Очистка сточных вод населенных пунктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Калужский филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

“Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана”

Кафедра ФН 2 - КФ “Промышленная экология”

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

"Системы водоподготовки и технологии очистки сточных вод"

на тему:

«Очистка сточных вод населенных пунктов»

Выполнил: Кулакова Е.Н.

Группа: ЭКД-111

Проверил: Яковлева О.В.

Калуга

2009

Задание на курсовой проект

1. Разработать технологическую схему очистки сточных вод и обработки осадка на основании задания.

2. Рассчитать сооружения очистки сточных вод.

3. Описать применяемые передовые технологические процессы очистки стоков населенных пунктов.

4. Разработать компоновку сооружений в строительном объеме.

5. Представить выводы на основании выполненного задания.

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Описание блок-схемы очистки сточных вод

2. Описание технологической схемы

2.1 Приемный резервуар

2.1.1 Назначение приемного резервуара

2.1.2 Расчет приемного резервуара

2.2 Решетка

2.2.1 Описание решетки

2.2.2 Расчет решеток

2.3 Горизонтальная песколовка

2.3.1 Описание горизонтальной песколовки

2.3.2 Расчет горизонтальной песколовки

2.4 Радиальный отстойник

2.4.1 Описание радиального отстойника

2.4.2 Расчет радиального отстойника

2.5 Аэротенк

2.5.1 Описание аэротенка

2.5.2 Расчет аэротенка

2.6 Вторичный горизонтальный отстойник

2.6.1 Описание вторичного горизонтального отстойника

2.6.2 Расчет вторичного горизонтального отстойника

2.7 Обеззараживание

2.7.1 Описание озонаторной установки

2.7.2 Описание механического смесителя турбинного типа

2.7.3 Расчет реактора

2.8 Резервуар сбора очищенной воды

2.8.1 Назначение резервуара

2.8.2 Расчет резервуара сбора очищенной воды

2.9 Обработка осадка

3. Основные положения компоновки здания решеток

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Каждый город и промышленное предприятие имеют комплекс подземных самотечных трубопроводов, очистных и других сооружений, с помощью которых осуществляется отвод использованных и отработавших вод, очистка и обеззараживание их, а также обработка и обезвреживание образующихся при этом осадков с одновременной утилизацией ценных веществ. Такие комплексы называются системами водоотведения.

Сточные воды образуются при использовании природной или водопроводной воды для бытовых целей и технологических процессов промышленных предприятий. К сточным водам относятся также атмосферные осадки - дождевые и талые воды, выпадающие на территориях населенных пунктов и промышленных предприятий. Сточные воды содержат в своем составе органические загрязнения, которые способны служить средой для развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Сточные воды могут содержать в своем составе и минеральные загрязнения, вредные и токсические вещества. Все сточные воды способны нарушить санитарно-эпидемиологическое благополучие населения городов и промышленных предприятий. Они являются источником загрязнения окружающей природной среды.

Для предотвращения загрязнения водных ресурсов внедряется очистка сточных вод перед их сбросом в водные объекты. Разработаны и используются различные методы механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод, позволяющие утилизировать ценные примеси и эффективно обезвреживать сточные воды от вредных примесей. Комплексная очистка сточных вод от примесей осуществляется путем применения технологических схем, включающих несколько методов очистки. Схема очистки сточных вод должна обеспечивать минимальный сброс загрязняющих веществ в водоем, максимальное использование очищенных сточных вод в технологических процессах и системах оборотного водоснабжения, более полное извлечение ценных примесей.

Целью данного курсового проекта является разработка схемы очистки сточных населенных пунктов, которая обеспечит минимальный сброс загрязняющих веществ в водоем.

Исходные данные

Производительность - 130000 м3/сут

Общий коэффициент неравномерности - 1,4

Концентрация взвешенных веществ - 340 мг/л

Количество условных жителей - 200000 человек

БПК20 - 148 мг/л

Аммоний по N - 1,2 мг/л

Нитраты по N - 10,2 мг/л

Фосфаты по Р - 1,0 мг/л

Сульфаты - 80 мг/л

Хлориды - 73 мг/л

Железо - 0,6 мг/л

Нефтепродукты - 0,48 мг/л

СПАВ - 0,02 мг/л

ХПК - 390 мг/л

Фенолы - 0,0001 мг/л

1. Описание блок-схемы очистки сточных вод

Для очистки сточных вод населенных пунктов используем механические, биологические методы очистки и обеззараживание перед сбросом в водоем. При механической очистке происходит задержка мусора на решетках, удаление песка и первичное отстаивание. Биологическая обработка представляет собой анаэробно-аэробную очистку сточных вод. Обеззараживание сточных вод производится для уничтожения содержащихся в них патогенных микроорганизмов и устранения опасности заражения водоема этими микроорганизмами при спуске в него очищенной сточной воды. Содержание загрязняющих веществ в сбрасываемой в водоем воде должно соответствовать гигиеническим нормативам (ГН 2.15.1315-03). Приведем таблицу 1 для определения концентрации загрязняющих веществ в исходной сточной воде, превышающей ПДК.

