Водопотребление и водоотведение

Исследование и характеристика особенностей оборотных систем водоснабжения. Расчет полуоткрытой сети, включающей градирню. Определение и анализ параметров для проектирования песколовок. Ознакомление с сущностью процесса очистки сточных вод в аэротенках.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид методичка
Язык русский
Дата добавления 27.10.2022
Размер файла 3,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

Методические указания к решению задач по курсу «Экология»

На тему: «Водопотребление и водоотведение» (для студентов всех специальностей)

О.М. Пирогова, Е.С. Зинькович, Д.А. Терехова

Москва 2019

Введение

На предприятиях пищевой промышленности воду используют для мойки оборудования, тары, мытья полов производственных и служебных помещений, для работы технологических и паросиловых установок, а также для хозяйственно-бытовых нужд. Часть воды входит в состав производимой продукции.

Водоснабжение предприятий осуществляется из городского водопровода или артезианских скважин. Вода, направляемая на технологические нужды, должна соответствовать воде питьевого качества. Для охлаждения компрессоров холодильных, установок и воздуходувок, а также для поливки территории предприятия можно использовать техническую воду.

Система водоснабжения пищевых предприятий включает прямоточное, оборотное и повторное использование воды.

Расход сточных вод, сбрасываемых предприятием, составляет 80-85% от расхода потребляемой свежей воды. Расход технической воды из системы оборотного водоснабжения может достигать 80% от общего объема водопотребления.

Производственные загрязненные сточные воды образуются в основном в процессе мойки оборудования, тары, при уборке производственных помещений. Они относятся к категории высококонцентрированных по органическим загрязнениям.

Обычно предприятия располагаются на территории населенных пунктов и сточные воды направляются в городские канализационные системы. Однако в ряде случаев сточные воды подвергаются локальной (предварительной) очистке на - территории предприятия. Как правило, локальная очистка сводится к снижению концентрации взвешенных веществ и жиров. Этим достигается защита канализационных сетей от засорений и возможность извлечения из сточных вод содержащихся в них ценных веществ, а также загрязнений, затрудняющих последующую биологическую очистку общего стока предприятия или населенного пункта. Если предприятие находится вне населенного пункта, то требуется сооружение специальной станции биологической очистки сточных вод.

Методические указания предназначены для оказания помощи студентам при изучении методов расчета систем оборотного водоснабжения и устройств для очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности в курсе "Экология".

1. Оборотные системы водоснабжения

1.1. Типы систем

Открытая сеть (однократное прохождение).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Забор холодной воды производят из реки, из артезианского колодца или из распределительной сети. Она проходит через источник тепла (теплообменник, нуждающийся в охлаждении агрегат и т, п.), а затем сбрасывается в реку или канализацию (рис.1).

Закрытая сеть.

Вода циркулирует в замкнутой сети (рис.2), например, в контур встраивают, источник охлаждения, второй теплообменник "вода - вода" или "вода - воздух".

Наиболее типичный пример закрытой системы тепловые двигатели с водяным охлаждением. Потери воды (утечки и т. п.) должны, быть минимальными, контакт с воздухом исключен.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полуоткрытая сеть с рециркуляцией воды, использующая атмосферный охладитель (градирню).

В такой сети (рис.3) происходит рециркуляция воды, но охлаждение обеспечивается за счет испарения и конвекции при контакте с воздухом в охлаждающей колонне с естественной или принудительной тягой.

Эта система оборотного водоснабжения получает все большее распространение.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.2 Расчет полуоткрытой сети, включающей градирню

Любая сеть характеризуется следующими параметрами.

Объем сети V(м3) - общее количество воды в сети(резервуары, трубопроводы и т. п.).

Циркулирующий объем Q (м3/ч).

Перепад температур ?t = t1 - t2 - разность между температурой воды на входе и на выходе градирни.

Тепловая мощность градирни W (ккал/ч), которая выражается произведением:

W = 1000 * Q * ?t.(1)

Объем испаряющейся воды Е (м3/ч) - количество испаряющейся воды, поступившей в градирню, затраченной на охлаждение воды в сети. Она состоит из чистой воды, не содержащей никаких растворенных солей и определяется по формуле:

Е = Q * ?t /560, (2)

где величина в знаменателе соответствует скрытой теплоте парообразования воды (560ккал/кг).

Объем унесенных водяных капель EV3/ч) - количество воды, выносимое в атмосферу в виде мельчайших капелек с уходящим из градирни воздухом.

В отличие от испаренной воды, эта вода имеет тот же химический состав, что и вода в сети, и поэтому учитывается при расчете сливов. ЕV меняется в зависимости от конструкции градирни и определяется по формуле:

EV = Q /1000. (3)

Конструкторы стремятся максимально сократить потери воды, связанные с уносом водяных капель. Значения ЕV могут достигать 0,001 от Q.

Объем сливов Р (м3/ч).

Испарение вызывает увеличение концентрации растворенных в циркулирующей воде солей. Во избежание чрезмерно высокой концентрации солей, которая может привести к различным отложениям, необходимо отвести из сети и сбросить часть воды в канализацию.

Суммарные потери G (м3/ч), связанные с уносом водяных капель EV, сливом Р и всевозможными потерями воды в сети (неконтролируемые утечки), сопровождающимися снижением количества солей:

G =EV + P. (4)

Объем подпитки А (м3/ч). Он компенсирует все потери водной фазы в сети (т.е. потери воды, происходящие при испарении и уменьшении концентрации солей в результате уноса водяных капель, сливов и утечек):

А = Е + G. (5)

Коэффициент концентрации С-соотношение содержания солей, растворенных в циркулирующей воде и воде подпитки С=Sq/Sa , где Sq-засоленность циркулирующей воды; SA-засоленность воды подпитки, г/м3 .

Величина коэффициента С определяется на основе баланса содержания солей. Если засоленность подпитывающей воды SA(г/м3), а соленость циркулирующей воды С*SA, тогда количество попадающих в систему растворенных солей - SA*A, а количество выводимых из системы растворенных солей - C*SA*G.

