Очистка сточных вод

R_ч = R_lim - K_ч D'_mt, (79)

где R_ч - коэффициент, зависящий от влажности осадка, по табл. 61 /1/;

R_lim - максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка.

Данные о химическом составе осадков отсутствуют, поэтому величину R_lim принимаем согласно /1/: для осадков из первичных отстойников и дробленных отбросов - 53%; для избыточного активного ила и осадка контактных резервуаров (при условии его сбраживания в метантенках) - 44%. Распад смеси осадков определяют как средневзвешенную величину всех осадков, поступающих в метантенки. Количество осадков по сухому веществу определяем по формуле

О_сух=, (80)

О_сух= т/сут.

Количество избыточного активного ила и осадка контактных резервуаров по сухому веществу

И_сух=, (81)

И_сух= т/сут

Количество беззольного вещества осадка в сухом веществе осадка при его зольности S=27% равно 73%, биопленки при зольности S=30% - 70%. Определим беззольное вещество осадка

О_бз = О_сух (1 - S) = 7,9 (1 - 0,27) = 5,77т/сут;

И_бз = И_сух (1 - S) = 7,8 (1 - 0,3) = 5,46 т/сут.

Максимально возможное сбраживание осадка определим по формуле

R_lim= (82)

R_lim=%.

Тогда распад беззольного вещества осадка равен

R_ч = 48,6 - 0,56 • 8,2 = 44%.

Количество газа, получаемого при сбраживании осадка, надлежит принимать 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества загружаемого осадка. Объемная масса газа 1 кг/м³, теплотворная способность - 5000 ккал/м³. Суточное количество газа будет равно

G= (83)

G=т/сут.

При объемной массе газа 1 кг/м³ объем газа составит W_г= 4900 м³/сут. Полученный газ необходимо использовать в теплоэнергетическом хозяйстве ОС. Выход газа из метантенков происходит неравномерно, поэтому для регулирования давления в газовой сети и хранения газа следует предусматривать мокрые газгольдеры. Объем газгольдеров рассчитывается на 2 - 4 часовой выход газа, давление газа под колпаком - от 1,5 до 2,5 кПа (150 - 250 мм вод. ст.) /1/

W=м³.

Принимаем по приложению 15 /3/ два газгольдера объемом 100 и 600 м³ каждый. Продолжительность хранения газа b = (100 + 600) 24 / 4900 = 3,43 часа, что не превышает 4 часов.

Количество тепла, выделяющегося при сжигании газа, равно

S_г = 4900 • 5000 = 24500000 ккал.

Количество тепла S₀, необходимое для поддержания оптимальной температуры сбраживания осадка в метантенках (мезофильный режим - 33^оС), будет равно

S_o = S (t_p - t_o) W'_mud, (84)

где S - удельное количество тепла, необходимое для подогрева осадка, принимается равным 1350 ккал/м³град;

t_p - температура осадка в метантенке 33^оС;

t_o - минимальная температура осадка в зимний период, принимаем равной температуре сточных вод в зимний период, +145^оС;

Д - потери тепла при его передаче, составляющие 0,1 от общего количества тепла;

з - коэффициент полезного действия котельной, з=0,65.

S_o = 1350 (33 - 15) 408,35 ккал.

Таким образом, количество тепла, получаемого от сжигания газа, превышает потребности метантенков в нем, часть тепла может быть использована на другие нужды станции.

4.3 Расчет сооружений для обезвоживания осадка

Осадки, сброженные в метантенках или стабилизированные в аэробных минерализаторах, имеют высокое удельное сопротивление, они плохо обезвоживаются. Для повышения эффективности работы сооружений механического обезвоживания осадков они должны быть предварительно подготовлены к обезвоживанию. Схема подготовки осадка к вакуум-фильтрации сложна и заключается в промывке осадка технической водой, уплотнении его в осадкоуплотнителях и коагуляции (рис. 3).

Рисунок 3 - Схема обезвоживания сброженных осадков на вакуум-фильтрах.

1 - метантенк; 2 - резервуар сброженного осадка; 3 - насос; 4 - резервуар промывки осадка; 5 - промывная вода; 6 - сжатый воздух; 7-осадкоуплотнитель; 8 - резервуар уплотненного осадка; 9 - подача хлорного железа; 10 - подача раствора извести; 11. - смеситель осадка с реагентами; 12 - вакуум-фильтр; 13 - транспортер; 14 - кек.

1) Промывка осадка.

