Малогабаритные установки для очистки сточных вод в малых населенных пунктах

Промежуточный отстойник снижает нагрузку на биофильтр второй ступени по взвешенным веществам (отработанной биопленке), что предупреждает заиление аноксидной зоны. Рециркуляция сточной воды с биопленкой из отстойника дает возможность уменьшить объем рециркулирующей воды из отстойника в 2-2,5 раза и этим улучшить гидравлический режим работы отстойника и повысить эффективность осветления очищенной воды от взвешенных веществ.

Оборудование технических зон в биофильтрах, оснащенных вентиляционными окнами с жалюзями, позволяет регулировать кислородный режим в зонах и этим обеспечивать их оптимальную окислительную мощность, а патрубок сборного устройства 7 с площадью сечения 0,7% от площади верхнего слоя загрузки ограничивает минимально необходимое количество кислорода в аноксидных зонах. Наличие технических зон упрощает эксплуатацию установки и позволяет регулировать технологический процесс очистки сточной воды.

Полезная модель относится к установкам, сочетающим биологическую очистку с процессом мелкопузырчатой аэрации (искусственной подачи воздуха) для окисления составляющих сточной воды и предназначена для глубокой биологической очистки сточных вод. Технической задачей, для решения которой предназначена предлагаемая полезная модель, является разработка и создание установки для глубокой биологической очистки сточных вод, обладающей простой, не сложной в управлении схемой работы и компактной конструкцией, высоким сроком эксплуатации и являющейся экологически безопасной. Это же является и техническим результатом, к которому можно добавить обеспечение высокого качества очистки. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что предлагаемая установка, представляет собой емкость, содержащую цельнонесущий корпус, размещенные в корпусе приемную камеру с подводом сточных вод, аэротенк, вторичный отстойник и стабилизатор активного ила, при этом приемная камера содержит фильтр грубой очистки и средство его обдува, датчики уровня и насос перекачки сточных вод, во вторичном отстойнике размещен жироотделитель для перекачки жировой пленки в аэротенк и обдув, причем приемная камера и аэротенк снабжены аэраторами, подвод воздуха к которым, а также насосам, установленным в приемной камере, аэротенке и вторичном отстойнике осуществляется от, по меньшей мере, двух компрессоров, размещаемых внутри или снаружи корпуса емкости.

Полезная модель относится к установкам, сочетающим биологическую очистку с процессом мелкопузырчатой аэрации (искусственной подачи воздуха) для окисления составляющих сточной воды и предназначена для глубокой биологической очистки сточных вод.

Известна из патента РФ №2162062, класс C02F 3/00. 1995 установка для осуществления очистки сточных вод биологическим путем, содержащая уравнивающий резервуар с подводом сточных вод и насосом сырой воды для подачи ее из уравнивающего в активационный резервуар, включающий подвод воздуха и отвод во вторичный отстойник, снабженный насосом для откачивания ила из вторичного отстойника в активационный резервуар, выпускное отверстие, при этом в активационном резервуаре размещен поплавковый выключатель минимального и рабочего уровня сточных вод для обеспечения прекращения процесса активации и включения насоса ила для перекачивания ила из активационного резервуара в уравнивающий резервуар и выключения насоса ила и обеспечения возобновления процесса активации при достижении в уравнивающем резервуаре рабочего уровня сточных вод.

К недостаткам данной установки следует отнести низкую производительность и недостаточно высокое качество очистки.

Известна из патента РФ №45380, класс C02F 3/00, 2005 установка для биологической очистки бытовых канализационных стоков, содержащая технологические камеры, включая уравнительную и активационные камеры, датчики уровня, систему аэрации прямого и обратного циклов очистки с, не менее чем, двумя компрессорами, подключенных к насосам и аэраторам, расположенных в технологических камерах, которая подключена к блоку управления с возможностью обеспечения прямого и обратного циклов, при этом

Технической задачей, для решения которой предназначено предлагаемая полезная модель, является разработка и создание установки для глубокой биологической очистки сточных вод, обладающей простой, не сложной в управлении и компактной конструкцией, высоким сроком эксплуатации и являющейся экологически безопасной.