Количество входящих и выходящих растворенных солей должно быть одинаковым :SA*A=C*SA*G, откуда C=A/G, а поскольку A=E+G , то

. (6)

Пример 1 . Рассчитать объем подпитки системы оборотного водоснабжения предприятия.

Исходные данные:

расчетный расход воды Q=300 м3 /сут=12,5 м3/ час;

снижение температуры в градирне ?t = 100C;

коэффициент концентрации С=3.

Решение:

1.Находим требуемую тепловую мощность градирни по формуле(1):

2.Находим количество воды, испаряющейся в градирне по формуле (2):

3. Находим количество воды, унесенной воздушным потоком из градирни в атмосферу по формуле (3).

4. находим суммарные потери воды по формуле (6):

5. Находим объем сливов, пользуясь формулой (4):

6. Находим объем подпитки оборотной системы по формуле (5):

Таким образом, объем подпитки составляет 2,6% от объема воды, циркулирующей в оборотной системе.

2. Локальная очистка сточных вод

При очистке жирсодержащих сточных вод система локальной очистки предусматривает устройство канализационных решеток и горизонтальных песколовок перед жироулавливающими сооружениями. Решетки улавливают попадающие в канализацию крупные примеси. После решеток сточная вода направляется в песколовки, в которых задерживается песок и другие минеральные примеси, а также часть тяжелых взвешенных веществ. Затем сточная вода направляется на сооружения, предназначенные для улавливания жира (жироловки).

Взвешенные вещества и жиры выделяются из сточных вод методом простого отстаивания. В основу расчета песколовок и жироловок положен принцип гравитационной сепарации, который заключается в разности плотностей воды и частиц примесей (песка или нерастворимого жира). В ламинарном режиме, течения, который характерен для промышленных сепараторов и соответствует числу Рейнольдса менее 800, скорость погружения или всплытия частицы сферической формы в воде определяется законом Стокса, согласно которому скорость подъема капли жира (погружения частицы) можно рассчитать по формуле:

(7)

где с - плотность воды,

с' - плотность частица (песка или жира),

g - ускорение свободного падения,

з - динамическая вязкость воды,

d - диаметр частица, м.

Если скорость получается положительной, то происходит всплытие частицы, и наоборот, если скорость отрицательна, то частица погружается.

В расчетах можно пренебречь влиянием температуры на плотность и вязкость воды и принять плотность воды и вязкость .

2.1 Расчет песколовки

При проектировании песколовок согласно строительным нормам количество осадка принимается равным 0,015-0.02% от расхода сточных вод, т.е. 0,15-0,2 л/м3.

При расчете песколовок следует определять их длину LП, м, по формуле

(8)

где КП - коэффициент, принимаемый по таблице 1;

НП - расчетная глубина песколовки, м, принимаемая для аэрируемых песколовок равной половине общей глубины:

WП - скорость движения сточных вод,, принимаемая по таблице 2;

v - скорость погружения частиц песка (гидравлическая крупность песка), , вычисленная по формуле (7).

Таблица 1. Значения коэффициента КП для песколовок различного типа

Диаметр задерживаемых частиц песка, мм

Значение КП в зависимости от типа песколовок и отношения ширины В к глубине Н аэрируемых песколовок

горизонтальные

аэрируемые

В:Н = 1

В:Н = 1,25

В:Н = 1,5

0,15

-

2,62

2,50

2,39

0,20

1,7

2,43

2,25

2,08

0,25

1,3

-

-

-

Таблица 2 Расчетные параметры для проектирования песколовок

Тип песколовки

Скорость движение сточных вод WП,

Глубина Н, м

Горизонтальная

0,15 - 0,3

0,5 - 2

Аэрируемая

0,08 - 0,12

0,7 - 3,5

При проектировании песколовок следует принимать общие расчетные параметры по табл. 2. Кроме этого необходимо выполнить следующие требования:

а) для горизонтальных песколовок - продолжительность протекания сточных вод при максимальном притоке не менее 30 с (для поддержания в горизонтальных песколовках постоянной скорости движения сточных вод на выходе из песколовки надлежит предусматривать водослив с широким порогом);

б) для аэрируемых песколовок следует предусмотреть установку аэраторов из дырчатых труб - на глубину 0,7 НП вдоль одной из продольных стен над лотком для сбора песка; интенсивность аэрации - 3 - 5

ч); поперечный уклон дна к песковому лотку - 0,2 - 0,4; впуск воды - совпадающий с направлением вращения воды в песколовке, выпуск - затопленный; отношение ширины к глубине отделения - В:Н =1:1,5

Пример 2. Рассчитать горизонтальную песколовку при B:H=1.

Исходные данные:

Расчетный расход сточных вод . Диаметр задерживаемых частиц D=0,2 мм, плотность частиц - 2600 .

Решение:

1. По формуле (7) вычисляем скорость погружения частицы:

2. По таблице 1 находим коэффициент КП=1,7.

3. По таблице 2 находим скорость движения сточных вод и выбираем расчетную глубину песколовки НП=1 м. соответственно при В:Н=1:1 ширина песколовки ВП=1 м.

4. По формуле (8) рассчитываем необходимую длину песколовки:

5. Площадь поверхности песколовки находим по формуле:

6. Нагрузка на песколовку определяется по формуле:

7. Количество образующегося осадка определяется расходом сточных вод:

8. Продолжительность протекания сточных вод в песколовке находим по формуле:

Найденное значение превышает минимальное время (30 с), следовательно, расчет следует считать завершенным.

2.2 Расчет жироловки

Жироловка позволяет выделить из воды жир, который находится в сточной воде в виде отдельных сравнительно крупных твердых частиц, а также в эмульгированном и растворенном состоянии.

В процессе отстаивания жирсодержащих сточных вод жир всплывает, увлекая за собой часть взвешенных веществ. В результате этого на поверхности воды образуется слой плавающих веществ (жиромасса).

Тяжелые взвешенные вещества, осаждаясь, образуют осадок, при этом они увлекают за собой часть жира. Для отстаивания жирсодержащих сточных вод применяют отстойные жироловки, как правило горизонтального типа (рис.4). Они оборудованы скребковым механизмом для сбора всплывшей жиромассы, которая сгребается в специально предусмотренный бункер.

