Розрахунок системи малих очищувальних споруд

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Визначення витрат стічних вод від об'єктів водовідведення

Для розрахунків малих очищувальних споруд будуємо блок-схему (рис. 1).

Рисунок 1 - Блок-схема для розрахунків малих очищувальних споруд: Ж.Б. - житловий будинок, Ш. - школа, Б. - басейн, - добова витрата стічних вод від житлового будинку (із завдання), - добова витрата стічних вод від школи (із завдання), - добова витрата стічних вод від басейну (із завдання)

Розраховуємо добові витрати стічних вод, що надходять на малі ОС:

Визначаємо загальні годинні витрати:

Визначаємо загальні секундні витрати:



Розраховуємо максимальні і мінімальні витрати стічних вод, що надходять на малі ОС:

де - коефіцієнт максимальної добової нерівномірності притоку стічних вод на малі ОС, який залежить від середніх витрат побутових стічних вод.

Визначаємо максимальні годинні витрати стічних вод:

Визначаємо максимальні секундні витрати стічних вод:

,

де - коефіцієнт мінімальної добової нерівномірності притоку стічних вод на малі ОС.

Визначаємо мінімальні годинні витрати стічних вод:

Визначаємо мінімальні секундні витрати стічних вод:

2. Визначення концентрації забруднень стічних вод

Визначення концентрації забруднень стічних вод за БСК.

Розподіляємо питому кількість забруднень за по об'єктах в залежності від часу перебування людини в цих місцях.

Ж.Б.: 15 - 17 год.,

Ш.: 6 - 8 год.,

Б.: 2 год.

- Концентрація забруднень за БСК для житлових будинків:

,

де - питома норма надходження на 1 жителя.

.

- споживання води однією людиною в житловому будинку, для централізованого гарячого і холодного водопостачання з ваннами.

- Концентрація забруднень за БСК для шкіл:

- споживання води однією людиною в школі, .

- Концентрація забруднень за БСК для басейнів:

- споживання води однією людиною в басейні, .

Визначаємо загальну концентрацію забруднень стічних вод за :

Визначаємо концентрацію забруднень за завислими речовинами.

- Концентрація за ЗР для житлових будинків:

Для житлових будинків визначаємо питому норму надходження забруднюючих речовин: a=65 г/добу на 1 жителя,

- Концентрація за ЗР для шкіл:

- Концентрація за ЗР для басейнів:

Визначаємо загальну концентрацію забруднюючих стічних вод за завислими речовинами:

стічний пісковловлювач вимірювальний високонавантажуваний

3. Розрахунок малих очищувальних споруд

Виходячи з необхідної степені очищення стічних вод, проектуємо споруди для:

- механічного очищення стічних вод,

- біологічного очищення стічних вод,

- знезараження.

Згідно завдання і вихідних даних будуємо блок-схему очищувальних споруд (рис. 2).



Рисунок 2 - Блок-схема малих очищувальних споруд

Приймальна камера.

Для приймання стічної води з напірних трубопроводів перед очищувальними спорудами влаштовуємо приймальну камеру. Згідно з максимальним притоком стічної води на очищувальні споруди по табл.1 приймаємо розміри приймальної камери.

Таблиця 1 - Розміри приймальної камери

Qдобmax, м3/добу	Розміри, мм	Діаметр напірного трубопроводу
	A	B	H
100-160	1500	1000	1300	150-250
250	1500	1000	1300	250
400-630	1500	1000	1300	400
1000-1250	2000	2300	2000	600

Приймаємо приймальну камеру з розмірами:

А=1500 мм, В=1000 мм, Н=1300 мм, діаметр напірного трубопроводу 250 мм.

Решітки.

Стічні води від житлових будинків, шкіл містять велику кількість покидьків різного складу: кухонні, текстиль, папір, пробки і т.д. тому для виловлювання зі стічних вод великих нерозчинних забруднень застосовують решітки, які виконують із круглих, прямокутних чи іншої форми металевих стержнів. Решітки встановлюють на всіх очищувальних спорудах не залежно від способу подачі на них стічних вод - самопливом або напірним трубопроводом.

Виходячи з максимального годинного притоку стічних вод прийнято будівлю решіток розміром 6Ч9 м з двома решітками.

Розрахункова кількість прорізів на решітці визначається за формулою:

де - ширина прорізів, 10-16 мм, , - швидкість стічних вод, , - глибина води перед решіткою, , - коефіцієнт, що враховує стиснення прорізів греблями і затриманими забрудненнями, .