Это же является и техническим результатом, к которому можно добавить обеспечение высокого качества очистки.

Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что предлагаемая установка, представляет собой емкость, содержащую корпус, размещенные в корпусе приемную камеру с подводом сточных вод, аэротенк, вторичный отстойник и стабилизатор активного ила, при этом приемная камера содержит фильтр грубой очистки и средство его обдува, датчики уровня и насос перекачки сточных вод, во вторичном отстойнике размещен жироотделитель и продувка вторичного отстойника, причем приемная камера и аэротенк снабжены аэраторами, подвод воздуха к которым, а также насосам, установленным в приемной камере, аэротенке и вторичном отстойнике осуществляется от, по меньшей мере, двух компрессоров, размещаемых внутри или снаружи корпуса емкости (рисунок 18).



Рисунок 18

Установка для глубокой очистки сточных вод содержит емкость 1, цельнонесущий корпус которой имеет прямоугольную форму и снабжен ребрами жесткости. Стенки корпуса выполнены из вспененного полипропилена.

Корпус разделен на рабочие камеры - приемную 2, в которой происходит первичная очистка от крупных фракций и их слабое окисление активным илом; камеру аэротенка 3, являющейся основной камерой очистки, в которой происходит интенсивное окисление стоков без крупных фракций; вторичный отстойник 4, в котором происходит отделение рабочего активного ила от чистой воды и стабилизатор активного ила 5 (камера, в которой накапливается отработанный активный ил).

В приемной камере 2 установлены аэратор 6 и фильтр грубых нечистот 8, а также средство обдува фильтра, которое на фиг.1 не показано. Также в этой камере размещены поплавковые датчик 9 и датчик 10 рабочего и аварийного уровней стоков соответственно.

Таким образом, обеспечивается непрерывный замкнутый цикл работы установки, благодаря которому станция очищает сточные воды на 98%.

В случае переполнения (стоками) приемной камеры установки выше аварийного уровня, срабатывает поплавковый датчик 10, который сигнализирует о переполнении стоками приемной камеры установки (рис. 15)

Очистные сооружения города Азнакаево

Рисунок 19 - Общая технологическая схема.

Сточные воды от канализационной насосной станции, оборудованной погружными насосами по напорному трубопроводу, подаются в распределительный трубопровод, из которого равномерно распределяются по линиям. В начале технологического процесса сточные воды подаются на тангенциальные песколовки, где они освобождаются от песка и аналогичных механических примесей и направляются в усреднители. Песок из песколовок периодически выгружается на песковые площадки. (Порядок и периодичность проведения работ устанавливается при пуско-наладочных работах, контролируется визуально наличием песка в сбрасываемой из песколовки сточной жидкости). На каждой линии после песколовок установлены ультразвуковые счетчики потока для контроля равномерности распределения потоков(при необходимости).

Усреднитель предназначен для выравнивания пиковых нагрузок, усреднения стоков по концентрации и напору, выполняет также функцию преаэратора. (Необходимо контролировать работу усреднителя и его узлов: установить правильный режим работы насоса; отрегулировать перелив согласно поступающих стоков; не допускать осаждения иловой взвеси в бункерах, при необходимости включать эрлифты подачей воздуха).

Из усреднителей сточные воды по трубопроводам подаются в блоки биологической очистки.

Блок биологической очистки представляет собой емкость, разделенную на три части вертикальными перегородками, которые образуют два аэротенка 6 и отстойник 7. сточный водоочистной биофильтр сатуратор

Сточная вода по подводящему патрубку подается в нижнюю часть отстойника, где происходит осаждение взвешенных частиц, проходит через кассеты с ершовой загрузкой или монолитные полимерные блоки 8, поднимается в разливной лоток и оттуда попадает в аэротенки. Отстойник аэрируется аэраторами, а осадок со дна удаляется в стабилизатор ила при помощи эрлифтов или через нижний слив. (Не допускается чрезмерная аэрация отстойника во избежание выноса частиц активного ила вместе с пузырьками воздуха).