Отстойные жироловки рассчитывают на продолжительность отстаивания сточной воды в течение 30 мин. Эффективность задержания жира 50--55%, причем 20--25% жира задерживается вместе с осадком, а 30% всплывает на поверхность воды. Взвешенные вещества задерживаются в количестве 50%.

Из бункеров жиромасса вакуум-воздушными установками перекачивается в автоцистерны и направляется на утилизацию. При работе скребкового механизма вместе с жиромассой в бункеры попадает некоторое количество воды. За время нахождения в них этой смеси происходит дополнительное ее расслаивание на жиромассу и воду. Последнюю перед удалением жиромассы рекомендуется сливать в канализацию.

Рис. 4. Схема жироловки. 1 - лоток для подачи сточных вод, 2 - корпус жироловки, 3 - скребковый механизм, 4 - трубопровод для подачи жиромассы к вакуумному котлу, 5 - труба с вентилем для разрядки сифона, 6 - труба для выпуска сточных вод в канализацию, 7 - бункер для жиромассы, 8 - насос для удаления осадка.

При проектировании жироловки рассчитывают три основных параметра:

1.Полезная горизонтальная площадь поверхности воды:

(9)

где Q - расход сточных вод,

F - поправочный коэффициент, который учитывает фактор турбулентности, определяемый как функция (W - горизонтальная скорость воды при пересечении отстойника, ). При этом скорость W не должна превышать .

Таблица 3. Значения коэффициента F.

6

10

15

20

F

1,37

1,52

1,64

1,74

2. Минимальное вертикальное сечение А:

3. Соотношение высота/ширина бассейна принимается равным от 0,3 до 0,5.

Эти параметры определяют устройство сепараторов в виде нескольких параллельных бассейнов небольшой глубины. Рекомендуется не превышать для них следующие размеры: ширина 1,8 - 6 м; глубина 0,65 - 2,4 м.

Пример 3. Определить параметры жироловки для очистки сточных вод предприятия.

Исходные данные.

Расчетный расход сточных вод - .

Плотность жира -

Средний диаметр частиц жира -

1. По формуле (7) находим скорость подъема частиц жира

2. Принимаем горизонтальную скорость сточных вод в жироловке и находим величину соотношения

3. По таблице 3 определяем коэффициент F=1,52

4. Полезная горизонтальная площадь поверхности воды по формуле (9):

5. Находим минимальное вертикальное сечение А по формуле (10):

Принимаем отношение высоты к ширине бассейна 0,4, тогда

Следовательно

Длина бассейна

Объем бассейна

Теоретическое время пребывания сточной воды в бассейне составляет

(10)

3. Биологическая очистка сточных вод в аэротенках

3.1 Сущность процесса очистки сточных вод в аэротенках

Очистка сточных вод в специальных устройствах-аэротенках происходит за счет жизнедеятельности аэробных бактерий и простейших микроорганизмов, использующих содержащиеся в сточных водах органические примеси для собственного питания. При этом общее количество микроорганизмов увеличивается за счет их синтеза и частично уменьшается в результате разложения. Сообщество аэробных бактерий и простейших микроорганизмов представляет собой активный ил.

Необходимыми условиями работы кротенка являются достаточно интенсивное перемешивание жидкости с микроорганизмами, непрерывное обеспечение процесса растворенным кислородом, установившийся режим подачи органических загрязнений на единицу массы активного ила и надлежащий температурный режим. Перемешивание жидкости и растворение кислорода обеспечивают аэраторы различного типа.

Ход процесса биохимической очистки активным илом можно проиллюстрировать следующим образом: Порция активного ила перемешана со сточными водами и аэрируется с такой интенсивностью, чтобы в жидкости содержалось 1--3 растворенного кислорода. Изменение основных показателей показано в виде графика на рис.5. Точки t1 - t4 отображают характерные моменты процесса. К моменту времени t1, соответствующему частичной очистке сточных вод, в результате интенсивного размножения бактерий БПК снижается на 50--70% (кривая 1), наблюдается наибольший прирост активного ила ДD1 (кривая 2). В момент времени t2, соответствующий неполной очистке жидкости, достигается эффект очистки порядка 80--90%, заметно снижается прирост активного ила ДD2 вследствие недостатка «питания» для микроорганизмов. Полная очистка наблюдается в момент времени t3, характеризующийся высоким эффектом очистки (выше 90%). Если продолжать процесс аэрации, то концентрация загрязнений в очищаемой воде почти не изменяется, а прирост активного ила стремится к нулю. Этот этап очистки является продленной (либо продолженной) аэрацией.

Рис. 5. Изменение показателей биологической очистки сточных вод активным илом: 1 - снижение БПК (ХПК) сточных вод от начальной концертрации СН до С - С4; 2 - изменение концентрации активного ила с DH до D - D4; 3 - изменения концентрации нитритов и нитратов.

Схема взаимосвязи аэротенков с другими сооружениями очистной станции показана на рис.6. Осветленные сточные воды после первичных отстойников направляются в аэротенк, где они перемешиваются с активным илом; возвращаемым из вторичных отстойников. Впуск сточных вод в аэротенк может быть сосредоточенным либо рассредоточенным по длине или периметру сооружения. На схеме (см. рис.6) показан аэротенк с пневматической аэрацией, в котором перемешивание иловой смеси (активного ила с очищаемой водой) и растворение кислорода осуществляются сжатым воздухом. По окончании процесса очистки иловую смесь направляют во вторичный отстойник, в котором активный ил осаждается, а очищенная вода осветляется и отводится далее на дезинфекцию. Задержанный активный ил перекачивается вновь в аэротенк: часть ила, представляющего собой избыток сверх необходимого количества его в аэротенке, отводят на уплотнение либо анаэробную обработку, обезвоживание и сушку. Обычно избыточный активный ил обрабатывают вместе с осадком первичных отстойников

Рис. 6. Принципиальная схема взаимосвязи аэротенка с очистными сооружениями: 1 -- первичный отстойник, 2 -- аэротенк (с пневматической аэрацией). 3 -- воздуходувное оборудование, 4-- вторичный отстойник, 5 -- насосная станция циркулирующего активного ила, 6 -- илоуплотнитель, В -- воздух, ЦАИ -- циркулирующий активный ил, ИЛ -- избыточный ил, УИ-- уплотненный ил, О -- осадок первичных отстойников, СВ -- сточные воды, ОВ-- очищенная вода.