Таблица 1. Сводная таблица исходных концентраций и ПДК загрязняющих веществ

Наименование вещества	Исходная концентрация, мг/л	ПДК спуска в водоем, мг/л
Взвешенные вещества	340	0,75
БПК20	148	6
Аммоний по N	1,2	1,5
Нитраты по N	10,2	45
Фосфаты по Р	1,0	3,5
Сульфаты	80	500
Хлориды	73	350
Железо	0,6	0,3
Нефтепродукты	0,48	0,3
СПАВ	0,02	0,01
ХПК	390	30
Фенолы	0,0001	0,001

Из табл. 1 видно, что сточную воду необходимо очищать от взвешенных веществ, БПК₂₀, железа, нефтепродуктов, СПАВ, ХПК, а также от крупных отходов, волокон и песка.

Для предварительной механической очистки сточную воду из сборников направляем в решетки, которые в основном обеспечивают удаление из сточной воды мусора и крупных механических включений, также задерживается небольшая часть взвешенных веществ.

Дальнейшую очистку проводим в песколовке для задержания песка и взвешенных веществ. Эффективность очистки составляет: по взвешенным веществам - 20%.

Остаточную концентрацию веществ определяем по формуле:

, (1.1)

где С₁ - исходная концентрация, мг/л;

С₂ - остаточная концентрация, мг/л;

Э - эффективность очистки, %.

Взвешенные вещества: мг/л.

Для уменьшения показателей сточную воду направляем в радиальный отстойник. Эффективности очистки составляют: по взвешенным веществам - 50%, по БПК₂₀ - 30%, по железу - 50%, по нефтепродуктам - 50%, по СПАВ - 50%, по ХПК - 30%.

Взвешенные вещества: мг/л.

БПК₂₀: мг/л.

Железо: мг/л.

Нефтепродукты: мг/л.

СПАВ: мг/л.

ХПК: мг/л.

После отстойника сточную воду направляем в сооружения аэробной очистки - аэротенк и вторичный отстойник. Эффективность очистки в аэротенке составляет: по взвешенным веществам - 98%, по БПК₂₀ - 99%, по железу - 60%, по нефтепродуктам - 20%, по СПАВ - 40%, по ХПК - 99%.

Взвешенные вещества: мг/л.

БПК₂₀: мг/л.

Железо: мг/л.

Нефтепродукты: мг/л.

СПАВ: мг/л.

ХПК: мг/л.

Эффективность очистки во вторичном отстойнике составляет: по взвешенным веществам - 70%, по БПК₂₀ - 30%, по железу - 30%, по нефтепродуктам - 50%, по СПАВ - 30%, по ХПК - 30%.

Взвешенные вещества: мг/л.

БПК₂₀: мг/л.

Железо: мг/л.

Нефтепродукты: мг/л.

СПАВ: мг/л.

ХПК: мг/л.

Перед сбросом в водоем воду необходимо продезинфицировать. Для обеззараживания используем озонирование. Эффективность очистки составляет: по взвешенным веществам - 50%, по БПК₂₀ - 70%, по железу - 30%, по СПАВ - 60%, по ХПК - 70%.

Взвешенные вещества: мг/л.

БПК₂₀: мг/л.

Железо: мг/л.

СПАВ: мг/л.

ХПК: мг/л.

После обеззараживания получим достаточно чистую воду, соответствующую ПДК спуска в водоем. Результаты очистки сточных вод населенных пунктов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Сводная таблица концентраций и ПДК загрязняющих веществ

	Взвешенные вещества	БПК20	Железо	Нефтепродукты	СПАВ	ХПК
До очистки	340	148	0,6	0,48	0,02	390
После решетки	340	148	0,6	0,48	0,02	390
После песколовки	272	148	0,6	0,48	0,02	390
После радиального отстойника	136	103,6	0,3	0,24	0,01	273
После аэротенка	2,72	1,036	0,12	0,192	0,006	2,73
После вторичного отстойника	0,816	0,73	0,084	0,096	0,004	1,911
После озонаторной установки	0,408	0,219	0,059	0,096	0,002	0,573
ПДК	0,75	6	0,3	0,3	0,01	30

2. Описание технологической схемы

2.1 Приемный резервуар

2.1.1 Назначение приемного резервуара

Для усреднения расхода и количества загрязняющих сточных вод на станциях очистки устанавливаются приемные резервуары. Они обеспечивают постоянный расход выходящей из них воды.

Поступление на очистные сооружения производственных сточных вод с постоянным расходом и усреднённой концентрацией загрязнений создаёт ряд преимуществ - повышение эффективности очистки сточных вод. В результате этого достигаются более высокие качественные показатели очищенной воды.

При очистке сточных вод, образующихся на машиностроительном предприятии, на всех потоках устанавливаем приемные резервуары [1].

2.1.2 Расчет приемного резервуара

Производительность потока составляет м³/сут. Рассчитываем на время пребывания в резервуаре сточной воды ч.

Часовой расход сточной воды определяем по формуле:

. (2.1)

м³/ч.

Объем приемного резервуара определяем по формуле:

. (2.2)

 м³.

Принимаем 10 резервуаров объемом м³ каждый.

Пусть глубина приемного резервуара составляет м. Тогда площадь резервуара определяем по формуле:

. (2.3)

м².

Используем резервуары длиной м и шириной м.

2.2 Решетка

2.2.1 Описание решетки

Решетки, предназначенные для задержания крупных загрязнений в сточной воде, устанавливают на пути движения жидкости. Решетка состоит из наклонно или вертикально установленных параллельных металлических стержней, укрепленных на металлической раме. Наклон решетки чаще всего составляет 60--70° к горизонту.