Аэротенки представляют собой емкость, разделенную двумя наклонными перегородками, на зону аэрации с ершовой или полимерной загрузкой 9 и зоны отстаивания с тонкослойными модулями.

Зона аэрации насыщается кислородом воздуха при помощи насадок аэратора в режиме мелкопузырчатой аэрации. Для этой цели служит аэратор, работа которого регулируется вентилем. Из зоны аэрации вода поступает в отстойную зону с модулями, при помощи которых вода освобождается от остатка взвешенных веществ и активного ила, которые оседают в камерах и эрлифтами возвращаются в зону аэрации. Избыточный активный ил, накапливающийся в зоне аэрации, удаляется в стабилизатор ила при помощи эрлифтов или через нижние сливы. (Доза активного ила не должна превышать 70% от объема).

Очищенная и осветленная вода, прошедшая очистку, собирается в сборных лотках и по трубопроводу отводится в блок доочистки который конструктивно аналогичен аэротенкам и дополнен зоной фильтрации.

Образующийся в процессе биологической очистки избыточный активный ил из блоков очистки и доочистки попадает в стабилизатор ила разделен перегородкой на зону стабилизирования и осветления.

Уплотненный осадок по мере накопления выгружается на иловые площадки, а осветленная вода подается в дренажную насосную станцию, откуда возвращается в голову сооружений.

Очищенная вода из блока доочистки по лоткам подается на УФ-установку для обеззараживания. Обеззараженная вода подается в отводящий коллектор.

Допускается поочередное вынимание первой и второй ступеней и промывка над зоной аэрации. Для аварийного перетока воды поверх кассет в случае их засорения предусмотрен регулируемый перелив. Для промывки кассет и модулей в блоках доочистки и стабилизатора требуется перекрыть подводящий коллектор, а для аэротенков попеременно перекрывать распределительную камеру. Блоки опорожняют через нижний слив, регулируемым напором чистой воды смывают осадок с модулей и кассет с ершовой загрузкой. Промывка аэротенков и блоков стабилизатора проводится поочередно с интервалом в несколько дней. Не допускается одновременная промывка двух и более блоков во избежания уменьшения концентрации активного ила.

При остановке линии или отдельных блоков в обязательном порядке должны промываться тонкослойные модуля, кассеты с ершовой загрузкой и фильтрующие элементы во избежание осаждения на них и высыхания частиц активного ила, что может привести к их выводу из строя при дальнейшем пуске.

Система подачи воздуха состоит из: шестеренчатых компрессоров, глушителя, всасывающего и нагнетательного трубопровода с запорной арматурой. Требуемое количество воздуха для очистных сооружений обеспечивается работой необходимого количества компрессоров.

Очистные сооружения п.г.т Алексеевское

Рисунок 20 - Общая технологическая схема



2. Расчетная часть оборудования очистных сооружений п.г.т Алексеевское

Расчет сатуратора.

Сатуратор - аппарат для газирования, насыщения жидкостей углекислым газом. В смесительном устройстве -- абсорбере С. под избыточным давлением осуществляется растворение CO₂ в охлажденной жидкости. С. бывают периодического, цикличного и непрерывного действия с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением. В С. применяют различные способы взаимодействия газа с жидкостью: механическое перемешивание. Барботирование газа через слой жидкости, разбрызгивание и расслоение жидкости в газе. Широко используются в пищевой промышленности (например, при производстве сахара и напитков), а также на предприятиях торговли и общественного питания для получения газированных напитков, воды и т.п., процесс приготовления которых иногда называют карбонизацией.

Данные для расчета.

D = 1000 мм - диаметр аппарата

P = 0,45 МПа (4,5 ) - рабочее давление

р = 0,45 МПа (4,5 ) - расчетное давление

t = 20 єС - расчетная температура

Материал аппарата: Ст3сп5 ГОСТ 380-88

Материал патрубков: сталь 20 ГОСТ 1050-88

Материал крышки: сталь 09Г2С-15 ГОСТ 5520-79

Среда: воздушная эмульсия

Срок службы аппарата 10 лет.