Основными эксплуатационными показателями работы аэротенка являются нагрузка на ил, возраст ила и удельная скорость окисления.

Нагрузка на ил представляет собой количество загрязнений по БПК или ХПК, поданное на единицу массы беззольного вещества ила за какой-либо промежуток времени. Обычно используют понятие суточной нагрузки по БПК.

(11)

где NL - суточная нагрузка, мг на 1 г в сутки;

QC - суточный приток сточных вод,

L0 - БПКПОЛН сточных вод

Va - объем аэротенка, м3;

D - доза ила,

S - зольность ила, доли единицы.

Условная частота обмена ила в аэротенке, связанная с отводом избыточного ила, определяет «возраст» ила:

(12)

Где tН - «возраст» ила, сут;

Р - прирост ила, г на 1 л сточных вод.

Чем больше прирост ила, тем большее количество его отводится из аэротенка и тем быстрее происходит его обмен. Илы с большим приростом в режимах частичной и неполной очистки образуют группу «молодых», в режиме полной очистки и продолженной аэрации-- группу «старых» илов. Следует учитывать, что величина прироста ила зависит от состава сточных вод и для каждой категории производства абсолютное значение «возраста» ила может довольно резко различаться.

Существенную роль в определении возраста ила играют взвешенные вещества. Известно, что большая часть взвешенных веществ при очистке сорбируется активным илом, образуя мнимый прирост его массы. Это обстоятельство искажает понятие возраста как частоты обмена ила.

Способность активного ила к осаждению и уплотнению характеризует иловый индекс. За 30 мин отстаивания в покое активный ил осаждается и занимает определенный объем. Отношение величины этого объёма ила к его массе составляет иловый индекс.

3.2 Конструкции аэротенков

Аэротенки выполняются в виде коридоров или отдельных ячеек. Однокоридорные аэротенки применяют на Сравнительно небольших очистных станциях, двухкоридорные и трехкоридорные - на станциях для совместной очистки бытовых и производственных стоков.

В аэротенках устанавливают аэраторы систем пневматической или механической аэрации. Пневмомеханические аэраторы, как более сложные в изготовлении и эксплуатации, не нашли широкого применения.

Коридорные аэротенки. Однокоридорные аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод были разработаны для предприятий мясной и молочной промышленности на пропускную способность 1700 и 2400 . Система аэрации в них принята пневматическая, низконапорная, с распределением воздуха щелевыми трубами (среднепузырчатая аэрация). Устройство аэротенков показано на рис.7. Сточные воды лотком, расположенным на одной из стен аэротенка, подаются вдоль коридора и через пять выпусков распределяются равномерно или нелинейно. Возвратный активный ил подается сосредоточенно в начало коридора.

Вдоль другой стены аэротенка, на глубине 0,8 м от поверхности, расположены аэраторы, выполненные из винипластовых щелевых труб. Ширина щелей 3 мм, нарезаны они с шагом 60 мм; расстояние (по осям) между щелевыми трубами 200 мм. Воздух нагнетается вентилятором высокого давления типа ВМ либо низконапорными турбовоздуходувками и по магистральным воздуховодам продается к аэраторам. Система аэрации рассчитана на подачу 15 воздуха на 1 м3 объема аэротенка, что обеспечивает достаточную скорость растворения кислорода при скорости окисления загрязнений 50 г БПК/(м3-ч). Подача воздуха побуждает вращательное движение жидкости со скоростью не ниже 0,2 в придонной области.

Рис. 7. Аэротенки с низконапорной аэрацией: 1 -- подающие лотки, 2 -- перекрытие аэротенка, 3 -- водораспределительный лоток с шиберами, 4 -- отводящий лоток, 5 -- аэраторы, б -- труба для опорожнения аэротенка, 7 -- воздуховоды, 8 - трубопровод циркулирующего активного ила.

Иловая смесь направляется в отдельно стоящие вертикальные вторичные отстойники; возвратный активный ил насосами возвращается в начало аэротенков. Избыточный ил вместе с исходными стоками направляются на осветлители с естественной аэрацией.

Для поддержания температуры иловой смеси (15° С) предусмотрен узел забора и подогрева очищенной воды, которая затем подается в аэротенки.

Аэротенки в виде отдельных ячеек. Для небольших по мощности заводов с уменьшением притока сточных вод размеры аэротенков также уменьшают, и конфигурация их теряет классическую коридорную форму. При выборе формы аэротенков на небольшую производительность руководствуются необходимостью создания надлежащей гидравлической обстановки -- скорости движения жидкости у дна порядка 0,15--0,2 , интенсивного перемешивания содержимого аэротенка и обеспечения растворенным кислородом. В конечном итоге форма аэротенка возникает как результат применения того или иного типа аэратора.

Устройство аэротенков с механическими аэраторами лопастного типа на горизонтальном валу показано на рис. 8. Сточные воды, подаваемые с торца аэротенка, подхватываются циркуляционным потоком и перемешиваются аэратором. Общая ширина ячейки аэротенка 6 м, глубина слоя воды 1,2 м, высота воздушного промежутка (от уровня жидкости до перекрытия) 0,6 м. Аэратор установлен в средней части ячейки и снабжен 12 лопастями шириной 8 см. Диаметр аэратора 2,1 м, скорость вращения 0,6 с-1, мощность двигателя 10 кВт.

Интенсивное перемешивание, создаваемое мешалкой, способствует повышению скорости массообмена и очистки жидкости. Иловая смесь зимой подогревается путем циркуляции очищенной воды -- через скоростной водоподогреватель. Впуск подогретой воды выполнен в виде перфорированного трубопровода, установленного перед аэратором. Система подогрева рассчитана на поддержание температуры иловой смеси 15° С.