Промывку осадков производят очищенной (технической) водой. Количество промывной воды следует принимать для смеси сырого осадка и уплотненного активного ила, сброженных в мезофильных условиях, от 2 до 3 м³/м³ смеси, в термофильных условиях - от 3 до 4 м³/м³ (п. 6.369 /1/). Продолжительность промывки от 15 до 20 мин. Число резервуаров для промывки не менее двух. Перемешивание осадка с водой рекомендуется производить воздухом из расчета 0,5 м³/м³ смеси промываемого осадка и воды.

Число резервуаров для промывки два, кратность промывки 1/3, объем промывной воды равен 408,35 • 3 = 1225,1 м³/сут. Расход осадка подаваемого в метантенк равен (408,5•1000) / (24•3600) = 4,7 л/с. Объем смесителя равен

W_с = (4,7 (1 + 3) 20 • 60) / 1000 = 22,56 м³.

Принимаем смесители глубиной 2 м, тогда площадь 1 смесителя W_с/2h=37,92/4=9,48м². Размеры смесителя в плане 3Ч3 м².

Расход воздуха для перемешивания смесиравен:

V_b = W_mud (1 + 3) t_уп / 24, (85)

V_b = (408,35•4) / 24) 0,5 = 34 м³/ч.

Воздух подается в смесители вертикальными трубами d=25 мм, устанавливаемыми на 0,7 м друг от друга по одной стороне смесителя. Труб заглубляются под воду, не доходя до дна на 0,2 м.

2) Расчет осадкоуплотнителей.

Для уплотнения промытого осадка и воды предусматриваются уплотнители, рассчитанные на 12-16 часовое пребывание смеси при мезофильном режиме. Влажность уплотненного осадка 94-96% удаление осадка происходит плунжерными насосами. Объем илоуплотнителей

W_уп = (W_mud (1 + 3) t_уп) / 24, (86)

W_уп = (408,35 • 4 • 12) / 24 = 816,7 м³.

Принимаем один радиальный отстойникк D = 18 м, объемом 788 м³.

Определяем объем уплотненного осадка при влажности Р_уп=95%

W^/_уп= (О_сух + И_сух) 100 / (100 - Р_уп), (87)

W^/_уп = (7,9 + 7,8) 100/(100 - 95) = 314 м³.

Иловая вода после уплотнителей удаляется в голову сооружений, принося дополнительные загрязнения, которые надо учитывать. Количество сливной воды из осадкоуплотнителей

W_с.в. = W^/_mud (1 + 3) - W^/_уп, (88)

W_с.в.= 408,35 (1+3) - 314 = 1319,4 м³.

Вынос взвешенных веществ с иловой водой

G_вв = 1319,4 •1 = 1319,4 кг.

Эти взвеси создают дополнительные загрязнения

k_вв = (1319,4•1000) / 53900 = 24,5 мг/л.

Определим то же по БПК_полн

G_БПК=1319,4•0,6= 791,64 кг.

Дополнительные загрязнения по БПК

k_БПК= (791,64•1000) / 53900 = 14,69 мг/л.

3) Расчет реагентного хозяйства.

В качестве реагентов при коагулировании осадков городских сточных вод следует применять хлорное железо или сернокислое окисное железо и известь в виде 10%-ных растворов (п. 6.373 /1/). Добавку извести производят после введения хлорного или сернокислого окисного железа. Для сброженной промытой смеси осадка, первичных отстойников и избыточного активного ила дозу реагентов при вакуум-фильтрации надлежит принимать: FеС1з - от 3 до 4% к массе сухого вещества осадка; СаО - от 8 до 10%. При мезофильном режиме сбраживания принимают меньшие дозы, при термофильном - большие.

Масса сухого вещества осадка равна

G = О_сух + И_сух = 7,9 + 7,8 = 15,7 т/сут.

С учетом выноса взвешенных веществ из осадкоуплотнителей с иловой водой масса сухого вещества осадка равна G¹ = 15,7 - 1,32 = 14,38 т/сут.

Суточная потребность хлорного железа составит 14,38 •0,03=0,43 т/сут.

Обычно предусматривают мокрое хранение FеС1₃ в виде 30%-ного раствора объемной массой 1,3 т/м. Резервуары для хранения раствора рассчитываются на 15-суточный запас реагента. Устраивают два резервуара.

Объем каждого резервуара равен W_p = (0,43•15) / (2•0,3•1,3) = 8,274 м³.

В здании вакуум-фильтров устанавливаются растворные баки раствора хлорного железа на суточный запас. Количество баков принимают два с концентрацией раствора 10% и объемной массой 1,1 т/м³. Объем расходных баков

W_pб = 0,43 / (2•0,1•1,1) = 1,95 м³.

