Проектирование очистной станции производится на максимального секундного расхода. Его определяют:

q_{макс. с.} = q_{ср. с.} * К_общ (м³/c) (13)

где К_общ - коэффициент неравномерности согласно таблице 6.1 ТКП 45-4.01.53 2012 методом интерполяции:

К_общ =1,6 - *180=1.555

q_{макс. с.} = 0,28*1,555=0,44 м³/c

Расчёт решеток. Решетки предназначены для улавливания из сточных вод крупных и не растворенных загрязнений. Они выполняются из металлических стержней круглой и прямоугольной формы.

Решетки подразделяются на подвижные и не подвижные. Для удобства съема загрязнений решетки устанавливаются поуглом 60^о количество прозоров можно определить по формуле:

n_р= (13)

где:

q_{макс. с} - максимальный секундный расход сточных вод

Hr - глубина воды перед решеткой приминаем 1.5м

br - ширина прозоров решетки по таблице 6.1 ТКП 45-4.01-22-2010 принимаем 0.006 м.

Vr - скорость движения воды в прозорах решетки принимаем 1 м/с

Ksti - коэффициент учитывающий сжатия потока механическими граблями принимаем равным 1.1

n_р = , штук (14), n_р = =68 шт

Общую ширину решетки Br определяем:

Br= S_s* (n_р-1) +br*n_р, м (15)

где S_s-толщина стержней принимаем равной 0,01м

br - ширина прозоров решетки по таблице 6.1 ТКП 45-4.01-22-2010 принимаем 0.006 м.

n_р - количество прозоров в решетке

Br= 0,01* (68-1) +0,006*68=1,08м

Принимаем 2 решетки ширина каждой определяем по формуле:

B₁= (16)

где Br - общая ширина решеток

B₁==0,54м

В соответствии с размерами принимаю решетку РГД (Решетка дуговая гидравлическая)

Проверем скорость воды в прозорах решетки при принятых размерах:

U_р =_{, м}/с (17)

где: q - максимальный секундный расход

Ksti - коэффициент учитывающий сжатия потока механическими граблями принимаем равным

N - число решеток

вр - ширина прозоров решетки

H - глубина воды перед решеткой

n₁₌np/2=123/2=39.5

U_р ==0.8 м/с

Определяем приведенное число жителей по формуле:

N_n= ₍18)

где: n - норма водоотведения согласно заданию 180

N_n= =111112 чел.

Определяем объем улавливаемых загрязнений по формуле:

V_сут= ₍19)

где: Nn - приведенное число жителей; а_пр - количество отбросов в год на 1 жителя принимаем равным 16 по таблице 6.1 [1].

V_сут==4,87 м³/сут

При плотности загрязнений 870 кг/м³ их масса составит:

М=V_сут*p (20)

где: p-плотность загрязнений

V_сут - объем улавливаемых загрязнений

М=4,87*870=4236,9 кг/сут

Расчёт песколовок с круговым движением воды.

Определяем окружность песколовки L_s по формуле:

(21)

где:

K_s-коэффициент, принимаемый 1,7.

H_s - расчётная глубина песколовки м равная половине общей глубины

V_s-скорость движения вод м/с принимаемая по таблице 6.2 [1]

U_o - гидравлическая крупность песка м/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка.

= 7,65 м

Назначаем количество отделений песколовок исходя из расхода на одно отделение 15000-20000 м³/сут. Принимаем 2 песколовки.

Определяем необходимую площадь сечения одного отделения песколовки по формуле:

(22)

=3,7 м²

где q_max - максимальный расход сточных вод м/с.

n-количество песколовок;

V_s - скорость течения воды м/с.

Определяем средний диаметр песколовки по формуле:

(23)

= 2,44 м

Рассчитываем продолжительность протекания сточных вод в песколовке при максимальном притоке по формуле:

(24), T = 85,13c

Продолжительность притока соответствует, т.к. приток более 30 секунд.