Рис. 8. Аэротенки с механическими лопастными аэраторами: 1 -- подающие и распределительные лотки, 2 -- отводящие лотки, 3 -- впускные устройства, 4 -- аэраторы, 5 -- приводы аэраторов, 6 -- здание аэраторов, 7 -- перекрытие аэротенков.

Аэротенки-отстойники. В конструкциях аэротенков-отстойников функционально связаны процессы биохимической очистки сточных, вод и осветления очищенной воды. Важнейший элемент--узел возврата активного ила из вторичного отстойника в зону аэрации. Многочисленные типы аэротенков-отстойников отличаются друг от друга конструкцией вторичных отстойников, принципом возврата ила и системой аэрации.

Примерные конструкции аэротенков-отстойников, в которых сосредоточены основные и характерные признаки сооружений этого типа, показаны на рис. 9.

В аэротенке-отстойнике с пневматическим аэратором часть иловой смеси за счет подъема жидкости в центральной части, обусловленной аэрацией, через струенаправляющие окна подается в отстойную зону. В отстойной зоне образуется слой активного ила в виде взвешенного фильтра, в котором ил отделяется от очищенной воды. Наиболее плотные хлопья ила осаждаются в нижней части отстойника, откуда они попадают в циркуляционный поток иловой смеси и возвращаются в зону аэрации. В аэротенке-отстойнике с механическим аэратором схема движения иловой смеси близка к описанной выше, но побуждение циркуляционного потока осуществляется турбинным аэратором.

Рис. 9. Аэротенки-отстойники различных модификаций: а - аэротенк-отстойник с пневматическим аэратором, б - аэротенк-отстойник с механическим аэратором; 1 - аэратор, 2 - струенаправляющие перегородки и окна, 3- водосборные лотки, 4 - труба для отвода избыточного ила, 5 - отстойная зона, СВ - сточные воды, ОВ - очищенная вода. В - сжатый воздух, ИИ - избыточный ил.

Недостатком многих конструкций аэротенков -отстойников является вышеприведенная система осветления иловой смеси и возврата ила. Взвешенный фильтр, образующийся в отстойной зоне, требует очень тонкой организации потоков жидкости и не переносит резких колебаний расхода и состава сточных вод. Отклонения скорости циркуляционного потока от оптимального значения (для каждой конструкции) приводят к переуплотнению либо к размыванию слоя взвешенного фильтра; резкие колебания расхода сточных вод - причина постоянного выноса активного ила с очищенной водой. Выбор конструкции отстойника зависит от состава поступающих стоков.

На рис.10 показана схема аэротенка-отстойника с пневматической аэрацией рассчитанного на производительность 400м3/сут.

Рис. 10. Аэротенк-отстойник с пневматической аэрацией: 1 - лоток для подачи сточных вод, 2 - аэратор; 3 - струеиаправляющий короб, 4 - эрлифт, 5 - лоток-успокоитель, 6 - перегородка, 7 - отстойник, 8 - отверстие для возврата активного ила; 9 - трубопровод для отвода избыточного ила; 10- лоток для отвода очищенной воды. АИ - активный ил; ИС - иловая смесь; остальные обозначения те же, что и на рис. 9

Конструкция состоит из двух секций, каждая из которых имеет два отделения. Отделение включает аэротенк размером 10x6x4,8 м (длина, ширина, глубина) и отстойник 6x2x2 м. Аэротенк оборудован пневматическим аэратором, состоящим из гребенки щелевых винипластовых труб. Заглубление аэратора принято равным 3,3 м, расположение его относительно аэротенка по центру.

Циркуляция ила осуществляется следующим образом. Заданное расчетом (обычно 300 -- 500% от среднечасового притока) количество иловой смеси забирается из аэротенка эрлифтом и подается в распределительный лоток вторичного отстойника, снабженного треугольным водосливом для измерения расхода иловой смеси. Через зубчатый водослив иловая смесь поступает в форкамеру, в которой происходит отделение пузырьков воздуха и пены от жидкости, образование и формирование хлопьев активного ила. Эта часть отстойника отделена полупогруженной перегородкой. Большая часть активного ила осаждается непосредственно на выходе из камеры, меньшая -- выносится в собственно отстойник, где осуществляется глубокое осветление очищенной воды. Активный ил оседает в два приямка, имеющих в нижней части отверстия 0,3x0,4 м для свободного выхода ила в аэротенк. Размеры отверстий выбраны, исходя из условия незасоряемости иловых трубопроводов. Непрерывный выход ила из приямков в аэротенк обеспечивается за счет подачи иловой смеси эрлифтом. Пена и всплывшие частицы ила собираются полупогруженной перегородкой, сгоняются в лоток и далее по трубопроводу направляются на иловые площадки. Избыточный активный ил забирается из первого по ходу жидкости, илового приямка и под гидростатическим напором отводится на иловые площадки (в режиме продолженной аэрации).

Иловая смесь зимой подогревается трубчатым подогревателем, расположенным в аэротенке на стенах. Аэротенк перекрыт железобетонными плитами с утеплителем, а над аэратором и лотками--съёмными деревянными щитами.

Воздух нагнетается воздуходувками ТВ-50-1,4, установленными в производственно-бытовом здании. Каждое отделение аэротенка снабжено измерительной диафрагмой для регулирования расхода воздуха.

Аэротенк-отстойник с механической аэрацией -- квадратный в плане аэротенк размером 6x6 м и глубиной 4 м. Он оборудован поверхностным механическим аэратором дискового типа (рис.11). При вращении диска с радиально расположенными лопатками поток водовоздушной смеси отбрасывается по периферии; воздух засасывается из атмосферы через отверстия либо щели за счет вакуума, создаваемого вращающимся аэратором. Вакуум в центральной части диска используется также для возврата активного ила из вторичного отстойника.

Рис. 11. Поверхностный механический аэратор дискового типа: 1 -- диск, 2 -- ограничительный конус, 3 -- радиальные лопатки, 4 -- направляющая труба, 5 -- воронка для подвода ила под аэратор, 6 - регулирующая заслонка, 7 -- отверстия, 8 -- трубопровод для возвратного ила.

