Схема и расчет биологической очистки сточных вод с биофильтром и аэротенком-смесителем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой. Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км³. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное кол-во воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, а также на бытовые потребности населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы. На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

1. Изучение схемы водоотведения сточных вод промышленного предприятия

Количество отдельных потоков на территории промышленного предприятия определяет количество водоотводящих сетей и их схему. Потоки производственных сточных вод и методы их очистки определяют количество локальных очистных сооружений для совместной или раздельной очистки всех загрязненных сточных вод промышленного предприятия за пределами промышленной площадки. Совместное отведение бытовых и производственных сточных вод применяют если производственные сточные воды загрязнены органическими веществами, поддающимися биологической деструкции, а концентрация токсических веществ в общем стоке, поступающем на очистные сооружения, не превышает предельно допустимые технологические концентрации (ПДТК). Сброс в хозяйственно-бытовую городскую водоотводящую сеть производственных стоков, загрязненных в основном минеральными примесями, может быть разрешен только по технико-экономическим соображениям. Атмосферные воды с незагрязненных территорий промышленных предприятий могут отводиться отдельной системой или объединяться с потоком незагрязненных производственных сточных вод и сбрасываться в водоем без очистки.





2. Изучение схемы очистки сточных вод

Расчет:

производственные сточные воды нефтеперерабатывающего предприятия, температура 12 ^оС;

ХПК = 400 мг/л;

БПК_полн = 200 мг/л;

С_в.в. = 150 мг/л;

среднечасовой расход сточных вод Q = 100 м³/сутки.

1.) отношение

БПК_полн / ХПК = 200/400 = 0,5

целесообразнно очищать биологическим путем.

2.) Решетки дробилки

РД-400, количество 2 шт. (одна рабочая и одна запасная).

Технические характеристики решетки-дробилки типа РД 400:

пропускная способность - 420 м³/час;

ширина щелевых отверстий - 10 мм;

частота вращения барабана - 31 мин^-1;

мощность электродвигателя - 0.8 кВт;

масса агрегата - 650 кг.

3.) Песколовки

горизонтальные 2 шт.

Улавливают в сутки ~ 1,5 тонн песка влажностью 60%.

Содержание взвешенных частиц снижается приблизительно на 20%. Из песколовок выходит жидкость с содержанием взвешенных веществ

С_в.в. = 150Ч0,8 = 120 мг/л.

Как правило, улавливаются минеральные частицы, мало влияющие на ХПК и БПК.

4.) Нефтеловушки

горизонтальные, 3 шт. (две рабочие и одна запасная).

Характеристики:

ширина - 3 м;

длина - 18 м;

высота -3,6 м;

глубина проточной части - 1,25 м;

число секций - 2;

пропускная способность - 72 м³/час.

Обладает ограниченным эффектом снижения углеводородов, практически не задерживает тонкоэмульгированные и растворенные продукты. Примерно снижает концентрацию взвешенных веществ в смеси производственно бытовых сточных водах на 20%:

С_в.в. = 120Ч0,8 = 96 мг/л.

5.) Первичные отстойники

Вертикальный, 3 шт. (два рабочих и один запасной)

основные параметры:

монолитный железобетон

диаметр - 6 м;

высота проточной части - 4,1 м;

высота осадочной части - 2,8 м;

общая высота - 6,9 м;

пропускная способность 69,5м³/ час.

При времени отстаивания 1,5 ч.

Эффективность отстаивания по взвешенным веществам ? 30-35%, принимаем 30%, тогда

С_в.в. = 96Ч0,7 = 67,2 мг/л.

Снижение БПК ? 20% т.е. 200Ч0,8 = 160 мг/л.

Ориентировочно ХПК, как минимум, снижается на величину снижения БПК_полн, т.е. ДБПК_полн = 200 - 160 = 40 мг/л

ХПК = 400 - 40 = 360 мг/л.