Определяем наружный диаметр песколовки по формуле:

(25)

где B_ж-ширина кольцевого желоба, принимаем 0,5 м.

= 2,94 м

Рассчитываем объём бункера одного отделения песколовки по формуле:

(26), = 4,83 м³/cут

где q_oc - удельное количество песка, равное 0,02 л/сут*чел.

Расчёт песковых площадок. Песок из песколовок выгружается с большим количеством воды Влажность песка 98-99%. Что вызывает необходимость его обезвреживания. Для этой цели устраивают песковые площадки с ограничивающими валиками, располагаемые вблизи песколовок.

Определяем площадь поперечного сечения по формуле для песколовок с круговым движением воды:

, м^{2 (}27)

где: - скорость движения воды, принимаю 0,3 м/с.

=1,47 м² Так как секций несколько то определяем количество секций и площадь 1 секции по формуле:

, м^{2 (}28)

где: n - количество песколовок, принимаю 2.

= 0,74 м²

Определяем высоту треугольной части желоба по формуле:

(29)

где: - ширина желоба, принимаю 0,9; б - угол наклона, 60⁰.

h_?= *tg60⁰=0,78 м

Площадь прямоугольной части желоба определяется по формуле:

f_?=, м³ (30)

f_?==0,35м²

Приведенная площадь песколовки определяется по формуле:

f_пр=f-f_?, м^{3 (}31)

f_пр=0,78-0,35=0,43 м²

h'_p = f_пр/b (32)

h'_p = 0,43/0,9 = 0,48 м

Определяем общую глубину по формуле:

h=h_пр+h_?, м (33), h=0,44+0,78=1,22

Приведённая глубина песколовки определяется по формуле:

H=h_k+h_np+h_б, м (34)

где h_б - высота бортика равная 0,3 м;

h_k - высота усечённого конуса, равняется:

h_k=tgб, м (35)

где - диаметр нижнего основания, принимаю 0,5;

б - угол наклона стенок, 60⁰.

h_k= tg60⁰=10,1 м

Н=0,48+10,1+0,3=10,84 м

Определяем объём осадка в песколовке:

Woc= (36)

где - приведенное число жителей, 111112 человек;

А - норма осадка на одного жителя, 0,02 мг/дм;

Т - продолжительность хранения песка в песколовках, 1 сутки.

Woc==2,22 м³/сут

W=, м^{3 (}37)

где, q_{п -} годовая нагрузка песка, 3;

W==270,1 м³

По имеющимся данным определяем размеры песковых площадок:

Принимаем две площадки

270,1/2=135,05 м³

Принимаю площадку размерами 15Х10. Расчет первичного отстойника. Принимаем радиальный отстойники, т.к. средне суточный расход составляет Q = 24000 м³/сут.

Определяем средне секундный расход по формуле:

Qср. сут. = (38)

Qср. сут. ==0.28 м³/сек

Определяем максимальный секундный расход:

Q_{макс. с}=Q_cр*K_{нер. (}39)

где K - коэффициент часовой неравномерности принимается по ТКП путем интерполяции

Q_{макс. с}=0,28*1,56=0,44

Продолжительность отстаивания в цилиндре определяется по формуле:

u_o=_{h2 (}40)

где Hset - глубина проточной части в отстойнике, 2,5 м;

Kset - коэффициент использования объема проточной части отстойника, принимается по таблице 6.8 исходя из конструкции, принимаем 0,45 tset - продолжительность отстаивания, принимается по таблице 6.6 [6], принимаем равной 598,36;

h₂ - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения; для городских сточных вод следует принимать по таблице 6.1 [6], принимаю 0,18.

u_o=_0,18 =1,62 мм/с

В случае когда температура сточной воды в производственных условиях отличается от температуры воды при которых определяется кинетика отстаивания, необходимо вводить поправку по ТКП пункт 6.4.6

u_o^t= *u_o, мм/с ₍41)