Конструкция аэротенка-отстойника с аэратором такого типа изображна на рис. 12. Направляющая труба аэратора, служащая одновременна стабилизатором потока жидкости, имеет циркуляционные окна, снабженные регулирующими заслонками. Изменяя положение заслонки окна, получают необходимую скорость движения жидкости у дна. Вторичный отстойник - вертикальный, с боковым (иногда с центральным) впуском сточных вод. Выпадающий в иловый приямок активный ил возвращается (за счет вакуума, создаваемого аэратором) по трубопроводу в зону аэрации аэротенка. Расхода циркулирующего ила измеряют измерительной шайбой, а регулируют заслонкой. Избыточный активный ил отводится по трубопроводу под гидростатическим, напором. Зимой аэротенк перекрывают деревянными щитами. Подогрев иловой смеси не предусмотрен.

Рис. 12. Аэротенк-отстойник с дисковым поверхностным аэратором: 1,2 - мотор-редуктор, 3 - аэратор, 4 - трубопровод для возврата активного ила, 8 - трубопровод для избыточного ила, 9 - трубопровод для возвратного ила,

3.3 Расчет аэротенка

При проектировании аэротенков определяют требуемый объем аэротенка, количество подаваемого воздуха и количество отводимого ила. Объем аэротенка определяется количеством поступающих на очистку сточных вод и периодом аэрации.

Период аэрации ta в аэротенках определяется по формуле:

(13)

где L0 - уровень БПКПОЛН поступающей в аэротенк сточной воды, ;

Lt - уровень БПКПОЛН очищенной воды, ;

D - доза ила, (в расчетах принять D=3 );

S - зольность ила;

с - удельная скорость окисления, .

Удельная скорость окисления показывает количество единиц БПКПОЛН в мг, на которое уменьшается начальный уровень БПКПОЛН сточной воды в течение одного часа, приходящееся на 1 г беззольного вещества ила.

Удельная скорость окисления определяется по формуле:

(14)

Где сmax - максимальная скорость окисления, ;

С0 - концентрация растворенного кислорода ;

K1 - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, ;

К0 - константа, характеризующая влияние кислорода, ;

ц - коэффициент, характеризующий количество продуктов распада активного ила, .

Формулы (13) и (14) справедливы при среднегодовой температуре сточных вод 15 °С. При иной температуре сточных вод продолжительность аэрации, вычисленная по формуле (13) должна быть умножена на .

Таблица 4. Зольность ила и значения коэффициентов формулы (14) для различных сточных вод.

Сточные воды

сmax

K1

K0

ц

S

Городские

85

33

0,625

0,07

0,3

Производственные

а) нефтеперерабатывающих заводов

I система

33

3

1,81

0,17

-

II система

59

24

1,66

0,158

-

б) заводов синтетического каучука

80

30

0,6

0,06

0,15

в) целлюлозно-бумажной промышленности

650

100

1,5

2

0,16

г) заводов искусственного волокна (вискозы)

90

35

0,7

0,27

-

д) дрожжевых заводов

232

90

1,66

0,16

0,35

е) заводов органического синтеза

83

200

1,7

0,27

-

ж) микробиологической промышленности

- производство лизина

280

28

1,67

0,17

0,15

- производство биовита и витамицина

1720

167

1,5

0,98

0,12

Таблица 5. Удельная скорость окисления с в зависимости от уровня БПКПОЛН после очистки сточных вод.

Тип сточных вод

Удельная скорость окисления с в зависимости от уровня БПКПОЛН после очистки сточных вод.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Городские

17,2

22,6

26,8

30,2

32,9

35,2

37,2

38,8

40,3

Производственные

а) нефтеперерабатывающих заводов

I система

12,8

13,4

13,7

13,9

14,1

14,2

14,2

14,4

14,4

II система

12,0

14,9

16,8

18,3

19,4

20,3

21,0

21,6

22,1

б) заводов синтетического каучука

17,6

22,9

27,0

30,2

32,8

35,0

36,8

38,4

39,7

в) целлюлозно-бумажной промышленности

18,4

25,7

32,1

37,7

42,6

47,0

51,0

54,5

57,8

г) заводов искусственного волокна (вискозы)

14,6

19,2

22,9

25,8

28,2

30,2

31,8

33,3

34,6

д) дрожжевых заводов

18,5

25,5

31,6

36,8

41,4

45,4

49,0

52,2

55,1

е) заводов органического синтеза

3,0

4,3

5,5

6,6

7,7

8,6

9,5

10,4

11,2

ж) микробиологической промышленности

производство лизина

51,6

64,7

74,0

81,0

86,4

90,8

94,4

97,4

99,9

- производство биовита и витамицина

47,1

67,4

86,0

103,0

118,7

133,2

146,6

159,1

170,7

Прирост активного ила Р в аэротенках определяется по формуле:

(15)

где СВ.В. - концентрация взвешенных веществ в сточной воду, поступающей в аэротенк, ;

КПР - коэффициент прироста (для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод КПР =0,3).

Удельный расход воздуха очищаемой воды, при пневматической системе аэрации определяется по формуле

(16)

где q0 - удельный расход кислорода воздуха, . При очистке сточных вод до при очистке до ;

К1 - коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации К1=2, для среднепузырчатой и низконапорной К1=0,75;

К2 - коэффициент, учитывающих глубину погружения аэратора (табл. 6);

КТ - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, и определяемый по формуле

(17)

К3 - коэффициент, учитывающий качество сточных вод (для городских сточных вод К3=0,85, для производства К3=0,7;

Са - растворимость кислорода в воде, , определяемая по формуле

(18)

где СТ - растворимость кислорода в чистой воде в зависимости от температуры при нормальном давлении (принимается по справочным данным)

ha - глубина погружения аэратора, м;

С0 - средняя концентрация кислорода в аэротенке (допускается принимать С0 =2 ).

Таблица 6. Значения коэффициента К2.

ha

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

3

4

5

6

К2

0,4

0,46

0,6

0,8

0,9

1

2,08

2,52

2,92

3,3

Таблица 7. Растворимость кислорода в чистой воде.