Приймаємо кількість прорізів: 4 штуки.

Визначаємо ширину решітки:

,

де - товщина стержнів, .

Швидкість протікання стічних вод через решітку:

Визначаємо втрати напору в решітці:

,

де - коефіцієнт місцевого опору, для круглих , - коефіцієнт, що враховує збільшення втрат напору внаслідок забруднення решіток, .

Пісковловлювачі.

Для вловлювання зі стічних вод піску та інших мінеральних нерозчинних забруднень застосовують пісковловлювачі, які підрозділяються на:

- горизонтальні,

- вертикальні,

- із круговим рухом води.

Для міських стічних вод характерна наявність певної кількості піску та інших домішок мінерального походження. Велика кількість піску потрапляє в стічні води з поверхневим стоком, при інфільтрації грунтових вод в каналізаційну мережу через нещільності стикових з'єднань, а також при підключенні до мережі промислових підприємств.

Приймаємо не менше двох пісковловлювачів із круговим рухом води.

Розрахункове навантаження на пісковловлювач:

Визначаємо площу відділення пісколовки в плані:



Приймаємо круглу в плані пісколовку.

Розраховуємо діаметр пісколовки:

Приймаємо діаметр пісколовки 0,45 м.

Розраховуємо глибину пісколовки:

Розраховуємо глибину конусної частини:

Визначаємо об'єм конусної частини:

Визначаємо випадання осаду в пісковловлювачі за добу:

,

де - приведена кількість жителів за завислими речовинами:



Заповнення конусної частини пісковловлювача осадом буде протікати за період:

Осад доцільно забирати не рідше 3 разу на добу.

Бункери для піску.

Для зневоднення піску на малих очищувальних спорудах рекомендується застосовувати спеціальні циліндрично-конічні піскові бункери діаметром 1,5 - 2 м, пристосовані для наступного завантаження піску в автомобілі та їх вивозу. Піскові бункери розраховують на 1,5 - 9 добове зберігання піску. Їх слід розташовувати в опалюваних будівлях з розрахунковою внутрішньою температурою не менше 5°С.

Затвір на вивантажувальному отворі повинен бути електрифікованим. Під бункерами обов'язкове влаштування трапів для відводу стічної води в каналізацію або в сам пісковловлювач.

Приймаємо не менше двох бункерів діаметром 1,5 м.

Об'єм одного бункеру:

Приймаємо 9 добове зберігання піску в двох бункерах об'ємом кожен.

Водовимірювальний пристрій (лоток Вентурі).

Розміри вимірювального лотка Вентурі залежно від витрати стічних вод наведені в табл. 2.

Найбільш точним і надійним вимірювальним приладом для контролю витрати стічних вод в прямокутних каналах є лоток Вентурі, який розміщується між пісколовкою та первинним відстійником. Ділянка до каналу і після вимірювального лотка повинна бути прямолінійною і не мати відгалужень.

Підбираємо лоток з такими розмірами:

Таблиця 2 - Розміри вимірювального лотка Вентурі

Межа вимірювань Q СВ, м3/год	Параметри, мм
	B	b	H	E	F	K	L	i1	i2
25-500	450	296	600	1200	1260	2040	4500	0,002	0,003

На рис. 3 показані габаритні розміри лотка Вентурі.

В - ширина лотка, мм,

Н - глибина лотка, мм,

b - ширина горловини звуженої частини лотка, мм,

Е - відстань від контрольного перерізу лотка до початку горловини, мм,

F - довжина горловини, мм,

К - відстань від звужуючого пристрою до місця встановлення вимірювальних приладів, мм,

Загальна довжина вимірювального пристрою:

L=E+F+K=1200+1260+2040=4500 мм.

i1, i2 - ухили підвідного і відвідного лотків відносно вимірювального пристрою.



Рисунок 3 - Лоток Вентурі

Первинні вертикальні відстійники.

Вертикальні відстійники мають діаметр не менше 9 м.

Робоча глибина відстійної частини 2,7 - 3,8 м.

Розрахунок первинного відстійника виконують за кінематичним випаданням завислих речовин у арахуванням необхідного ефекту освітлення:

де - допустима концентрація завислих речовин перед біологічним очищенням =100 мг/л.

Розраховуємо діаметр вертикальних відстійників:

- гідравлічна крупність частинок, затриманих у відстійнику.