Решетки по способу очистки их от задержанных ими загрязнений подразделяются на простейшие, которые очищают ручным способом, и механические, которые очищают механическими приспособлениями. Схема решетки с механической очисткой представлена на рис. 2.1.



1 - механизированная решетка с граблями; 2 - транспортер

Рис. 2.1. Схема установки решетки с механизированной очисткой:

В прозорах решетки движутся зубцы граблей, укрепляемых на подвижной шарнирно-пластинчатой цепи. Цепь приводится в движение двигателем через привод с шестеренчатой передачей. Отбросы, снятые со стержней решетки и поднятые граблями на подвижную ленту, измельчаются и направляются на утилизацию.

На очистных станциях для очистки городских сточных вод устанавливают решетки со стержнями, расположенными на расстоянии 16 мм друг от друга. Стержни решетки обычно выполняют из металлических полос круглой, квадратной, прямоугольной или другой формы. Наибольшее распространение получили стержни прямоугольного сечения из полосовой стали 60х10 мм, так как отбросы на них не заклиниваются и легко снимаются граблями [2].

2.2.2 Расчет решеток

Производительность потока составляет м³/сут. Рассчитаем средний секундный расход сточных вод:

. (2.4)

м³/с.

Определяем количество прозоров по формуле (2.5):

, (2.5)

где коэффициент, учитывающий стеснение прозоров решетки с задержанными загрязнениями;

размер прозоров решетки, мм;

глубина коллектора, м;

скорость движения воды в прозорах, обычно принимается 0,8-1м/с.

шт.

Ширину решетки определяем по формуле (2.6):

(2.6)

где ширина стержней решетки, обычно принимается 8 мм.

м.

Считаем, что используем две решетки (рабочая и резервная) и по формуле (2.7) определяем ширину каждой из них:

, (2.7)

где число решеток.

м.

Принимаем угол наклона к горизонту и определяем коэффициент местного сопротивления решетки:

, (2.8)

где коэффициент, характеризующий форму поперечного сечения стержней: для прямоугольных ;

Перепад давления сточной воды на решётке определяем по формуле (2.9):

, (2.9)

где коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления решетки в процессе осаждения в ее прозорах примесей сточной воды ();

плотность сточной воды, кг/м³;

скорость движения сточной воды в коллекторе (0,7-0,8 м/с).

Па.

2.3 Горизонтальная песколовка

2.3.1 Описание горизонтальной песколовки

Песколовки предназначены для задержания минеральных примесей, содержащихся в сточной воде. Необходимость предварительного выделения минеральных примесей обусловливается тем, что при раздельном выделении из сточной жидкости минеральных и органических загрязнений облегчаются условия эксплуатации сооружений, предназначенных для дальнейшей обработки воды и осадка.

Принцип действия песколовки основан на том, что под влиянием сил тяжести частицы, удельный вес которых больше, чем удельный вес воды, по мере движения их вместе с водой в резервуаре выпадают на дно. Песколовки должны быть рассчитаны на такую скорость движения воды, при которой выпадают только наиболее тяжелые минеральные загрязнения. Песколовки обычно рассчитываются на задержание песка крупностью 0,25 мм и более. Установлено, что при горизонтальном движении воды в песколовке скорость должна быть не более 0,3 и не менее 0,15 м/с. При скорости движения более 0,3 м/с песок не будет успевать осаждаться в песколовке, при скорости менее 0,15 м/с в песколовке будут осаждаться органические примеси, что крайне нежелательно.

Песколовки бывают горизонтальные, в которых вода движется в горизонтальном направлении, с прямолинейным или круговым движением воды, вертикальные, в которых вода движется вертикально вверх, и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды.

В настоящее время широко применяются горизонтальные песколовки. Горизонтальная песколовка (рис. 2.2) состоит из рабочей части, где движется поток, и осадочной, назначение которой - собирать и хранить выпавший песок до его удаления [3].



1 - скребковый механизм для удаления песка; 2 - гидроэлеватор; 3 - щитовые затворы с электроприводом; 4 - щитовые затворы с ручным приводом; 5 - задвижки с электроприводом; 6 - задвижки; 7 - трубопровод рабочей воды к гидроэлеваторам; 8 - пульпопровод

Рис. 2.2. Горизонтальная песколовка с прямолинейным движением воды:

2.3.2 Расчет горизонтальной песколовки

Производительность потока составляет м³/сут. Секундный расход сточных вод определяем по формуле (2.4):

м³/с.

Так как на очистные сооружения поступление стоков неравномерно, общий коэффициент неравномерности , определяем максимальный секундный расход сточных вод:

, (2.10)

 м³/с.

Длину песколовки рассчитываем по формуле (2.11):

(2.11)

где эмпирический коэффициент, учитывающий влияние характера движения воды на скорость осаждения песка в песколовках: при мм/с [2];

глубина проточной части песколовки, принимаемая м;

скорость течения сточных вод, при максимальном притоке принимается равной 0,3 м/с;

гидравлическая крупность частиц песка, мм/с. При мм мм/с (см. приложение, табл. 1);

диаметр частиц песка, мм.

Принимаем м и находим длину песколовки:

м.