Однако ХПК снижается не только за счет снижения БПК, но при отстаивании также оседают частицы, влияющие на ХПК. Известно, что первичное отстаивание увеличивает отношение БПК_полн/ХПК, до поступления в первичный отстойник БПК_полн / ХПК = 200/400 = 0,5, если определить соотношение после первичного отстойника, то БПК_полн/ХПК = 160/360 ? 0,45, а значит что ХПК воды выходя из первичного отстойника должна быть ниже 360 мг/л, ориентировочно 160/0,5 ? 320 мг/л. Примем ХПК = 300 мг/л.

6.) Биофильтр

с объемной загрузкой, капельный, 7 шт. (шесть рабочих и один запасной).

Нагрузка - до 1000 м³/сутки.

рабочая высота H_bf = 2 м;

гидравлическая нагрузка q_bf = 2 м³/(м²Чсут)

Биофильтр редставляет из себя гетерогенный аппарат, в котором микроорганизмы очищают проходящую через аппарат сточную воду. Микроорганизмы образуют биопленку (обрастают колониями частицы загрузочного материала) и достаточно долго закреплены в аппарате (не вымываются).

БПК_полн < 220 мг/л, снижение ХПК происходит не менее, чем на величину снижения БПК_полн.

Коэффициент разбавления К_р определяется по формуле:

К_р = L₀ / L_t

К_р = 160/15 ? 10,7

по таблице 37 из СНиП 2.04.03.85 находим, что при заданной температуре 12^оС:

гидравлическая нагрузка q_bf = 2 м³/(м²Чсут)

рабочая высота биофильтра H_bf = 2 м

К_р = 10,7

ХПК ? 300/10,7 ? 28 мг/л.

Поток очищенной воды выходит с кусочками отработанной (отмершей) биопленки, количество которой соответствует её приросту.

Общая площадь рабочих биофильтров

F_bf = Q/q_bf,

где Q - суточный расход сточной воды, м³/сут;

q_bf - гидравлическая нагрузка, м³/(м²Чсут).

F_bf = 2400/2 = 1200 м².

Выбираем типовой биофильтр прямоугольной формы с размерами в плане 12Ч18 м, количество секций - 4 шт., с высотой загрузки 2,3 м.

Объем загрузки

V_bf = n_bfЧF₁ЧH_bfЧn_r,

где n_bf - количество секций;

F₁ - площадь одной секции биофильтра, м²;

H_bf - рабочая высота биофильтра, м.

n_r - количество рабочих биофильтров.

V_bf = 4Ч54Ч2Ч6 = 2592 м³;

7.) Вторичный отстойник

Вертикальный, монолитный железобетон, 7 шт. (шесть рабочих и один запасной).

диаметр - 4 м;

строительная высота проточной части - 2,1 м;

строительная высота осадочной части - 1,8 м;

общая строительная высота - 3,9 м;

пропускная способность - 25,2 м³/ час.

При времени отстаивания t = 1,5 часа.

аэротенк сточный промышленный вода

3. Изучение расчета аэротенка

Тип: аэротенк-смеситель с самотечным удалением ила.

Городские сточные воды, температура 14 ^оС;

БПК_полн = 500 мг/л;

БПК_полн > 150 мг/л, то принимаем аэротенк-смеситель с регенератором со степенью регенерации R_r = 0.3

C_cdp = 300 мг/л;

среднечасовой расход сточных вод q_w = 1200 м³/час;

Q = 28800 м³/сутки.

Период аэрации t_atm, ч, следует определять для данного аэротенка по формуле:

t_atm = (L_en - L_ex)/(б_i(1 - s)с),

где L_en = БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (в нашем сллучае БПК_полн = 500 мг/л;

L_ex = БПК_полн очищенной воды, мг/л (15 мг/л);

a_i - доза ила, г/л, определяемая технико-экономическим расчетом с учетом работы вторичных отстойников. (Доза активного ила зависит от илового индекса, хорошо оседавшим считается ил с индексом не более 100 - 120, при индексе 120 a_i = 3 г/л);

s - зольность ила (в нашем случае для городских вод s = 0,3);

с - удельная скорость окисления, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 час, определяемая по формуле:

с = с_maxЧ[((L_exC_o)/(L_exC_o + K_lC_o + K_oL_ex))Ч(1/1+цб_i)],

где с_max - максимальная скорость окисления, мг/(г*ч) (для городских сточных вод с_max = 85);

C_o - концентрация растворенного кислорода, мг/л (в аэротенке приблизительно 2 мг/л);

K_l - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_полн/л (для городских сточных вод K_l = 33);

K_о - константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л (для городских сточных вод K_о = 0,625);

ц - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (для городских сточных вод ц = 0,07).