где Mlab - коэффициент вязкости воды, Н·с/м2, при соответствующих температурах в лабораторных условиях, принимаемый по таблице 6.7 [5] и составляет 15^о;

Mpr - коэффициент вязкости воды, Н·с/м2, при соответствующих температурах в производственных условиях, принимаемый по таблице 6.7 [5]; u₀ - гидравлическая крупность частиц, мм/с.

u_o^t= *1,62=1,41 мм/с

Определяем величину турбулентной составляющей в зависимости от

скорости рабочего потока по таблице 6.9 [6], принимается 10мм/c

Скорость рабочего потока определяется по таблице 6.8

Определяем диаметр отстойника:

D= (42)

D==14,35 м

Определяем скорость на половине радиуса:

U= (43)

где Hset - рабочая глубина отстойника, принимается по таблице 6.8 [6], 2,5 м.

U= =0,005 м/c

Определяем теоретическое время осветления воды:

t=, ч (44)

t==0,51 ч

Масса удерживаемого осадка определяется по формуле:

Сух= (45)

где Q - средний расход стойных вод;

Pmud - влажность удаляемого осадка принимается в приделах 94-96%;

Ymud - плотность осадка, принимается 1 гр/см^3;

Ксм. вз. в. - исходная концентрация взвешенных веществ.

Сух==6,36

Объём уловленного осадка определяется по формуле:

Vо. с. = (46)

Vо. с. ==127,2 м³

Высоту зоны накопления осадка у внешней стенки отстойника принимается равной 0,3 м, а возвышение борта отстойника над кромкой сборного концевого водослива отстойника составит:

H=Hset+Hн+Hг (47)

H=2,5+0,3+0,5=3,3

Аэротенки-вытеснители. Аэротенки применяют для ионной и не ионной биологической очистки сточных вод. Очистка сточных вод в аэротенках происходит с помощью активного ила - биоценоза организмов, развивающихся в аэробных условиях на органических загрязнениях.

Одноступенчатые аэротенки, без регенерации, принимают при БПК полном сточных вод не более 150 мг/л, с регенерацией, более 150 мг/л и при наличии вредных производственных примесей, т.к. =352,94 мг/дм³, то рекомендуется применять для очистки аэротенки-вытеснители с регенерацией.

Определяем степень рециркуляции активного ила ориентировочно приняв дозу ила в аэротенке ai_mix=3 г/л и иловый индекс ji=113,78 см³/г:

qi= (48)

где t_atn-период аэрации, определяем по формуле:

t_atn= (49)

p=p_max* (50)

p=57*=11,31мг/г*ч

t_atn==10,35

qi==271,39

Определяем степень рециркуляции активного ила по формуле:

Ri= (51)

Ri==0,32

Учитываем наличие концентрации БПК₅ на механические очистки на 20% и получаем:

L_en= (52)

L_en=271,66-271,66*0,2=217,3

L_mix= (53)

L_mix==323,45

Рассчитываем продолжительность обработки воды в аэротенках:

t_atv=*log (54)

t_atv=*log= 2,48 ч

Доза активного ила в регенераторе:

ar=3 (55)

ar=3=7,69 г/ч

Определяем продолжительность окисления по формуле:

to= (56)

to==10,84 ч

Продолжительность регенерации определяем по формуле:

tr=to-t_atv (57)

tr=10,84-2,48=8,42 ч

Продолжительность пребывания в смесителе аэротенк-регенератора определяем по формуле:

t_a-r= (1+Ri) t_atv+Ri*tr (58)

t_a-r= (1+0,32) 2,48+0,32*8,42=5,97 ч

Определяем объем аэротенка по формуле:

W_at=Q_расч* (1+Ri) *t_atv (59), W_at=2416,67 (1+0,32) 2,48=7911,21м³

Объем регенератора определяем по формуле:

Wr=Q_расч*Ri*tr (60)

Wr=2416,67*0,32*8,42=6511,48 м³

Общий объем составит:

W_общ=W_at+Wr (61)

W_общ=7911,21+6511,48=14422,69 м³

По общему объему аэротенка и регенератора, выбираем типовой проект аэротенка вытеснителя со следующими характеристиками: число коридоров, рабочая глубина, ширина коридоров, пределы длины секции, пределы длины одной секции.