Определяем необходимую площадь зеркала воды песколовки:

(2.12)

м².

Общую ширину песколовки вычисляем по формуле (2.13):

(2.13)

м.

Принимаем два отделения, тогда ширину одного отделения определяем по формуле (2.14):

(2.14)

где число отделений песколовки.

м.

Зная число жителей N обслуживаемых канализацией и норму осаждения песка л/сут, на одного человека, определяем объем осадочной части песколовки:

(2.15)

где число суток между двумя чистками.

Во избежание загнивания органической части осадка принимаем сут, тогда

м³.

2.4 Радиальный отстойник

2.4.1 Описание радиального отстойника

Радиальные отстойники применяют при расходах сточных вод более 20 тыс. м³/сут. Эти отстойники по сравнению с горизонтальными имеют некоторые преимущества: простота и надежность эксплуатации, экономичность, возможность строительства сооружений большой производительности. Недостаток -- наличие подвижной фермы со скребками. В системах канализации применяются радиальные отстойники трех конструктивных модификаций: с центральным впуском, с периферийным впуском и с вращающимися сборно-распределительными устройствами.

Первичные радиальные отстойники оборудованы илоскребами, сдвигающими выпавший осадок к расположенному в центре иловому приямку, из которого осадок удаляется насосами или под гидростатическим давлением. Всплывшие вещества отводятся в поплавковые жиросборники, которые погружаются под воду с помощью рычажного механизма при подходе фермы илоскреба. Разработаны типовые проекты первичных и вторичных радиальных отстойников из сборного железобетона, скомпонованные в группы из четырех единиц.

Отстойники с периферийным впуском воды (рис. 2.3) при одинаковой продолжительности отстаивания имеют в 1,2--1,3 раза больший эффект очистки, чем обычные радиальные отстойники; при одинаковой эффекте очистки их пропускная способность увеличивается в 1,3--1,6 раза в зависимости от концентрации исходной воды.



1 - подводящий канал; 2 - трубопровод для отвода плавающих веществ; 3 - отводящий трубопровод; 4 - затвор с подвижным водосливом для выпуска плавающих веществ; 5 - струенаправляющие трубки; 6 - распределительный лоток; 7 - полупогруженная доска для задержания плавающих веществ; 8 - иловая труба

Рис. 2.3. Радиальный отстойник с периферийным впуском

Распределительное устройство обеспечивает поступление сточной воды в зону отстаивания с малыми скоростями. Оно представляет собой периферийный кольцевой лоток с зубчатым водосливом или щелевыми донными отверстиями и полупогружную перегородку, образующие с бортом отстойника кольцевую зону, в которой происходит быстрое гашение энергии входящих струй, выделение и задержание плавающих веществ. Диаметр наружной стенки кольцевого лотка определяется из расчета нагрузки сточной воды не более 20 м³/ч на 1 м² площади поверхности кольцевой зоны. Для сбора и удаления всплывших грубодисперсных примесей предусматриваются два бункера, один из которых устанавливается в центральной части отстойника, а второй -- в кольцевой зоне. Осветленная вода отводится из центрального кольцевого лотка с двусторонним изливом или через щелевые отверстия в центральной трубе.

Расчетная продолжительность пребывания воды в отстойнике принимается на основе кинетики осаждения взвешенных веществ, но не менее 1 ч [2]. очистка сточный вода населенный

2.4.2 Расчет радиального отстойника

Производительность потока составляет м³/сут. Часовой расход сточных вод рассчитываем по формуле (2.16):

. (2.16)

м³/ч.

Эффективность очистки от взвешенных веществ в горизонтальном отстойнике составляет 50%. Концентрация взвешенных веществ в СВ составляет с₀ = 190,4 мг/л.

Так как на очистные сооружения поступление стоков неравномерно, общий коэффициент неравномерности , определяем максимальный часовой расход сточных вод:

, (2.17)

м³/ч.

Рассчитываем радиус радиального отстойника:

, (2.18)

где n - количество отстойников, шт (принимаем 4 отстойника);

k - коэффициент, зависящий от типа отстойника и конструкции водораспределительных устройств: для радиальных отстойников k =0,45;

гидравлическая крупность, мм/с, которую определяем по формуле (2.19):

(2.19)

где Н - глубина проточной части отстойника, м;

б - коэффициент, учитывающий влияние температуры воды на ее вязкость, при t = 20°C б = 1 (см. приложение, табл. 2);

t - продолжительность отстаивания в цилиндре со слоем воды h, соответствующая данному эффекту осветления, с (см. приложение, табл. 3);

w - вертикальная составляющая скорости движения воды, мм/с, при v = 5 мм/с w = 0 мм/с (см. приложение, табл. 4).

Продолжительность отстаивания определяем методом интерполяции при с₀ = 272 мг/л:

с.

Глубине Н =3,5 м соответствует значение (КН/h)ⁿ = 1,335 (см. приложение, табл. 5).

м.

Принимаем м.

Уточняем скорость движения воды в отстойнике:

. (2.20)

м/ч = 0,9 мм/с.

Для городских сточных вод количество осадка, м³, выпадающего за сутки рассчитываем по формуле (2.21):

(2.21)

где N - число жителей, чел.