,

де - коефіцієнт використання об'єму проточної частини відстійника, що враховує реальну схему потоків рідини в ньому, , - глибина шару рідини в лабораторних циліндрах, , - коефіцієнт, що залежить від осідання зависів в процесі відстоювання, , - тривалість відстоювання (в залежності від концентрації завислих речовин) , - робоча глибина відстійника, приймаємо .

Приймаємо два відстійники діаметром 3 м.

Після визначення діаметра відстійника необхідно перевірити фактичну швидкість в проточній частині відстійника.

< 5 мм/с, відстійник підібрано вірно, поправки в розрахунки вносити не потрібно.

Визначаємо продуктивність (пропускну здатність) одного відстійника:

.

Визначаємо кількість осаду, що видаляється при відстоюванні в первинних відстійниках.

Маса сухої речовини осаду складає:

,

де - вологість осаду при виведені її насосом,, - густина осаду, - коефіцієнт, що враховує збільшення об'єму осаду за рахунок крупних фракцій зависі, які не уловлюються при відбиранні проб для аналізу.

Таким чином на біологічне очищення надходять стічні води з такими показниками забруднень:

- за завислими речовинами:

- за БСКповн:

Біологічне очищення - високонавантажувальний біофільтр.

Характерною відмінністю високонавантажуваних біофільтрів від краплинних є їх більша продуктивність та окислювальна потужність, що зумовлюється незамулюваністю їх завантаження і кращим обміном у них повітря. Це досягається завдяки застосуванню більш крупного матеріалу завантаження - до 40-70 мм, збільшенню його висоти до 2-4 м, підвищеному гідравлічному навантаженню - до 10-30 м3/(м2.добу), а також застосуванню штучної вентиляції завантаження. У зв'язку з підвищенням гідравлічного навантаження повна біологічна очистка забезпечується при значеннях БПКповн освітлених стічних вод, що подаються на високонавантажувані біофільтри, які не перевищують 300 мг/л.

У вітчизняній практиці високонавантажувані біофільтри звичайно влаштовують із збірного залізобетону у вигляді циліндричних резервуарів діаметром 6, 12, 15, 18, 21, 24, 27 і 30 м. Як і для краплинних, кількість робочих високонавантажуваних біофільтрів на очисній станції приймається в межах 2-8 шт. Дно біофільтрів виконується з монолітного залізобетону з похилом до збірного лотка (звичайно влаштовується один лоток), дренажне перекриття - із збірних колосникових решіток. Надійна робота високонавантажуваних біофільтрів досягається за умови рівномірного безперервного зрошення водою його поверхні, яке здійснюється в більшості випадків за допомогою радіальних реактивних зрошувачів, що обертаються.

Для штучної вентиляції завантаження високонавантажуваних біофільтрів повітря під тиском 100 мм вод. ст. (980 Па) нагнітається вентиляторами в міждонний простір між дном і дренажем. У тому місті відвідного лотка, де вода виходить з-під біофільтра, влаштовують гідрозатвор висотою 200 мм, а міждонний простір закривають з усіх сторін. Це робиться для того, щоб усе повітря, яке нагнітається вентилятором, повністю надходило в тіло біофільтра, а не виходило з біофільтра разом із очищеними стічними водами.

В окремих випадках, коли БПКповн очищуваних стічних вод більша від граничного для високонавантажуваних біофільтрів значення 300 мг/л, застосовується рециркуляція очищених стічних вод, яка забезпечує розбавлення очищуваних стічних вод, збільшення гідравлічного навантаження на біофільтр, підвищення ефекту очистки стічних вод.

Високонавантажувані біофільтри можуть забезпечити будь-який заданий ступінь очистки стічних вод, а тому знайшли використання як для повної, так і для неповної біологічної їх очистки на очисних станціях продуктивністю до 50000 м3/добу. При необхідності високонавантажувані біофільтри можуть також працювати і за двоступінчастою схемою.

Рисунок 4 - Високонавантажуваний біофільтр: 1 - корпус; 2 - завантаження; 3 - реактивний зрошувач; 4 - дренаж; 5 - гідрозатвор; 6 -суцільне дно; 7 - вентиляційна камера

Розраховуємо високонавантажувальний біофільтр за СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

; =15 мг/л;

T = 14 ? температура стічних вод.

БСКповн стічних вод, які подаються на біофільтри з пластмасовим завантаженням, допускається приймати не більше 250 мг/л.