Скорость коррозии не более 0.1

Количество циклов нагружения не более 10і за весь срок эксплуатации

Допускаемое напряжение: [д] = 154 МПа - для Ст3сп5 S<20 мм

[д] = 147 МПа - для стали 20

[д] = 183 МПа - для стали 09Г2С-15 S>32 мм

2.1 Расчет толщины обечайки D = 1000 мм работающей под давлением.

Расчетная толщина стенки обечайки:

S_R = _, (1)

где = 0,9 коэффициент прочности продольного сварного шва.

S_R = = 1,63 мм

Исполнительная толщина стенки обечайки:

S ? S_R + C = 1,63 + 1,8 = 3,43 (2)

где С - сумма прибавок к расчетной толщине стенки мм.

С₁ = С₂ + С₃ = 1,0 + 0,8 + 0 = 1,8 мм (3)

С₁ = 1,0 мм - прибавка для компенсации коррозии и эрозии;

С₂ = 0,8 мм - прибавка для компенсации минусового допуска;

С₃ = 0 - прибавка технологическая.

Принимаемая толщина стенки обечайки: S = 8 мм

S = 10 мм



2.2 Расчет плоского круглого днища

D = 1000 мм

Расчетная толщина днища:

S_1R = K · K₀ · Dp , (4)

где K = 0,53 - коэффициент конструкции днища;

К₀ = 1 - коэффициент ослабления днища отверстием;

Dp = D = 1000 мм расчетный диаметр днища;

ц = 0,9 - коэффициент прочности сварного шва.

S_1R = 0,53 · 1 ·1000 = 27,7 мм.

Исполнительная толщина днища;

S₁ ? S_1P + C = 27,7 + 1,0 = 28,7 мм,

где С - сумма прибавок к расчетной толщине днища, мм.

С = С₁ + C₂ + C₃ = 1,0 + 0 + 0 = 1,0 мм,

где С₁ = 1,0 мм - прибавка для компенсации коррозии и эрозии;

C₂ = 0 - прибавка для компенсации минусового допуска;

С₃ =0 - прибавка технологическая.

Принимается толщина днища S₁ = 30 мм.



2.3 Расчет штуцера Ду 250 (А; В)

Расчет обечайки D = 147 мм

Расчетная толщина стенки обечайки:

S_Р =

где = 1,0 коэффициент прочности продольного сварного шва.

S_Р = =0,23 мм.

Исправительная толщина стенки обечайки:

S ? S_Р + C = 0,23 + 1,9 = 2,13 мм,

где С - сумма прибавок к расчетной толщине днища, мм.

С = С₁ + C₂ + C₃ = 1,0 + 0,9 + 0 = 1,9 мм.

Принимается толщина стенки обечайки S = 6 мм.

Фланцы штуцера не рассчитываются так, как они приняты по ГОСТ 12829 -80 на Ру 16 из стали Ст3Сп5 ГОСТ 380-88

2.4 Расчет штуцера Ду 32 (б)

Расчет обечайки D = 31 мм.

Расчет производить по формулам (1), (2), (3).

где С₂ = 0,35

3. Расчет укрепления отверстий

Укрепление отверстий в обечайке. Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления.

Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего дополнительного укрепления, при наличии избыточной толщины стенки.

d₀ = 2 ( - 0,8) ·

где S = 8 мм - исполнительная толщина стенки,

С = 1,8 мм - сумма прибавок к расчетной толщине стенки,

d₀ = 2 ( - 0,8) · = 473 мм.

Расчетные диаметры отверстий: Ду 150 (В)

d_p = d + 2C₁ = 147 + 2 · 1,9 = 150,8 мм

Отверстия не требуют укрепления так как d_p < d₀

2.4 Расчет аппарата при гидроиспытании

2.5 Расчет величины давления гидроиспытания

Давление гидроиспытания определяется:

P_u = 1,25_p · + H ·,

где - допускаемое напряжение при t = 20 єC МПа,

- допускаемое напряжение при t = 20 єC МПа,

Н = 4042 мм - высота столба воды в аппарате при гидроиспытании.