2.5 Аэротенк

2.5.1 Описание аэротенка

Сточные воды поступают в аэротенки, как правило, после сооружений механической очистки. Концентрация взвешенных веществ в них не должна превышать 150 мг/л, а допустимая величина БПК_полн зависит от типа аэротенка [4].

Аэротенк представляет собой резервуар, в котором медленно движется смесь активного ила и очищаемой сточной жидкости. Для лучшего и непрерывного контакта они постоянно перемешиваются путем подачи сжатого воздуха или с помощью специальных приспособлений. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов в аэротенк должен непрерывно поступать кислород воздуха. Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов-минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и окислять в присутствии кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости. Хороший активный ил имеет компактные хлопья средней крупности.

Эффективность очистки в аэротенках, качество и окислительная способность активного ила определяются составом и свойствами сточных вод, гидродинамическими условиями перемешивания, температурой и активной реакцией среды, наличием элементов питания и другими факторами.

По структуре движения потоков очищаемой сточной воды и возвратного активного ила различают:

а) аэротенки-вытеснители,

б) аэротенки-смесители,

в) аэротенки с рассредоточенной подачей сточной воды.

Аэротенки-смесители (аэротенки полного смешения) (рис. 2.4) характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси.

Полное смешение в них сточных вод с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления, поэтому аэротенки-смесители более приспособлены для очистки концентрированных сточных вод при резких колебаниях их расхода, состава и количества загрязнений.



1 - камера приема сточной воды, 2 - камеры аэрации, 3 - смесительные камеры, 4 - аэраторы, 5 - устройства отвода очищенной воды, 6 - переточные окна, 7 - штуцер подвода сточной воды, 8 - распределительный коллектор сточной воды, 9 - аэраторные гребенки, 10 - возвратный коллектор сточной воды, 11 и 12 - коллектор и штуцер отвода очищенной воды

Рис. 2.4. Схема аэротенка-смесителя

Прошедшая аэротенк сточная вода вместе с активным илом поступает во вторичный отстойник, где активный ил отделяется от очищенной сточной воды. Отделенный активный ил снова перекачивается в канал перед аэротенком для дальнейшего использования. Этот ил называется циркуляционным. В процессе окисления им органического вещества количество ила в связи с ростом микроорганизмов и наличием органических загрязнений непрерывно возрастает, поэтому часть ила приходится все время удалять [3].

2.5.2 Расчет аэротенка

Продолжительность аэрации (или время пребывания сточной жидкости в аэротенках) определяем по формуле (2.22):

, (2.22)

где и - БПК_полн соответственно поступающей в аэротенк и очищенной сточной жидкости, мг/л;

- доза ила, г/л (см. приложение, табл. 6);

- зольность ила (), принимается по таблице СНиП;

- скорость окисления загрязнений, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества за 1 ч, определяется по СНиП (см. приложение, табл. 7).

Определяем БПК_полн поступающей в аэротенк и очищенной сточной жидкости:

. (2.23)

Тогда

мг/л,

мг/л.

ч.

Прирост ила в аэротенках определяем по формуле (2.24):

, (2.24)

где - количество взвешенных веществ в сточной жидкости, поступающей в аэротенк, мг/л.

мг/л.

Время аэрации смеси сточной жидкости и циркулирующего ила собственно в аэротенке определяем по формуле:

, (2.25)

где - доза ила в аэротенке (г/л).

ч.

Количество циркулирующего ила собственно в аэротенке и регенераторе (в долях единицы) определяем по формуле:

, (2.26)

где - доза ила в аэротенке (г/л) [3].

.

Время окисления снятых загрязнений определяем по формуле:

. (2.27)

ч.

Необходимое время регенерации циркулирующего ила определяем по формуле:

. (2.28)

ч.

Принимаем 10 аэротенков, тогда объем собственно аэротенка определяем по формуле:

, (2.29)

где q_час - часовой расход сточной вод;

n - количество аэротенков.

м³.

Объем регенератора определяем по формуле:

. (2.30)

м³.

Общий объем аэротенка с регенератором определяем по формуле:

. (2.31)

м³.

Расчетное время обработки воды определяем по формуле:

. (2.32)

ч.

Средневзвешенную дозу ила в системе определяем по формуле:

. (2.33)

г/л.

2.6 Вторичный горизонтальный отстойник

2.6.1 Описание вторичного горизонтального отстойника

Вторичные отстойники устанавливают после биофильтров для задержания нерастворенных (взвешенных) веществ (представляющих собой частицы отмершей биологической пленки) и после аэротенков для отделения активного ила от очищенных сточных вод. В качестве вторичных отстойников применяют горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники.

Основная масса активного ила, отстоявшегося во вторичном отстойнике, должна перекачиваться снова в аэротенк. Однако активного ила осаждается больше, чем нужно для повторного использования, поэтому его избыточное количество следует отделять и направлять на утилизацию. Избыточный ил при влажности 99,2% составляет 4 л/сут на одного жителя и имеет большую влажность, чем сырой осадок из первичного отстойника, что увеличивает общий объем осадка.

Концентрация активного ила в непрерывно возвращаемом его объеме зависит от того, насколько эффективно работает вторичный отстойник, а качество ила - от содержания растворенного кислорода в иловой смеси, поступающей во вторичный отстойник, и продолжительности ее отстаивания. Вторичные отстойники рассчитываются на пребывание в них иловой смеси не менее 2 ч. В поступающей в отстойник иловой смеси должно быть такое количество растворенного кислорода, чтобы в выходящей из отстойника воде его содержалось не менее 2 мг/л.