При доставке на ОС товарного FеС1₃ в бочках массой 120 кг и содержании чистого продукта 60% необходимое количество бочек равно 0,43•15 / 0,12•0,6 = 90 шт. на 15 суток.

Известь доставляется на ОС в виде пушонки в мешках массой 50 кг.

Потребное количество извести на 15 суток равно (14,38•0,12•15) / 0,5 = 51,8 т, где 0,12 - доза извести (12% по сухому веществу осадка); 0,5 - содержание активной извести в техническом продукте.

Объем каждого растворного бака W_p = (14,38•0,12) / (2•0,1•1,08) = 8 м³.

Объем расходных баков при количестве 2 шт.

W_pб = 14,38•0,12 / (2,2•0,1•1,08) = 4м³.

4) Расчет вакуум-фильтров.

Для обезвоживания осадков городских сточных вод чаще всего применяются барабанные вакуум-фильтры типа БОУ и вакуум-фильтры со сходящим полотном типа БсхОУ. Рабочая площадь вакуум-фильтров определяется по формуле

F = W¹_уп (100 - Р_уп) 1000 / 100qT, (89)

где Р_уп - влажность осадка, подаваемого на обезвоживание, %;

q - производительность вакуум-фильтра по сухому веществу на 1 м² поверхности фильтра, по табл. 62 /1/, принимается при мезофильном режиме от 20 до 25 кг/(м²-ч);

Т - время работы вакуум-фильтров в сутки, Т = 16 часов.

F = 314 (100 - 95) 1000 / 100 •25•16 = 39,25 м².

Принимаем по табл. 37.3 /5/ два рабочих и один резервный вакуум-фильтр БОУ-20-2,6 с площадью фильтрующей поверхности 20 м². Влажность кека после обезвоживания принимается Р_к = 78 - 80% /1/.

Объем кека будет равен

W_к = W¹_уп (100 - р_уп) / (100 - р_к), (90)

W_к = 314 (100 - 95) / (100 - 80) = 78,5 м³/сут.

Расход фильтрата после обезвоживания равен

Q_ф = W¹_уп - W_к = 314 - 78,5 = 235,5 м³/сут.

Фильтрат направляют в бытовую канализацию на площадке ОС или в резервуары промывки осадка перед осадкоушютнителями, так как содержащиеся в нем непрореагировавшие коагулянты способствуют снижению концентрации взвеси в иловой воде осадкоуплотнителей промытого осадка /5/.

5) Расчет сооружений для термической сушки осадка.

Термическая сушка осадка позволяет снизить его влажность до 30 - 40%, уменьшить значительно объем и плотность и провести его обеззараживание. Осадок после термической сушки практически не изменяет свои удобрительные свойства и может быть использован для нужд сельского хозяйства. Для термической сушки осадка городских сточных вод используются сушилки барабанные, с кипящим слоем, со встречными струями и т.п. При производительности станции более 30000 м³/сут чаще всего следует применять сушилки со встречными струями (СВС).

Пропускная способность сушилки 14,38 / 16 = 0,9 т/ч = 900 кг/ч.

Предусматриваем к установке одну сушилку СВЧ - 3,5/5. Масса сухого вещества при влажности 30% равна

W_сух = 14,38 (100/100•30) = 20,5 т/сут.

6) Расчет площадок для хранения кека.

В качестве резерва к отделению сушки предусматриваются площадкидля хранения кека. Время хранения кека 3-4 месяца.

Площадь для хранения кека равна

F_k = W_k t_k 30 / 2, (91)

F_k = 78,5•3•30 / 2 = 3533 м³ = 0,35 га.

Принимаем две площадки 40Ч45 м.

4.4 Расчет резервных иловых площадок

На случай выхода из строя цеха механического обезвоживания необходимо предусмотреть резервные иловые площадки на 20% годового количества осадка. Необходимая полезная площадь резервных площадок равна

F_р=0,2F, (92)

где F - полезная площадь иловых площадок

F= (93)

F=м².

F_р =м².

С учетом дополнительных сооружений иловые площадки займут участок F' = 1,2•21292,6 = 25551,1 м² = 2,6 га.

Принимаем 2 карты размером 100Ч130 м каждая.

5. Построение профилей

5.1 Построение профиля по движению воды

При построении профиля по движению воды необходимо соблюдать два основных требования сточная жидкость по сооружениям должна двигаться самотеком; объем выемок должен быть равен объему насыпи, т.е. следует стремиться к сохранению баланса земляных работ.