Отношение принимается по тому из применяемых материалов элементов аппарата, для которого это отношение является наименьшим:

= = 1,0 - для Ст3сп5

2.6 Оценка необходимости выполнения расчета на прочность для условий гидроиспытания

Расчет на прочность для условия гидроиспытания требуется, так как

P_u > p · 1,35 ·

0,62 > 0,45 · 1,35 ·

0,62 МПа > 0,607 МПа

2.7 Допустимое напряжение при гидроиспытании

= = = 227 МПа - для Ст3сп5 S < 20 мм

Расчет напорного гидроциклона.

Гидроциклон - аппарат, предназначенный для обесшламливания, сгущения шламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод, классификации рудной пульпы в стадиях тонкого измельчения в замкнутом цикле с шаровыми мельницами и обогащения тонких фракций угля и руд в водной среде и тяжелых суспензиях в центробежном поле, создаваемом в результате вращения пульпы.

1. Данные для расчета.

Q = 4200 мі/сут

D = 150 мм - диаметр цилиндрической части

h_ц = 520 мм - высота цилиндрической части

d_вх = 30,5 мм - диаметр входящего отверстия

d_сл = 50 мм - диаметр сливного отверстия

d_п = 12 мм - диаметр шламового насадка

h_сл = 80 мм - глубина погружения сливного патрубка

h_к = 544 мм - высота конической части

k₀ = 300 мг/л - взвешенные вещества на входе

k_t = 150 мг/л - взвешенные вещества на выходе

? = 20є

2.8 Требуемый эффект осветления

Э = · 100% ,

Э = · 100% = 50%

3. Производительность одного гидроциклона при оптимальных значениях.

Q₁ =kd²_вх,

где к = 1,5 ч 2, d_вх - диаметр входного патрубка.

Q₁ =1,5 ·3.05 ² = 19, 73 мі/ч

Количество гидроциклонов в блоке, округленное до ближайшего целого

n = .

Полученное число гидроциклонов округляется до ближайшего число n_0, а затем уточняется производительность одного гидроциклона и давление на входе по формулам

Q = ;

Q = = 5 · 10 - ⁵ м³/с

p_вх = ;

p_вх = = 2,5 · 10⁵ Па.

Определяем значения тангенциальной и радиальной скоростей на радиусе сливного отверстия гидроциклона:

х_вх = ;

х_вх = =6,85 м/с;

= 0,94 · ;

= 0,94 ·

Тангенциальную скорость на радиус сливного отверстия:

= ;

где А = 0,55 ;

= - относительный радиус сливного отверстия.



= 5,03 · = 7,74 м/с

= 1 - 0,5 · (1 - ) · tg ;

= 1 - 0,5 · (1 - 0,333) · tg = 0,941;

0,25· 5,03 = 1,26 м/с.

Определим критерий Рейнольдса, приняв за первоначальный размер частицы диаметр граничного зерна д_тр.

д = ;

д = = 5,47 · 10 ^-5 м = 54,7 мкм,

т, е частицы размером более 54,7 мкм поступают в шлам, что удовлетворяет параметрам гидроциклона.

где

Re_д = ;

где н - коэффициент кинематической вязкости; C и n - постоянные величины, зависящие области сопротивления:



Re_д ? 1, С = 24, n = 1

1 < Re_д ? 50, C =23,4, n = 0,723;

50 < Re_д ? 700, C = 7,8, n = 0,723;

700 < Re_д ? 2 · 10⁵, C = 0,48, n = 0;

Re_д > 2 · 10⁵, C = 0,18, n = 0.

Полученное число гидроциклонов округляется до ближайшего число n_0, а затем уточняется производительность одного гидроциклона и давление на входе по формулам. Определяем значения тангенциальной и радиальной скоростей на радиусе сливного отверстия гидроциклона.

Размещено на Allbest.ru

...