Конструкцию вторичного отстойника следует выбирать с учетом этих требований, а также того, чтобы на дне отстойника активный ил не залеживался, так как это может вызвать его загнивание, вспухание и в конечном счете всплывание на поверхность, т.е. увеличение выноса взвешенных веществ из вторичных отстойников.

Конструктивно вторичные отстойники могут быть выполнены как и первичные. Он представляет собой прямоугольный в плане резервуар с двумя полупогруженными перегородками в начале сооружения и в конце (рис. 2.5). Они, в свою очередь, предотвращают унос всплывающих веществ с очищенной водой и равномерное распределение воды в сооружении. Отстойник обычно изготовляют из железобетона с бетонной подложкой. Остальные детали из металла [5].

1 - входной лоток; 2 - отстойная камера; 3 - выходной лоток; 4 - приямок

Рис. 2.5. Схема горизонтального отстойника:

2.6.2 Расчет вторичного горизонтального отстойника

Производительность II потока м³/сут.

Рассчитаем средний секундный расход сточных вод по формуле (2.4):

м³/с.

Эффективность очистки от взвешенных веществ в горизонтальном отстойнике составляет 70%. Концентрация взвешенных веществ в сточной воде составляет с₀ = 2,72 мг/л.

Общий коэффициент неравномерности К_общ= 1,4, тогда максимальный секундный расход СВ определяем по формуле:

. (2.34)

м³/c.

Принимаем среднюю скорость движения воды в отстойнике = 5 мм/с, глубину проточной части сооружения Н = 2 м, т = 6 отстойников и число отделений отстойника n = 6. Ширину каждого отделения отстойника определяем по формуле:

. (2.35)

м.

Принимаем В = 6 м.

Уточняем скорость движения воды в отстойнике:

. (2.36)

м/с = 4,86 мм/с.

Гидравлическую крупность частиц взвеси определяем по формуле (2.19), где К = 0,5; при t = 20°C б = 1 (см. приложение, табл. 2); t = 1800 с; при v = 5 мм/с w = 0 мм/с (см. приложение, табл. 4).

Глубине Н =2 м соответствует значение (КН/h)ⁿ = 1,19 (см. приложение, табл. 5).

мм/с.

Длину отстойника найдем по формуле:

. (2.37)

м.

Принимаем L = 42 м.

Найдем общий объем проточной (рабочей) части сооружения:

. (2.38)

м³.

Гидравлическую нагрузку на вторичные отстойники после аэротенков с учетом концентрации активного ила в аэротенке , его индекса и концентрации ила в осветленной воде определяем по формуле:

, (2.39)

где - коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников - 0,4, вертикальных - 0,35, вертикальных с периферийным выпуском - 0,5, горизонтальных - 0,45;

- глубина проточной части отстойника.

принимаем равной 10 мг/л, - 3 г/л, см³/г [6].

м³/м²·ч.

2.7 Обеззараживание

2.7.1 Описание озонаторной установки

Озонирование оказывает универсальное действие, проявляющееся в том, что обеззараживание протекает комплексно с общим улучшением физико-химических и органолептических показателей очищенных сточных вод.

В обрабатываемую воду озон вводят различными способами: барботированием воздуха, содержащего озон, через слой воды (распределение воздуха происходит через фильтросные пластины или пористые трубки); смешением воды с озоновоздушной смесью в эжекторах или специальных роторных механических смесителях, в абсорберах различной конструкции.

Озонаторные установки для сточных вод состоят из следующих основных элементов: озонаторов для синтеза озона, оборудования для подготовки и транспортирования воздуха, устройств электропитания, камер контакта озона с обрабатываемой водой, оборудования для утилизации остаточного озона в отработанной газовой смеси. В зависимости от производительности озонаторных установок и места введения озона блоки озонаторной установки могут компоноваться в одном или нескольких помещениях.

Озон токсичен. Его предельно допустимая концентрация в рабочих помещениях составляет 0,1 мг/м³. Оборудование для синтеза озона нужно устанавливать в изолированном помещении на первом этаже без подвала, с выходом на улицу через тамбур; выходы в другие помещения предусматривают через герметические двери или тамбуры. Помещения синтеза озона должны быть оборудованы принудительной приточно-вытяжной вентиляцией с шестикратным воздухообменом за час и, кроме того, аварийной вентиляцией также с шестикратным воздухообменом. Вытяжную вентиляторную установку снабжают резервным вентилятором, сблокированным с рабочим.

Озон получают в озонаторах из кислорода воздуха под действием электрического разряда. Генераторы озона подразделяются на цилиндрические с трубчатыми горизонтальными или вертикальными электродами; плоские с пластинчатыми электродами и центральным коллектором или продольной циркуляцией.

Воздух перед подачей в озонатор очищают от механических примесей и осушают до остаточного влагосодержания 0,05 г/м³, для этой цели используют адсорбционные или холодильные установки [3].

Обработка воды озоном состоит из двух основных процессов, протекающих одновременно с различными скоростями: растворение озона в воде и химическое взаимодействие его с окисляемыми веществами.