Определяем длину аэротенка по формуле:

L= (62)

где: Na-число коридоров в одной секции, 2 штуки;

Nk-число секций, 3 штуки;

B-ширина коридора, 9 м;

Н-рабочая глубина аэротенка, 4,4 м.

L==33,3 м

Принимаю аэротенк-вытеснитель по типовому проекту. Расчёт вторичных отстойников. Вторичные отстойники устраиваются для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку.

Все типы вторичных отстойников, устраиваемых после аэротенков, рекомендуется рассчитывать по гидравлической нагрузке с учётом концентрации активного ила, определяемой по формуле:

q= (63)

где: K_ss - коэффициент использования объекта зоны отстаивания

J_i - иловый индекс, см³/г$

a_i - концентрация активного ила в аэротенке

a_t - концентрация ила в осветленной воде.

q==4,15 (м³/ (м²*ч))

Площадь одной секции при общем их количестве п=4, определяется по формуле:

F= (64)

F==291,17, м²

Диаметр секции определяется по формуле:

D= (65)

D= 10,87 м

Принимаем отстойник 2 D=24м по типовому проекту 902-2-89/75 со следующими размерами:

Рабочая глубина Н₁=3,1 м

Общая глубина Н=3,7м

Объём зоны отстаивания V_от=2190м³

Объём зоны осадка V_ос=440м³

Рассчитываем полную строительную высоту отстойника

H=H_set+H₁+H₂+H₃ (66)

где: H₁-высота борта над слоем воды

H₂-высота нейтрального слоя

H₃-высота слоя ила

H=3+0,3+0,3+0,5=4,1 м

Расчет сооружений для дезинфекций сточной воды. Перед выпуском в водоём объект с целью уничтожения поточенных бактерий сточные воды подвергаются обеззараживанию. Наиболее простым способом обеззараживания является окисление всех органических соединений в воде хлорной известью или жидким хлором. В последнее время в место хлора часто применяется обеззараживающий хлорагент - гипохлорит натрия, получаемый на месте потребления при помощи электролизных установок.

Расчёт вторичных отстойников. Вторичные отстойники устраиваются для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку.

Все типы вторичных отстойников, устраиваемых после аэротенков, рекомендуется рассчитывать по гидравлической нагрузке с учётом концентрации активного ила, определяемой по формуле:

q_ssa=, м³/м²*ч (67)

где K_ss - коэффициент использования объекта зоны отстаивания, принимаю 0,4;

J_i - иловый индекс, 130 см³/г;

a_i - концентрация активного ила в аэротенке, 3 мг/м³;

a_t - концентрация ила в осветленной воде, 3 мг/м³.

q==3,73 м³/м²*ч

Площадь одной секции при общем их количестве п=2, определяется по формуле:

F=, м² (68)

F==134,05 м²

Диаметр секции определяется по формуле:

D=, м (69)

D=,07 м

Принимаем отстойник 2 D=24м по типовому проекту 902-2-89/75 со следующими размерами:

Рабочая глубина Н₁=3,1 м

Общая глубина Н=3,7м

Объём зоны отстаивания V_от=2190м³

Объём зоны осадка V_ос=440м³

Рассчитываем полную строительную высоту отстойника

H=H_set+H₁+H₂+H₃ (70)