Продолжительность аэрации в любом случае должна длиться не менее двух часов. Данные приведены для сточных вод с температурой 15^оС, для нашего случая в формулу продолжительности аэрации следует ввести множитель 15/14.

При первичном отстаивании

Удельная скорость окисления

с = с_maxЧ[((L_exC_o)/(L_exC_o + K_lC_o + K_oL_ex))Ч(1/1+цб_i)]

с = 85Ч[((15Ч2)/(15Ч2 + 33Ч2 + 0,625Ч15))Ч(1/(1 + 0,07Ч3)] ? 20

Период аэрации

t_atm = (L_en - L_ex)/(б_i(1 - s)с)

t_atm = [(500 - 15)/(3Ч(1-0,3)Ч20)]Ч(15/14) ? 12.4 ч.

Нагрузка на активный ил

q_i = 24Ч(L_en - L_ex)/(б_iЧ(1 - s)Чt_atm),

q_i = 24Ч(500-15)/(3 (1-0,3)Ч12.4) ? 450 мг БПК_полн/(гЧсут).

Иловый индекс

Определяем методом интерполяции по таблице

J_i = 80 + [(450 - 400) / (500 - 400)]Ч(95-80)/1 = 87,5

Степень рециркуляции активного ила

R_i = б_i/(1000/J_i - б_i)

R_i = 3/(1000/87,5 - 3) ? 0,356

Значение меньше минимальной величины, следовательно принимаем минимальное R_i = 0,6.

Объем аэротенка с регенератором

W_atm + W_r = q_wЧt_atm = 1200Ч12,4 =14880 м³

Объем аэротенка

W_atm = 14880/(1+(0,3/1-0,3)) = 10416 м³

Объем регенератора

W_r = 14880 - 10416 = 4464 м³

Аэротенк

число секций n_at = 10

число коридоров n_cor = 2

рабочая глубина H_at = 6 м

ширина коридора b_cor = 6 м

объём одной секции = 3000 м³

длина секции l_at = 10416/(10Ч2Ч6Ч6) ? 14,5 м.

Прирост активного ила

P_i = 0.8ЧC_cdp + K_gЧL_en,

где C_cdp - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л;

K_g - коэффициент прироста (для городских СВ K_g = 0,3);

P_i = 0.8Ч300 + 0,3Ч500 = 390 мг/л.

Расход избыточного активного ила, удаляемого из вторичного отстойника

Вертикальный вторичный отстойник, 5 шт. (4 рабочих и один запасной).

основные характеристики

монолитный железобетон

диаметр - 4 м;

строительная высота проточной части - 2,1 м;

строительная высота осадочной части - 1,8 м;

общая строительная высота - 3,9 м;

пропускная способность - 25,2 м³/час.

Влажность уплотненного активного ила - 98%.

Продолжительность уплотнения t = 10…12 ч.

Q_изб = 1,2ЧP_прЧQ/24ЧС_изб,

где 1,2 - коэффициент, учитывающий неравномерность прироста ила;

P_пр - прирост ила, г/м³;

Q - расчетный расход сточных вод, м³/сут;

С_изб - концентрация уплотняемого избыточного активного ила (для вертикального вторичного отстойника равен 98), г/м³.

Q_изб = 1,2Ч0,39Ч28800/24Ч98 = 5,731 м³/час.

Список используемой литературы

1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.

2. Гудков А.Г. Биологическая очистка сточных вод. ВГТУ, Вологда 2002.

3. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. - М.: Стройиздат, 1984.

4. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Примеры расчета канализационных сооружений. М.: Стройиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru

...