отстойник-флокулятор (рис. 1.11). Внутри отстойника имеется камера флокуляции, в которую через центральную трубу поступает сточная вода. В камере флокуляции происходит эжекция воздуха, частичное окисление органических веществ, хлопьеобразование и сорбция загрязнений. В отстойной зоне вода проходит через слой взвешенного осадка, где задерживаются мелкодисперсные примеси. Выпавший осадок удаляется под действием гидростатического напора.Рис.1.11. Отстойник-флокулятор: 1 - корпус; 2 - желоб; 3 - отверстия для удаления осветленной воды; 4 - воздухоотделитель; 5 - центральная труба; 6 - распределительные трубы.Вывод: Исходя из условий проектирования и аналитического обзора была выбрана аэрируемая песколовка как дающая большую эффективность очистки при заданной расходе и первичный радиальный отстойник.2. Выбор и технико-экономическое обоснование места расположения проектируемого объекта 2.1 Общая характеристика производстваЦСА - структурное подразделение Производственного Управления очистных сооружений филиала «Водоотведение Санкт-Петербурга» ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга".Географическое положение и площадь территорииОчистные сооружения расположены на о. Белом в устье реки Невы. Площадь острова 57га Производительность и год ввода в эксплуатациюПервая очередь введена в эксплуатацию в 1978г. производительностью 750 тыс.м3/сут.Вторая очередь введена в эксплуатацию в 1985г. производительностью 750 тыс.м3/сут.Общая проектная производительность 1500 тыс. м3/сут.Фактическая производительность:1148 тыс. м3/сут (по данным за 2008 год);1194 тыс. м3/сут (по данным за 2009 год);1053 тыс. м3/сут (по данным за 2010 год);Приведенная производительность 800 тыс. м3/сут.Расходы в сухую погоду и во время дождяСекундные расходы в сухую погоду составляют: средний – 17,4 м3/сек, расчетный – 20 м3/сек, секундный расчетный расход во время дождей – 30 м3/сек.Проектные показателиПроектные показатели загрязнений в сточной воде:1) поступающей на очистные сооружения:по взвешенным веществам – 150мг/л;по БПК20 – 250 мг/л.2) очищенной:по взвешенным веществам – 15 мг/л;по БПК20 – 15 мг/л.Характеристика выпуска очищенной водыОчищенные сточные воды через рассеивающий выпуск, состоящий из 5 стальных труб диаметром 1400 мм, поступают на выброс в Корабельный фарватер. Длина выпусков от 42 м до 170 м. На каждой нитке выпуска по 8 оголовков в виде патрубков диаметром 400 мм и шагом 4 м.2.2 Существующие сооружения механической очистки (СМО) Назначение и составСооружения механической очистки предназначены для пропуска сточных вод, поступающих с ГНС ЦСА, НСВС и ВОНС, и очистки их от волокнистых отбросов, мусора, песка и взвешенных веществ (рисунок 2.1). В комплекс СМО входят следующие сооружения:приёмная камера;отделение решеток;песколовки;установки дозирования реагента;первичные отстойники;отделение гидроотмыва;насосные станции сырого осадка.Рисунок 2.1 –Сооружения механической очисткиПриемная камера (ПК)Приемная камера предназначена для приема сточных вод, поступающих из ГНС ЦСА, НСВС и ВОНС, гашения скорости потока и распределения по каналам решеток с помощью щитовых затворов. ПК расположена на максимальной отметке сооружений +16м, поэтому далее вода проходит по сооружениям самотеком. Размеры камеры 27,5мх21,8мх3,2м рабочий объем 1900м3. В камере расположены:2 щита в перегородке, разделяющей приемную камеру на две части (секции), открыты полностью;8 щитов для распределения сточной воды между первой и второй очередями, которые не используются и находятся в фиксированном открытом положении;28 щитов (14 и 14 щитов последовательно) для регулирования подачи воды на решетки;аварийный щит 1А для сброса в залив сточной воды при поступлении суммарного расхода более 30 м3/сек (108 тыс.м3/час) в приемную камеру от ГНС ЦСА, НСВС и ВОНС (рисунок 2.2).Рисунок 2.2 – Приемная камераОтделение решетокРешетки предназначены для задержания грубодисперсных примесей и загрязнений, содержащихся в сточных водах.2 решетки РС-1900М каскадного типа с прозором 5мм, пропускной способностью 5700 м3/час;11 решеток РС-1960 каскадного типа с прозором 6мм, пропускной способностью 5900 м3/час;2 ленточных конвейера для транспортировки задержанных отбросов в контейнеры для дальнейшей утилизации;3 насоса технической воды 1Д315/71, подающих воду на гидроэлеваторы для удаления песка из песколовок, для прокачки приямков песколовок и промыва пескопровода.