БСКповн стічних вод знижується на 20%. Органічні речовини випадають в осад. Концентрація забруднень за органічними речовинами, що надходять на очисні споруди:

Ефект очистки стічних вод:

Приймаємо робочу висоту біофільтра Нрf = 3 м і питому витрату повітря qpf=8,2м3/м3.

Об'єм завантаження біофільтрів:

Площа поверхні біофільтрів у плані:

Діаметр одного аерофільтра:



У вітчизняній практиці високо навантажувальний біофільтр звичайно влаштовують із збірного залізобетону у вигляді циліндричних резервуарів.

За типовим проектом приймаємо діаметр кожного біофільтра D = 3 м.

Вторинні вертикальні відстійники з висхідним потоком води.

Вертикальні вторинні відстійники застосовуються на невеликих очищувальних станціях продуктивністю до 20 тис. м3/добу. При розрахунках необхідно врахувати загальну кількість відстійників не менше трьох. Перевага вертикальних відстійників - мала площа дзеркала, простота їх конструкції та експлуатації.

Розрахунок вторинних відстійників проводимо за гідравлічним навантаженням на поверхню відстійника:

,

де - гідравлічна крупність біоплівки, , - при висхідному русі води.

Проводимо розрахунок площі вторинних відстійників:

,

де - коефіцієнт рециркуляції,при виділенні мулу під гідростатичним тиском .

Приймаємо 3 вторинних відсійника. Площа одного відстійника:

Визначаємо діаметр одного вторинного відстійника:

Приймаємо 3 відстійника діаметром 3 м.

Таблиця 3 - Основні параметри вторинних відстійників

D, м	Глибина, м	Об'єм зони, м3
	Циліндр. частина	Конусна част.	Відстоювання	Осаду
3,0	3,6	2,45	51,5	8

Кількість осаду вологістю 98%,що випадає в контактному резервуарі:

,

де - кількість осаду, що випадає в контактному резервуарі в розрахунку на 1 очищувальних стічних вод.

Після біологічної очистки в біофільтрах .

Після визначення діаметра відстійника необхідно перевірити фактичну швидкість в проточній частині відстійника:

< 5мм/с, відстійник підібрано вірно, поправки в розрахунки вносити не потрібно.

Контактний резервуар.

Використовується з метою знищення патогенних мікроорганізмів і бактерій, що залишилися в очищеній стічній воді для усунення небезпеки зараження водою.

До 1000 м3/добу витрати стічних вод для знезараження використовують хлорне вапно.

Тривалість контакту стічних вод з хлорною водою повинна бути не менше 30 хв., після чого кількість залишкового хлору повинна бути не менше 1,5 мг/л:

де l - відстань від очисних споруд до місця випуску стічних вод, м; v - швидкість течії стічних вод в трубопроводах, v =0.8-1.0 м/с.

Робочий об'єм контактних резервуарів:

,

де - годинна максимальна витрата стічних вод, м3/год.

Контактні резервуари проектують як первинні відстійники без скребачок; резервуарів - не менше 2.

При швидкості руху стічних вод у контактних резервуарах 10 мм/с довжина резервуара:

Площа поперечного перерізу:

.

При глибині Н=2,8 м і ширині кожної секції в=6 м число секцій:

шт.

Приймаємо 1 секцію контактних резервуарів. Вони мають ребристе днище, в лотках якого розташовані змивні трубопроводи з насадками. Осад виводиться один раз за 5 - 7 діб. При відключенні секції осад змочується технічною водою, яка надходить з насадок, і відводиться на мулові майданчики.

Кількість осаду:

де а - питома кількість осаду, який випадає в контактних резервуарах і дорівнює 0,5 л на 1 м3.

Вологість осаду - 98%. Виведення осаду - під гідростатичним тиском.

Стічні води, які пройшли повне біологічне очищення і знезараження з показниками Сех = мг/л та БПКповн =15 направляються до водойми і скидаються за допомогою берегового випуску.

Обробка осаду стічних вод.

Споруди по зневодненню осаду (вакуум-фільтр).

Спорудами по зневодненню осаду можуть бути: мулові майданчики, мулоущільнювачі. Але основним способам по зневодненню осаду залишається механічне зневоднення на вакуум-фільтрах і прес-фільтрах. Тому що зневоднення на мулових майданчиках часто є неможливим, бо для цього необхідна велика площа землі, якої на промислових підприємствах недостатньо або зовсім нема.

Найпоширенішими вакуум-фільтрами є вакуум-фільтри БОН безперервної дії.