H=2,5+3,1+0,3+0,5=6,4 м

где H₁-высота борта над слоем воды

H₂-высота нейтрального слоя, 0,3

H₃-высота слоя ила, 0,5 м

Расчёт хлораторной. Принимаем дозу для дезинфекции вод Д_хл=3 г/м³

Расход хлора за 1 ч при максимальном расходе:

q_хл=., кг/ч (71)

q_хл=. =3 кг/ч

Расход хлора в сутки.

q_хл^сут= (72), q_хл^сут==72 кг/сут

В хлораторной предусматривается установка двух хлораторов ЛОНИИ-100К. Один хлоратор рабочий, а другой резервный. Определим, сколько баллонов-исправителей необходимо иметь для обеспечения полученной производительности в 1 ч.:

n_бал=, шт (73)

где S_бал=2 кг/ч - выход из одного баллона

n_бал==1,5~2

Хлордозаторная обеспечивается подводом воды питьевого качества с давлением не менее 0,4 МПа и расходом

Q=q_хл*q_в, м³/сут (74)

где q_в=0,4 м³/кг - норма водопотребления, м³ на 1 кг хлора.

Q=3*0,4=1,2 (м³/ч)

Хлорная вода дезинфекции сточной воды подается перед смесителем. Принимаем смеситель типа "лоток Паршаля" с горловиной шириной 300 мм.

Для обеспечения контакта хлора со сточной водой запроектируем контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников.

Расчет смесителей:

n=, шт (75)

n=60 шт.

Принимаем по вертикали 6 ряда отверстий, по горизонтали 10.

Потери напора в отверстиях каждой перегородки составит:

(76)

где - коэффициент расхода равный 0,65-0,75, принимаем 0,7

=0,073

Расстояние между центрами отверстий по вертикали и горизонтали принимается от 1,5 до 2,5 диаметр отверстия.

Расстояние между центрами отверстий по горизонтали 2*d=200мм. (0,2м.)

Тогда ширина смесителя:

В= w*n_{гор. (}77)

где n_{гор. -} количество рядов по горизонтали

В=0,2*10=2

Расстояние между центрами отверстий по вертикали так же принимаем равным 2м. * d, тогда высота слоя воды перед перегородками составит:

Н₁=2* d*n_верт., м ₍78)

Н₁=2*0,1*6=1,2 м

Перед второй:

Н₂=Н₁+ (79)

Н₂=1,2+0,073=1,273 м

Расстояние между центрами отверстий по вертикали во второй перегородке:

B₂= (80)

B==0,41

Расстояние между перегородками принимается равными 1,5 смесителя:

L=1,5*В, м (81)

L=1,5*2=3 м.

Общая длинна смесителя:

L_общ. =3* L, м (82)

L_общ. =3*3=9 м

Определяем строительную высоту смесителя:

Н₂+0,3, м (83)

1,273+03=1,573 м

Определяем продолжительность пребывания воды в смесителе:

Т=, сек (84)

Т ==64,35 сек. 1,07мин.

Контактный резервуар. Продолжительность контакта хлора с очищающей водой должна составить 30 минут. В качестве контактных резервуаров принимаем отстойники. Для обеспечения контакта хлора со сточными водами, запроектируем контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников. Объем резервуаров определяем по формуле:

V_{к. р.} = (85), V_{к. р}==500 м³

При скорости движения сточных вод в резервуарах 10 мм/м, длина резервуара составит:

L=v*T*60/1000 (86)

L==18 м

Площадь поперечного сечения определяем по формуле:

(80)

щ==27,78 м²

При глубине контактного резервуара Н=3,2 м, ширине каждой секции b=6 м, определяем число секций:

n= (87)

n==2 секции

Фактическая продолжительность контакта воды с хлором в час максимального притока воды:

T=, ч (88)

T==0,5 ч

Определяем расход воздуха на продувку сточных вод при удельном расходе на 1 м³ воды:

V=q₀*Q_{расч. ч (}89)

V=0,6*1000=600 м³/ч

4. Выпуск сточных вод