Обработанная озоном СВ стерильна, не имеет запаха, цветности, мутности; ХПК обычно не превышает 15 мг/л. Высокая реакционная способность озона, сильное бактерицидное действие, возможность его получения на месте из кислорода воздуха, отсутствие в озонированной воде остаточных концентраций озона - все это делает озонирование перспективным методом доочистки СВ [7].

2.7.2 Описание механического смесителя турбинного типа

Механические смесители представляют собой контактные камеры, внутри которых размещены перемешивающие устройства (дисковые турбины, импеллеры, роторы и др.). Озоновоздушную смесь подают под лопасти перемешивающих устройств или внутрь полых роторов.

Наиболее перспективными для станций малой и средней производительности (до 50 тыс. м³/сут) являются механические смесители с дисковыми турбинами открытого типа и автономным подводом озоновоздушной смеси под лопасти турбины (рис. 2.6).



1 - аварийный перелив воды, 2 - выход непрореагировавшего озона, 3 - трехскоростной электродвигатель, 4 - корпус смесителя, 5 - турбина, 6 - подвод воды, 7 - подвод озоновоздушной смеси, 8 - отвод озонированной воды, 9 - переливная стенка

Рис. 2.6. Механический смеситель турбинного типа

Для озонирования сточных вод с большой концентрацией загрязнений применяют несколько последовательно работающих механических смесителей. Общий объем механических смесителей определяют исходя из расхода озонируемой воды и требуемой продолжительности озонирования. Ориентировочно время контакта для легко взаимодействующих с озоном веществ 0,25-1 мин., умеренно взаимодействующих 0,5-2 мин., трудно взаимодействующих - 3 мин. В смесителях данного типа коэффициент использования озона составляет 0,9-0,95 [7].

2.7.3 Расчет реактора

Общий объем реактора определяем по формуле:

, (2.40)

где - часовой расход сточных вод, м³/ч,

- продолжительность пребывания сточных вод в реакторе, ч, принимаем равной 10 мин.,

- коэффициент, увеличивающий объем воды при продувке ().

м³.

Необходимое количество озона в сутки определяем по формуле:

, (2.41)

где - расход воды, обрабатываемой озоном, м³/сут.,

- необходимая концентрация озона, г/м³.

Принимаем г/м³. [7]

кг/сут.

Рабочую высоту одного реактора принимаем м.

Пусть реактор круглой формы в плане, тогда его диаметр можем определить по формуле:

. (2.42)

м.

Площадь реактора определяем по формуле:

, (2.43)

где - радиус смесителя, м (м).

м².

Объем одного реактора определяем по формуле:

. (2.44)

м³.

Количество реакторов определяем по формуле:

. (2.45)

реакторов.

Количество озонаторов определяется из производительности серийно выпускаемых аппаратов. Выберем озонатор ОП-121 с производительностью по озону кг/ч. Тогда количество озонаторов определяем по формуле:

, (2.46)

где - коэффициент запаса, принимаем .

озонатора.

2.8 Резервуар сбора очищенной воды

2.8.1 Назначение резервуара

Резервуар сбора очищенной воды устанавливается для возможности временного ограничения сброса воды в городской сточный коллектор (например, утром и вечером в рабочие дни). График ограничений сброса согласовывается с работниками очистных сооружений населенного пункта [1].

2.8.2 Расчет резервуара сбора очищенной воды

Производительность потока составляет м³/сут. Рассчитываем на время пребывания в резервуаре сточной воды ч.

Часовой расход сточной воды определяем по формуле (2.1):

м³/ч.

Объем резервуара определяем по формуле (2.2):

м³.

Принимаем 10 резервуаров объемом м³ каждый.

Пусть глубина приемного резервуара составляет м. Тогда площадь резервуара определяем по формуле (2.3):

м².

Используем резервуары длиной м и шириной м.

2.9 Обработка осадка

При очистке сточных вод в значительном количестве скапливается осадок, задерживаемый на решетках, в песколовках, в первичных и вторичных отстойниках. Отбросы, задерживаемые на решетках и в песколовке, направляются на песковые площадки. Песковые площадки представляют собой спланированные участки земли с высоким коэффициентом фильтрации (пески, супеси, пески с галькой и др.), огражденные валиками высотой до 2 м, куда поступает осадок. Воду с площадки дренируют дренажными перфорированными керамическими, асбестоцементными или полиэтиленовыми трубами, отводят в сборный резервуар. Обезвоженный песок перед дальнейшим использованием сортируют на классификаторе.

Осадок из первичных и вторичных отстойников накапливается в емкости сбора осадка, а затем направляется на обезвоживание в осадительные горизонтальные центрифуги со шнековой выгрузкой обезвоженного осадка. Влажность обезвоженного осадка составляет 50-80%. Фугат содержит много взвешенных частиц и имеет высокую БПК, поэтому его направляем на очистные сооружения.

Активный ил, удаляемый из вторичного отстойника разделяем на два потока: возвратный и избыточный. Возвратный активный ил отправляем на регенерацию в регенератор аэротенка, а избыточный идет на использование [2].

3. Основные положения компоновки здания решеток

В курсовом проекте разработана компоновка решеток с механизированной очисткой в здании. Решетки находятся в железобетонном здании, размером 11,6Ч19,6 м. Внутри здания имеются следующие помещения:

-помещение решеток, размером 11,6Ч15 м. В нем расположено две решетки. Помещение решеток оборудовано горизонтальным и наклонным ленточным конвейером, насосами для перекачки осадка и краном для удобства обслуживания решеток.