Необходимо соблюдать следующую последовательность выполнения работ: на генеральном плане отмечаются диктующие точки по наиболее неблагоприятному (длинному) направлению движения воды. Первая диктующая точка находится на входе в приемную камеру ОС, вторая - на выходе из камеры и т.д., последняя - на выходе очищенных вод из оголовка выпуска, замеряется расстояние между диктующими точками по наружным коммуникациям; на листе миллиметровой бумаги размещаются все диктующие точки, строится профиль поверхности земли по направлению движения воды, указывается профиль водоема со всеми горизонтами воды; в схеме с аэротенками аэротенк как сооружение с большой площадью днища и большими размерами заглубляют на половину высоты в грунт. Высотное положение остальных сооружений в схеме определяют в зависимости от высотного положения аэротенка.

Соединять трубы и каналы при гидравлическом расчете рекомендуется «по воде», при этом следует избегать подпоров в месте соединения труб и каналов.

Скорости движения жидкости по коммуникациям следует принимать: до первичных отстойников - 1,0-1,2 м/с, после вторичных - 0,6 м/с; в дюкерах ? 0,9 м/с.

Трубы и дюкеры следует заглублять выше глубины промерзания на 0,3 м (для Хабаровского края глубина промерзания составляет 2,4 м).

Напорные трубопроводы (на входе в приемную камеру) подбираем по таблицам /4/, лотки, дюкеры и трубы - по таблицам /6/.

Потери напора в сооружениях, см, следует принимать: решетки 10-25, песколовки 10-25, отстойники радиальные 40-60, контактные резервуары 10 - 30 см, аэротенки 50-80.

По построенному профилю определяются высота насыпей и глубина выемок. Границу насыпей и выемок наносят на генплан, причем подошву последних следует принимать в соответствии с допустимыми величинами заложения откосов (для суглинков - 1:1,5). Вокруг каждого сооружения должны быть проходы шириной 2 м.

5.2 Построение профиля по движению осадков

Профиль по движению осадка строим от вторичных отстойников до цеха механического обезвоживания по наименее благоприятному пути. По пути движения осадка расставляются диктующие точки, аналогично тому как это делалось при построении профиля по воде.

Осадок из первичных отстойников и контактного резервуара самотеком поступает в приемную камеру насосной-воздуходувно станции. Туда же самотеком приходит активный ил вторичных отстойников, часть которого подается в аэротенк (возвратный активный ил), а другая (избыточный активный ил) - в смеси с осадками подается насосами в метантенк.

Отдельное внимание необходимо уделить режиму удаления осадка.

Активный ил вторичных отстойников удаляется каждые 2 часа, с той целью, чтобы он не потерял свои окислительные свойства. Следовательно, за сутки осадок будет удален 12 раз.

С целью получения меньших диаметров трубопроводов осадок удаляется из отстойников последовательно в течение 15 минут.

Исходя из этого через трубопровод удаления осадка будет проходить следующий расход

q=, (94)

где n - количество вторичных отстойников, 3.

q =.

Осадок из контактного резервуара удаляется раз в сутки и носит залповый характер.

При высотном расположении сооружений для обработки осадка необходимо добиваться баланса земляных работ. Для этого илоуплотнители размещают наполовину в земле; земля, вынутая из котлованов, используется на обсыпку сооружений с целью их утепления. Но высотное положение илоуплотнителей должно обеспечивать самотечную подачу отделившейся иловой воды в аэротенк.

Напорные трубопроводы рассчитываются по таблицам /4/, самотечные по /6/.

Подбор илопроводов производим с помощью формулы Дарси-Вейсбаха и графика /2/.

Список использованных источников

1 СНиП 2.04.02-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М.: Госкомстрой, 1986. - 72 с.

2 Яковлев СВ, Карелин Я А., Жуков А.И., Колобанов С.К. Канализация. - М.: Стройиздат, 1975. - 632 с.

3 Калинина-Шувалова С.Ф. Очистка сточных вод города. - Хабаровск.: Изд-во ХГТУ, 2001. - 72 с.

4 Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1984. - 116 с.

5 Канализация населенных мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика / Н.И. Лихачев, И.И. Ларин, С.А. Хаскин и др.; Под ред. В.Н. Самохииа - М: Стройиздат, 1982. - 637 с.

6 Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского: Справочное пособие: - 4-е изд., дополненное - М.: Стройиздат, 1974. - 152 с.

7 СНиП 2.01.01 - 82. Строительная климатология и геофизика. - М.: Стройиздат, 1983. - 136 с.

8 Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений. - М.: Стройиздат, 1987. - 255 с.

Размещено на Allbest.ru

...