Вологість осаду після вакуум-фільтрів 70-75%.

Для зневоднення осаду використовуємо вакуум-фільтр.

Визначаємо загальну потрібну площу фільтрування:

де - необхідна площа фільтрування з первинних відстійників:

об'єм осаду, який виділяється в первинних відстійниках, виходячи з концентрації завислих речовин у стічній і освітленій воді:

коефіцієнт, який враховує збільшення об'єму осаду за рахунок великих фракцій, , густина осаду, приймаємо , показник забруднень стічних вод по завислим речовинам, які після первинних відстійників надходять на вторинні відстійники:

ефект очищення стічних вод після первинних відстійників; - вологість осаду, що подається на зневоднення після первинних відстійників; приймаємо = 93,5%; t - тривалість роботи вакуум-фільтрів, t = 8 год.; q - продуктивність вакуум-фільтрів в кг сухої речовини на 1 м2 поверхні фільтру за 1 годину. В зв'язку з тим, що виробничі стічні води мають дещо іншу концентрацію завислих речовин приймаємо навантаження в 2 рази менше від загальноприйнятих. Після первинного відстійника для вакуум-фільтрів приймаємо q = 15 кг/(м2•год). - необхідна площа фільтрування з вторинних відстійників:

де:

,8 м3/добу,

Об'єм осаду:

,

онцентрація осаду, що виводиться з вторинних відстійників:

коефіцієнт приросту осаду, ;

вологість осаду після вторинних відстійників, .

Для вакуум-фільтрів приймаємо q = 10 кг/(м2•год).

Вибираємо вакуум-фільтри марки БОН 1-1,0-1: 1 робочий, 1 резервний.

Таблиця 4 - Технічні характеристики вакуум-фільтра БОН 1-1,0-1

Тип фільтра	Поверхня фільтрування, м2	Діаметр барабана, м	Частота обертання барабана, об/хв	Розміри, мм	Маса, кг	Потужність, кВт
				Довжина	Ширина	Висота
БОН 1-1,0-1	1	1,0	0,1-1,0	1430	1515	1315	817	1,1

Термічне сушіння осаду після вакуум-фільтрів (барабанні сушарки).

Термічне сушіння зневодненого осаду застосовується для зменшення його маси і для вивезення та вторинного використання. Для термічної обробки механічно зневоднених осадів застосовують сушарки, де шар матеріалу, який підсушується, залишається нерухомим. Вологість осаду після сушіння повинна становити 20 - 30 %, тривалість сушіння - не більше 20 - 30 хв.

Серійні барабанні сушарки випускаються діаметром від 1 до 3,5 м і довжиною від 4 до 27 м.

Визначаємо кількість осаду після зневоднення:

де Р - вологість ущільненого осаду;

РК - вологість кеку, який знімається з вакуум-фільтра; приймаємо РК=75%;

Вага термічно висушеного осаду за добу:

Кількість вологи, яка видаляється після сушіння:

Навантаження вологи на 1 м3 сушильного барабана становить qб.=60 кг/(м2•год).

Визначаємо об'єм барабанів для сушіння:

де час роботи барабанів; = 8 год.

Приймаємо сушильних барабана: 1 робочий і 1 резервний діаметром 1 м, довжиною 4 м, об'ємом:

Література

1. Яковлев С.В. и другие. Канализация. - М.: Стройиздат, 1986.

2. В.А. Ковальчук. Очистка стічних вод. - Рівне. 2002. - 616 с.

3. Каналізація. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проектування. ДБН В.2.5-75: 2013.

4. Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун “Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для вузов” - М., Стройиздат - 1987. - 255с.

5. Споруди водовідведення: Конспект лекцій для студентів спеціальності 6.092600 ''Водопостачання і водовідведення`` всіх форм навчання освітньо-кваліфікаційного рівня - бакалавр/ Полтава: Полтавський національний технiчний унiверситет iменi Юрiя Кондратюка, 2009 р. - 305 с. Укладач : М.В. Григоренко, канд. техн. наук, доцент.

6. Методичні вказівки до вивчення курсу „Споруди водовідведення” для студентів спеціальності 6.092600 ''Водопостачання і водовідведення`` всіх форм навчання освітньо-кваліфікаційного рівня - бакалавр/ Полтава: Полтавський національний технiчний унiверситет iменi Юрiя Кондратюка, 2008 р. - 39 с. Укладач : М.В. Григоренко, канд. техн. наук, доцент.

Размещено на Allbest.ru

...