-санузел для персонала, душевые кабинки и раздевалка;

-вентиляционная камера;

-помещение для щитов автоматики.

Расстояние между соседними сооружениями минимальны и сохраняют удобство эксплуатации. Оборудование и арматура легко доступны для ремонта и обслуживания. В здании предусматриваем проезд грузового автотранспорта.

Заключение

В результате курсового проекта была разработана технологическая схема очистки сточных вод населенных пунктов. Содержание в воде загрязняющих веществ снизилось до норм, позволяющих осуществить спуск воды в водоем.

После анализа технологической схемы можно выявить ее достоинства и недостатки.

Недостатки:

1) большое количество крупногабаритных сооружений, следовательно, немаленькие площади. Но все это объясняется высокой концентрацией загрязнений в сточной воде и необходимость очистки от них.

2) в данной схеме присутствуют дорогостоящие процессы очистки сточных вод (озонирование), требуются большие затраты на электроэнергию.

Достоинства:

1) вся вода после очистки соответствует нормам ПДК;

2) высокий уровень автоматизации очистных сооружений;

3) простота оборудования и его эксплуатации;

4) для очистки сточных вод подобраны сооружения и установки с высокими эффективностями очистки, что позволило очистить сточную воду до высоких показателей.

Список литературы

1. Кастальский А.А., Минц Д.М. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. - М.: Стройиздат, 1975. - 675 с.

2. Яковлев С.В., Ласков Ю.М. Канализация. - М.: Стройиздат, 1978. - 224с.

3. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник, т. 2. - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2002. - 917 с.

4. Ласков Ю.М. Примеры расчетов канализационных сооружений. - М.: Стройиздат, 1980. - 230 c.

5. Жуков А.И., Родзиллер И.Д. Канализация промышленных предприятий. - М.: Стройиздат, 1969. - 376 с.

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

7. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Под общей редакцией В.Н. Самохина. - М.: Стройиздат, 1981. - 639 с.

Приложение

Таблица 1. Гидравлическая крупность песка в зависимости от размера частиц

Диаметр частиц песка, мм	0,1	0,12	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,5
Гидравлическая крупность при 10-15 0С, мм/с	5,12	7,37	11,5	18,7	24,2	28,3	34,5	40,7	51,6

Таблица 2. Значения коэффициента б

t, °С	60	50	40	30	25	20	15	10	5	0
	0,45	0,55	0,66	0,8	0,9	1	1,14	1,3	1,5	1,8

Таблица 3. Продолжительность отстаивания в зависимости от эффекта осветления

Продолжительность отстаивания взвешенных веществ, с. в цилиндре глубиной 500 мм.
ЭО, %.	для коагулирующих взвесей (n=0,25)	для мелкодисперсных минер. взвесей с с=2-3 г/см3 (n=0,4)	для структурированных тяжелых с с=5-6 г/см3 (n=0,6)
	100	200	300	500	500	1000	2000	3000	200	300	400
20	600	300	0	0	150	140	100	40	0	0	0
30	900	540	320	260	180	150	120	50	0	0	0
40	1320	650	450	390	200	180	150	60	75	60	45
50	1900	900	640	450	240	200	180	80	120	90	60
60	3800	1200	970	680	280	280	200	100	180	120	75
70	0	3600	2600	1830	360	690	230	130	390	180	130
80	0	0	0	5260	1920	2230	570	370	3000	580	380
90	0	0	0	0	0	0	1470	1080	0	0	0
100	0	0	0	0	0	0	3600	1850	0	0	0

Таблица 4. Зависимость w от v

v, мм/с	5	10	15	20
w, мм/с	0	0,05	0,1	0,5

Таблица 5. Зависимость величины от типа отстойника

Высота отстойника Н, м.	(КН/h)n для отстойников
	вертикальные	радиальные	горизонтальные	с вращ. распределит. устройством
1	0	0	0	1,14
1,5	0	1,08	1,11	1,27
2	1,11	1,16	1,19	0
3	1,21	1,29	1,32	0
4	1,29	1,38	1,41	0
5	0	1,46	1,5	0

Таблица 6. Дозы ила для аэротенков различных типов

БПК сточной воды, мг/л	Доза ила для аэротенков, г/л
	Без регенератора	Аэротенков-отстойников	С регенераторами
<100	1,2	3	-
>100	1,5	3,4	-
<150
>150	1,8	3,7	a = aср
<200
>200	1,8-3	4-5

Таблица 7. Значения средних скоростей окисления

БПКполн. сточной воды, поступающей на аэротенк, мг/л	Средняя скорость окисления , мг БПКполн. на 1г беззольного вещества ила в 1 ч, в зависимости от БПКполн. очищенных сточных вод
	15	20	25	30	40	50 и >
Аэротенки без регенераторов при а <1,8 г/л
100	20	22	24	27	35	47
200	22	24	28	32	42	57
Аэротенки без регенераторов при а >1,8 г/л и с регенераторами
150	18	21	23	26	33	45
200	20	23	26	29	37	50
300	22	26	30	34	44	60
400	23	28	33	38	53	73
500 и более	24	29	35	41	58	82

Размещено на Allbest.ru

...