ПесколовкиПесколовки предназначены для удаления из сточных вод песка и других минеральных примесей.12 песколовок длиной 21м, шириной 5,6м, глубиной 3,4м. Рабочий объем 400мЗ. Каждая песколовка оборудована 3 решетками, установленными поперек движения воды, для того, чтобы обеспечить равномерное распределение воды, снизить турбулентность потока, увеличить время пребывания и лучшего оседания песка. Песок смывается в бункер песколовки объемом 3,8м, откуда гидроэлеватором откачивается на 7 песковых площадок с рабочим объемом 1825м3 каждая. Пескокарты оборудованы 2 выпускными колодцами, расположенными в диагонально противоположных углах. По мере оседания песка открываются 3 шибера, находящиеся в каждом колодце. Отфильтрованная вода отводится через дренажные трубы в канализацию. Песок после подсушивания вывозится на складирование (рисунок 2.3).Схема песколовокРисунок 2.3-схема песколовокРадиальные первичные отстойникиПервичные отстойники (ПО) предназначены для выделения из сточных вод примесей, способных под действием гравитационных сил оседать или всплывать на поверхность (примеси с плотностью < 1 т/мЗ).12 отстойников диаметром 54м, гидравлическая глубина 5,85м, уклон 0,02, объем зоны отстаивания 11400м3. Каждый отстойник оснащен илоскребом со скребками для подгребания осадка в кольцевой лоток и два приямка объемом 20м3 каждый. В отстойнике имеется устройство для сбора плавающих веществ в жиросборник объемом 50м3 (рисунок 2.4)Схема расположения первичных отстойниковРисунок 2.4На предприятии установлены 12 песколовок размером 21м х5.6м х3.4м. Рабочий объем бункера (приямки для песка) -3,8 м2. Расход сточных вод на одну песколовку 5700-8900 м3/час. Скорость движения сточных вод 0,15м/сек. Всего имеется 7 песковых площадок с размерами 22,74м х48,2 м -1100 м2. Рабочий объем 1825 м3.На предприятии установлено 12 первичных радиальных отстойников диаметром 54 м, гидравлическая глубина каждого 5,85 м, уклон 0,02, объем зоны отстаивания 11400 м3 , расчетная производительность одного отстойника 6300 м3/ч.Расчетная пропускная способность очистки на ЦСА равна 800 000 м3/сут.Существующие проблемы Центральной станции аэрации на участке механической очистки сточных вод1. Решетки – не предусмотрено прессование отбросов перед утилизацией;2. Песколовки – физически и морально устарели;3. Первичные отстойники – износ ж/б и металлических конструкций и оборудования насосных станций сырого осадка на 1-й и 2-й группахТехнологическая часть3.1 Выбор технологической схемы участка механической очистки сточных вод Выбор состава очистных сооруженийПринимается механическая очистка сточных вод.I Механическая очистка:Решетки механические;Песколовки аэрируемые;Водоизмерители (лоток Вентури);Первичные радиальные отстойники.На основании полученных данных установлено:Qсут = 240000 м3/сут,Требуемый эффект очистки составляет: Эвв = 98%; Эбпк = 98.3%.3.2 Расчет сооружений участка механической очистки сточных водОпределение размеров каналаСточная вода на очистных сооружениях протекает по прямоугольным каналам, расчет которых ведется по [2, табл. 22-35] с учетом следующих требований:при максимальном расходе отношение максимальной высоты воды в канале к его ширине hмах/B = 0,5-0,75;при максимальном расходе рекомендуемая скорость должна быть Vмах = 0,9-1,2 м/с, при минимальном Vmin >= 0,7 м/с;при максимальном расходе рекомендуемый уклон канала должен быть i = 0,0008-0,003.qчас=10000 м3/часqс =2,7 м3/сПри qмах = 2,7 м3/с, Вк = 1000 мм, i = 0,025, hмах = 0,4 м, Vмах = 1,32 м/с;при qmin = 0,4 м3/с, Вк = 1000 мм, i = 0,001, hмах = 0,43 м, Vмах = 0,85 м/с;Расчет решетокПри механической очистке из сточной воды удаляются загрязнения находящиеся в ней главным образом в нерастворенном и частично коллоидном состоянии. Решетки предназначены для улавливания из сточных вод крупных нерастворимых загрязнений. Они выполняются из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Прозоры между стержнями решетки обычно принимаются b = 0,016 м. Рис. 3.1 -РешеткиОбщее число прозоров определяем по формуле:где: qмах – максимальный расход сточных вод (2,7м3/с);b – ширина прозора между стержнями решетки (0,016 м);hмах – максимальная глубина воды в канале перед решеткой (0,9 м);Vр – средняя скорость воды в прозорах решетки, для механизированных решеток 0,8-1,0 м/с и 1,2 м/с для решеток дробилок [2, п.5.14];k3 – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями (k3 = 1,05). прозораПринимаем решетку РС-1900MШирина решетки — ширина канала (бака)А мм 1905 (2000) Ширина фильтрующей части Б мм 1757 Общая высота В мм 4340 Длина Г мм 3250 Высота выгрузки осадка Д мм 3000 Максимальная глубина канала (бака) Е мм 2950 Ширина прозоров S мм 5 Толщина фильтрующих пластин T мм 3 Номинальная производительность по сточной жидкости Qc м3/ч 6300 Номинальная производительность по чистой воде Qч м3/ч Номинальная производительность по сырому осадку Qco м3/ч- Масса G кг 5750 Номинальный уровень жидкости перед решеткой H мм 2400 Мощность электродвигателя W кВт 2.2Определяем потери напора:, мгде:Vмах – скорость движения воды в канале перед решеткой, м/с:, м/сN – число рабочих решеток (2 шт.);К – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки (К = 3,0), [2, п.6.24];ζ- коэффициент местного сопротивления решетки:ζ = β×(S/b)4/3×sin α;где:β – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержней решетки (2,42);S – толщина стержня (0,008 м);α – угол наклона решетки к горизонту (60-80о);, м, мДля предупреждения образования вихревого потока канала перед решеткой плавно уширяют путем изменения направления стенок на угол 30о. Определяем длину уширения перед решеткой: l1 = 1,37×(Вр – Вк) = 1,37×(1,905– 1) = 0,465м,где:Вк – ширина подводящего канала.Определяем длину уширения после решетки:l2 = 0,5×l1= 0,5×0,465= 0,23 м.Определяем количество уловленных решеткой загрязнений:, м3/сутгде:α – количество отбросов на 1 человека в год, принимаем в зависимости от размеров решетки по табл. 23 [2], (5 л/год∙чел);Nпр.взв – приведенное число жителей по взвешенным веществам (500000 чел);, м3/сутВыполняем проверку решетки по скорости, на пропуск минимального расхода (Vmin не менее 0,4 м/с):, м/сгде:qмin – минимальный расход сточных вод (0,9м3/с);hмin – минимальная глубина воды в канале перед решеткой (0,43 м)., м/сОпределяем скорость движения воды в прозорах, она должна быть 0,8-1,0 м/с:, м/сгде:nфакт – фактическое количество прозоров в решетке (197 прозора). м/сОбе скорости удовлетворяют требованиям.Расчет аэрируемых песколовокАэрируемые песколовки применяются для удаления из сточных вод песка крупностью более 0,15-0,20 мм, рекомендуются при производительности станции более 15-20 тыс. м3/сут и особенно при значительном содержании в городском стоке жировых веществ, нефтепродуктов и ПАВ.Песколовки проектируются в виде блока, состоящего не менее чем из двух самостоятельных отделений (все рабочие).Как правило, песколовки оборудуются гидромеханической системой сбора песка; из песколовок песок удаляется не реже, чем через 2 суток гидроэлеватором. Схема песколовки приведена на рис.3.2.В песколовках скорость движения составляет не более 0,08-0,12 м/с; регуляторы скорости не предусматриваются.По [2, п.6.28] при проектировании аэрируемых песколовок принимают:установку аэратора из дырчатых труб на глубину 0,7 м вдоль одной из продольных стен над лотком для сбора песка;интенсивность аэрации 3-5 м3/м2ч;поперечный уклон дна к песковому лотку 0,2-0,4;впуск воды совпадающим с направлением вращения воды в песколовке, выпуск - затопленным;отношение ширины к глубине отделения В: Н = 1: 11: 1,5.Перед каждой песколовкой и за ней устанавливаются шиберы, и предусматривается возможность ее отключения и опорожнения.Сборник песка размещается в начале песколовки и рассчитывается на двухсуточное накопление песка. Конусность сборника 55-60, ширина дна 0,5 м. Песок из сборника удаляется гидроэлеватором или эрлифтом.При проектировании известны: максимальный часовой расход сточных вод (10 000 м3) и приведенное количество жителей.(500 000 чел.)Рис.3.2 Аэрируемая песколовка: 1 - пескопульпа; 2 - технический трубопровод; 3 - объединяющий канал; 4 - колодец для плавающих веществ; 5 - отвод воды; 6 - трубопровод подачи воздухаЧисло отделений песколовки должно быть не менее двух, причем все рабочие. Скорость движения сточных вод при максимальном притоке в аэрируемых песколовках принимается согласно табл. 28 [2] Vs = 0,08 – 0,12 м/с, расчетный диаметр частиц песка d = 0,15 - 0,2 мм.