Температура, °С

5

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

СТ,

12,8

11,3

10,8

10.3

9,82

9,4

9,02

8,67

8,33

8,02

7.72

В случае применения механических аэраторов сначала определяют требуемое количество кислорода для окисления органических загрязнений по формуле:

(19)

а затем по табл.8 выбирают аэратор, обеспечивающий требуемое количество кислорода, и находят их количество по формуле:

(20)

где Qa - производительность аэратора по кислороду, , (таблица 8).

Таблица 8. Параметры поверхностных механических аэраторов дискового типа (рис. 11) .

Диаметр ротора, м

Частота вращения,

Количество лопастей

Высота лопасти, мм

Длина лопасти, мм

Мощность, потребляемая аэратором, кВт

Производительность,

0,5

133

6

140

170

1,2

3,3

0,7

95

8

140

200

2,4

7,1

1

6

12

130

210

3,4

9,6

1,5

48

16

140

250

7,5

22,9

2

38

18

150

300

11,5

33,3

2,5

32

18

180

370

18,1

52

Пример 4. Рассчитать аэротенк для очистки городских сточных вод со средним расходом QC = 200. Содержание взвешенных веществ СВ.В.=250 . Уровень органических загрязнений (БПКПОЛН) до очистки - L0=430 , после очистки - L1=30. Система аэрации - механическая. Среднегодовая температура сточных вод - T=15 °С.

Решение.

1. Определяем удельную скорость окисления городских сточных вод по таблице 5: с=32,9.

2. По таблице 4 определяем зольность активного ила: S=0,3.

3. По формуле (13) находим продолжительность аэрации.

Т.к. температура сточных вод равна 15°С, то уточнение периода аэрации не требуется.

4. Находим объем аэротенка по формуле:

5. Определяем прирост активного ила по формуле (15):

Находим производительность илового насоса

6. Определяем количество кислорода для окисления органических загрязнений по формуле (19). Для этого предварительно находим значения КТ и К3, Са, С0.

По формуле (17)

Для городских сточных вод К3=0,85.

Растворимость кислорода в чистой воде при Т=15°С находим по таблице 7 методом интерполяции СТ=10,06.

Растворимость кислорода в сточной воде Са определяем по формуле (18), приняв глубину погружения аэратора hа = 0,5 м.

Тогда

По таблице 5 выбираем поверхностный механический аэратор с диаметром ротора 2,5 мм, и часовой производительностью

По формуле (20) находим количество аэраторов:

Округляя в большую сторону до ближайшего целого, получаем 3 аэратора.

7. Находим нагрузку на ил по формуле (11):

Суточная нагрузка составит

8. Находим возраст ила по формуле (12)

Пример 5. Рассчитать аэротенк для очистки производственных сточных вод со средним расходом . Содержание взвешенных веществ . Уровень органических загрязнений (БПКПОЛН) до очистки - , а после очистки - . Система аэрации - пневматическая, низконапорная. Среднегодовая температура сточных вод - Т=15 °С.

Решение.

1. определяем удельную скорость окисления городских сточных вод по таблице 5 для дрожжевого завода с=55,1.

2. По таблице 4 определяем зольность активного ила: S=0,35.

3. По формуле (13) находим продолжительность аэрации

т.к. температура сточных вод равна 15°С, то уточнение периода аэрации не требуется.

4. Находим объем аэротенка по формуле

5. Определяем прирост активного ила по формуле (15):

Находим производительность илового насоса

6. Определяем удельный расход воздуха qB при пневматической системе аэрации по формуле (21)

(21)

Для этого предварительно находим:

- Удельный расход кислорода воздуха (при Lt>20) q0=0,9;

- К1=0,75 (для низконапорной аэрации);

- К2=0,8 (по таблице 6 при глубине погружения аэратора ha=0,8 м);

- КТ находим по формуле (17)

- К3=0,7 (для производственных сточных вод);

- Растворимость кислорода в чистой воде при Т=15°С находим по табл. 7 методом интерполяции СТ=10,06;

- Растворимость кислорода в сточной воде Са определяем по формуле (18), приняв глубину погружения аэратора ha=0,8 м

Тогда водоснабжение градирня песколовка

Общее количество требуемого воздуха составит:

7. Находим нагрузку на ил по формуле (11):

Суточная нагрузка составит

8. Находим возраст ила по формуле (12):

.

4. Контрольные задания

Задание 1. Рассчитать объем подпитки системы оборотного водоснабжения.

№ варианта

Расход воды, м3/сут

Снижение температуры воды в градирне, 0С

Коэффициент концентрации

1

210

8

2,5

2

220

10

2,0

3

230

12

1,8

4

240

14

2,3

5

250

16

2,5

6

260

18

2,6

7

270

20

2,7

8

280

9

2,8

9

290

11

2,9

10

300

13

3,0

11

310

15

3,1

12

320

17

3,2

13

330

19

3,1

14

340

18

3,0

15

350

17

2,9

16

360

16

2,8

17

370

15

2,7

18

380

14

2,6

19

390

13

2,5

20

400

12

2,4

21

410

11

2,3

22

420

10

2,2

23

430

9

2,1

24

440

8

2,0

25

450

10

1,9

26

460

15

1,8

27

470

20

3,0

28

480

16

2,5

29

490

11

2,6

30

500

19

2,7

Задание 2. Выполнить расчет песколовки и жироловки для производственных сточных вод, пользуясь данными примеров 2 и 3. Расход сточных вод взять из задания 3.

Задание 3. Рассчитать аэротенк для очистки сточных вод.

№ варианта

Тип сточных вод по таблице 5

Расход сточных вод, м3

Lо , мг/л

Lt , мг/л

Содержание взвешенных веществ, мг/л

Тип аэратора

1

городские

10

200

10

300

пневматич

2

производственные

12

300

15

350

механичес

3

городские

14

400

20

400

пневматич

4

производственные

16

500

25

450

механичес

5

городские

18

600

30

500

пневматич

6

производственные

20

700

35

550

механичес

7

городские

22

800

40

600

пневматич

8

производственные

24

900

45

650

механичес

9

городские

26

1000

50

700

пневматич

10

производственные

28

1100

45

750

механичес

11

городские

30

1200

40

800

пневматич

12

производственные

32

1100

35

850

механичес

13

городские

34

1000

30

900

пневматич

14

производственные

36

900

25

950

механичес

15

городские

38

800

20

1000

пневматич

16

производственные

39

700

15

950

механичес

17

городские

40

600

10

900

пневматич


Подобные документы

  • Водопотребление и водоотведение предприятия. Методы очистки сточных вод: физико-химический, биологический, механический. Анализ работы очистных сооружений и воздействия на окружающую среду. Гидрологическая и гидрохимическая характеристика объекта.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 01.06.2015

  • Определение расчетных расходов и состава сточных вод. Расчет и проектирование аэрируемых песколовок. Уточнение параметров и конструкции аэротенка. Химическое удаление фосфора с помощью реагентов. Обеззараживание сточных вод, расчет илоуплотнителя.

    курсовая работа [209,1 K], добавлен 06.05.2014

  • Описание и принцип действия песколовок. Расчет первичных отстойников, предназначенных для предварительного осветления сточных вод. Азротенки-вытеснители для очистки сточных вод. Выбор типа вторичных отстойников, схема расчета глубины и диаметра.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.12.2011

  • Определение концентрации загрязнений сточных вод. Оценка степени загрязнения сточных вод, поступающих от населенного пункта. Разработка схемы очистки сточных вод с последующим их сбросом в водоем. Расчет необходимых сооружений для очистки сточных вод.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.01.2012

  • Применение механической очистки бытовых и производственных сточных вод для удаления взвешенных веществ: решеток, песколовок и отстойников. Сооружения биологической очистки и расчет аэротенков, биофильтров, полей фильтрации и вторичных отстойников.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.04.2012

  • Расчет и проектирование системы водоснабжения города. Режимы работы насосных станций первого и второго подъема. Трассировка сети водоотведения. Определение расчетных расходов сточных вод. Выбор места расположения канализационных очистных сооружений.

    курсовая работа [533,8 K], добавлен 09.06.2009

  • Механическая очистка - предварительный этап очистки сточных вод. Сооружения для механической очистки сточных вод. Действие решеток, щелевидных сит и барабанных сеток. Самоочищающиеся решетки ступенчатого типа "Ротоскрин". Действие песколовок, отстойников.

    курсовая работа [3,8 M], добавлен 17.05.2012

  • Анализ технологического процесса и условий образования опасных факторов. Действие вредных факторов на рабочем месте. Изучение особенностей применения методов флотации, сорбции и коагуляции для очистки сточных вод. Расчет интегральной оценки тяжести труда.

    курсовая работа [902,2 K], добавлен 06.07.2015

  • Описание принципиальной гидравлической схемы очистки бытовых и производственных стоков. Расчет параметров аппаратов: решеток, песколовок. Вторичные отстойники для производственных сточных вод. Биологическая очистка стоков. Доочистка. Барабанные сетки.

    курсовая работа [463,6 K], добавлен 13.01.2016

  • Состав сточных вод. Характеристика сточных вод различного происхождения. Основные методы очистки сточных вод. Технологическая схема и компоновка оборудования. Механический расчет первичного и вторичного отстойников. Техническая характеристика фильтра.

    дипломная работа [2,6 M], добавлен 16.09.2015

  • Физико-химическая характеристика сточных вод. Механические и физико-химические методы очистки сточных вод. Сущность биохимической очистки сточных вод коксохимических производств. Обзор технологических схем биохимических установок для очистки сточных вод.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 30.05.2014

  • Исследование особенностей вертикальных, горизонтальных и радиальных типов отстойников. Изучение способов выделения из сточных вод грубодисперсных примесей. Определение скорости осаждения шарообразной частицы, расчет затрат электроэнергии на подачу воды.

    курсовая работа [478,2 K], добавлен 14.06.2012

  • Подземные воды как источник водоснабжения населенных пунктов. Их запасы и качественный состав. Водопотребление и водоотведение на территории республики. Источники загрязнения водных объектов. Перспективы использования различных типов подземных вод Якутии.

    курсовая работа [278,6 K], добавлен 29.01.2014

  • История и деятельность предприятия. Краткое описание и характеристика предприятия как источника загрязнения. Водопотребление и технология очистки сточных вод. Расчет количества загрязняющих веществ в сточных водах завода по производству холодильников.

    курсовая работа [66,8 K], добавлен 13.09.2011

  • Определение характерных расчетных расходов сточных вод от различных водопотребителей и вычисление концентраций загрязнений в них. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам и по растворенному в воде водоема кислороду.

    курсовая работа [203,7 K], добавлен 19.04.2012

  • Определение расходов сточных вод от жилой застройки. Характеристика загрязнений производственных сточных вод и места их сброса. Выбор технологической схемы очистки и обработки осадка. Расчет сооружений механической очистки. Аэрируемая песколовка.

    курсовая работа [236,6 K], добавлен 24.02.2014

  • Внедрение технологии очистки сточных вод, образующихся при производстве стеновых и облицовочных материалов. Состав сточных вод предприятия. Локальная очистка и нейтрализация сточных вод. Механические, физико-химические и химические методы очистки.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.10.2009

  • Характеристика современной очистки сточных вод для удаления загрязнений, примесей и вредных веществ. Методы очистки сточных вод: механические, химические, физико-химические и биологические. Анализ процессов флотации, сорбции. Знакомство с цеолитами.

    реферат [308,8 K], добавлен 21.11.2011

  • Оценка воздействия общества на природную среду. Условия выпуска промышленных сточных вод в реки и озера. Схема оборотного водоснабжения предприятия с очисткой и охлаждением сточных вод. Характеристика способа механической очистки канализационных вод.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 13.12.2010

  • Анализ методов очистки сточных вод при производстве сплавов. Оценка перспективных электрохимических методов очистки. Результаты исследований электрокоагуляторов по обезвреживанию шестивалентного хрома в сточных водах, содержащих другие тяжелые металлы.

    реферат [11,8 K], добавлен 11.03.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.