Определяем площадь живого сечения одного отделения:Принимаем число отделений аэрируемой песколовки nотд = 2., м2где:Vs - скорость движения сточных вод максимальном притоке (0,1 м/с);nотд - число отделений аэрируемой песколовки (2);qмах – максимальный расход сточных вод (2,7 м3/с); м2Определяем длину песколовки:, мгде:Vs - скорость движения сточных вод максимальном притоке (0,1 м/с);uо – гидравлическая крупность частиц песка, принимается по табл. 28 [2], uо = 18,7-24,2 мм/с;Hs – рабочая глубина песколовки, согласно п.6.27 [2], принимается равной половине общей глубины, Hs = H/2. Общая глубина аэрируемой песколовки Н = 0,7 - 3,5 м [2, табл. 28]. По п.6.28 [2] рекомендуется принимать следующие соотношения ширины песколовки к глубине: В:Н = 1; 1,25; 1,5.Если принять В:Н = 1,5, то В = 1,5Н.Площадь поперечного сечения ω = В×Н = 1,5×Н×Н = 1,5×Н2, тогда: м м Кs – коэффициент, принимаемый по табл. 27 [2] в зависимости от соотношения В:Н и диаметра задерживаемых частиц (2,39);, мОпределяем глубину конической части песколовки:Нк = Н + i×(В - bк),где:i – уклон дна к песковому лотку, принимается согласно п.6.28 [2], (0,2-0,4);В – ширина песколовки, м;bк – конструктивная ширина одного отделения песколовки, bк = 1,0 м.Т.к. В = 1,5∙Н = 1,5∙3 = 4,5 м.Нк = 3 + 0,2×(4,5 – 1,0) = 3+0,7= 3,7 мОпределяем количество собираемого песколовкой осадка:, м3где:Р – количество песка, задерживаемого в песколовках, принимается согласно п.6.31 [2], Р = 0,02 л/чел∙сут;t – продолжительность периода между чистками, принимается согласно п.6.32 [2], t = 2 сут.Nпр.взв – приведенное число жителей по взвешенным веществам (500 000 чел); м3Определяем объем осадка в одном отделении: м3Расчет песковых бункеровПесок, задержанный в песколовках, чаще всего, удаляют с помощью гидроэлеватора и в виде песчаной пульпы перекачивают на песковые площадки, если производительность станции до 75000 м3/сут, или в песковые бункеры при производительности от 75000 м3/сут.В нашем дипломе будем вести расчет песковых бункеров т.к. производительность станции 240 000 м3/сут.Бункеры рассчитывают на 1,5-5 суточное хранение песка [2, п.6.34].Определяем объем бункера:, м3где:Wп.сут. – объем песка в сутках, м3;tхр – время хранения песка в песковых бункерах, (5 суток)., м3Количество бункеров Nб должно быть не менее двух. Принимаем Nб = 5. Определяем объем одного бункера: м3Задержанный песок гидроэлеваторами подается на отмывку в гидроциклоны, устанавливаемые над открыто расположенными песковыми бункерами. Отделенная от песка вода из гидроциклона сбрасывается перед песколовками. Обработка осадка в гидроциклоне обеспечивает получение песка, практически свободного от органических примесей.Основные параметры песколовок приведены в табл. 3.1.Таблица 3.1 -Аэрируемые песколовкиПропускная способность, тыс. м*7суткиЧисло отделенийширина отделения ЪРазмеры, м глубина hдлина LОтношение b/hРасход воздухана аэрацию, м=/ч, при интенсивности аэрации 3 м3/(м2 • ч)70232,1121,34200100232,1121,3430014024,52,8181,546020034,52,8181,569028044,52,8181,5920Поскольку песок из песколовок транспортируется по трубопроводам с большим объемом воды, необходимо его обезвоживать. Для этого устраивают бункера, песковые площадки или накопители песка, обычно располагаемые вблизи песколовок, и применяют гидроциклоны, в которых при промывке песка происходит и его обезвоживание.Бункера рассчитывают на 1,5—9-суточное хранение песка; их располагают как вне здания, так и в здании в зависимости от климатических условий. Для промывки песка применяют напорные гидроциклоны диаметром 300 мм с напором пульпы перед гидроциклонами 20 м. Во избежание смерзания песка при расположении бункеров вне здания предусматривается обогрев бункеров горячей водой.Рис. 3.3. Бункера для песка/ — подвод воды в систему отопления: 2— отвод воды из системы отопления; 3—затвор с электроприводом: 4 — теплоизоляция: 5—бункера; 6 — гидроциклон: 7 — отвод воды от гидроциклонов; 8 — подвод пульпы к гидроциклонам; 9 — отвод воды в канализациюПринимаем диаметр бункера D = 1,5 м, диаметр выгрузочного отверстия d = 0,5 м, высоту конусной части Нк = 3,7 м, высоту цилиндрической части Нц = 3 м, объем конусной части Wк = 5,3м3. ( Wk=πr2h) Фактический объем бункера Wфакт = 10м3, общая высота Hобщ = 2,87 м.