Расчет системы очистных канализационных сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Пермский государственный технический университет

Строительный факультет

Кафедра водоснабжения и водоотведения

Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему:

Расчет системы очистных канализационных сооружений

Выполнил студент

ст. гр. ВВ-04-1

Пермяков. А.В.

Проверил преподаватель

Бартова Л.В.

Пермь - 2007

Содержание

1. Исходные данные

2. Определение расчётных концентраций загрязнений

3. Расчёт сооружений механической очистки

3.1 Решётки и дробилки

3.2 Песколовки

3.3 Песковые площадки

3.4 Первичные отстойники

4. Расчёт сооружений биологической очистки

4.1 Аэротенк

4.2 Вторичный отстойник

5. Обеззараживающие сооружения

5.1 Расчёт хлораторной

5.2 Контактный резервуар

6. Расчёт сооружений по обработке осадка

6.1 Аэробный стабилизатор

6.2 Цех механического обезвоживания

6.3 Расчёт иловых площадок

7. Расчёт илопроводов

Список литературы

1. Исходные данные

Район строительства: Кировская область

Степень благоустройства города: в основном, жилые дома квартирного типа с централизованным горячим водоснабжением.

Норма водоотведения: 300 л/сут* чел.

Количество бытовых сточных вод, поступающих на очистные сооружения от жилых кварталов: 18500 мі/сут.

Производственные сточные воды:

- количество: 4900мі/сут

- концентрация загрязнений:

- БПК20 ................................................................400 мг/л.

- содержание взвешенных веществ …………..280 мг/л.

Температура общего потока сточных вод (Сє):

- среднегодовая ……………………………………….11.

- летнего периода ……………………………………..15.

- зимнего периода …………………………………….9.

Режим поступления городских сточных вод на очистные сооружения - напорный.

Расчётные расходы городских сточных вод:

- суточный Qсут = 23400 мі/сут.

- средний часовой Qсредчас = 975 мі/час = 270,8 л/сек.

- максимальный часовой Qmaxчас = 1520,8 мі/час = 422,4 л/сек.

- минимальный часовой Qminчас = 604,4 мі/час = 167,9 л/сек.

- среднечасовое поступление воды за период обработки в аэротенке в часы максимального притока Qa/t = 1292,7 мі/час = 359,1 л/сек.

Предельно допустимые концентрации загрязнений в сточных водах, сбрасываемых в водоём:

- БПК20 …………………………………………6 мг/л.

- содержание взвешенных частиц ..…………. 6 мг/л.

- NH4 ....................................................................2 мг/л.

- NO2,NO3 ...........................................................10 мг/л.

Грунты на площадке очистных сооружений: суглинок.

Глубина залегания грунтовых вод: 18,0 м.

2 Определение расчётных концентраций загрязнений

Концентрация загрязнений в бытовых водах, поступающих на очистку, Сбыт определяются по формуле:

Сбыт = (а*1000)/qж (мг/л)

где: - количество загрязняющего вещества (г/чел*сут), принимается согласно табл. 25 [1].

а = 65 г/чел*сут - по взвешенным веществам;

а = 75 г/чел*сут - по БПК неосветлённой жидкости.

qж - норма водоотведения (л/сут*чел)

qж = 300 л/сут*чел.

Свзвбыт = 65*1000/300 = 216,7 мг/л.

СБПКбыт =75*1000/300 =250 мг/л.

СNH4быт =8*1000/300 =26,7 мг/л.

Концентрация загрязнений в городских сточных водах:

СВЗВcit = (СВЗВбыт * Qбыт + СВЗВпроизв * Qпроизв)/ (Qбыт + Qпроизв) =(216,7*18500 + 280*4900)/(18500 + 4900) = 229,9 мг/л.

СБПКcit = (СБПКбыт * Qбыт + СБПКпроизв * Qпроизв)/ (Qбыт + Qпроизв) =(250*18500 + 400*4900)/23400 = 281,4 мг/л.

СNH4cit = (С NH4быт * Qбыт + С NH4произв * Qпроизв)/ (Qбыт + Qпроизв) =(26.7*18500 + 0*4900)/23400 = 21,1 мг/л.

Определяем количество жителей:

- фактического Nф:

Nф=Qбыт*1000/qж = 18500*1000/300 ? 61667 чел.

- эквивалентного Nэкв:

Nвзвэкв = Свзвпроизв*Qпроизв/б = 280*4900/65 ? 21108 чел.

Nбпкэкв = Сбпкпроизв*Qпроизв/б = 400*4900/75 ? 26133 чел.

- приведённого Nприв:

Nвзвприв = Nвзвэкв + Nф = 21108 + 61667 = 82775 чел.

N бпкприв = N бпкэкв + Nф = 26133 + 61667 = 87800 чел.

Определим концентрации загрязнений в осветлённых городских сточных водах:

С бпкосветл = б* N бпкприв/ (Qбыт + Qпроизв) = 40*87800/ 23400 =150,1 мг/л,

где б=40 г/чел*сут.

С взвосветл = СВЗВcit*(100% - Э%)/100% = 229,9*50/100 = 115 мг/л.

где Э% - эффект очистки в первичных отстойниках, Э% = 50%.

3. Расчёт сооружений механической очистки

очистной резервуар решетка

3.1 Решётки и дробилки

На очистных станциях применяются стационарные решётки с прозорами b ? 0,016 м (согласно п.6.16 [1]), расположенных вертикально или под углом к горизонту.

Исходя из суточного расхода Qсут = 23400 мі/сут, максимальный приток составляет qmax =0,422 мі/с, минимальный приток - qmin = 0,168 мі/с, принимаем 3 решётки (2раб. + 1рез) типа РМУ - 2, с суточной производительностью в 13000 мі, и следующими техническими характеристиками:

- размеры камеры решётки BxH = 1 м. x 1 м.

- ширина прозоров b = 0,016 м.

- число прозоров n = 39 шт.

- толщина стержня S = 0,006 м.

Общий расход сточных вод распределяется на две решетки, на каждую из них приходится Qсут = 11700 мі/сут, qmax = 0,211мі/с, qmin = 0,084мі/с. Далее расчет будем вести для одной решетки.

Ширина подводящего канала:

Вк = n*b = 39*0,016 = 0,624 мм. ? 0,6 м.

На основании Вк =0,6м имеем следующую характеристику канала (в соответствии таблицы Лукиных):

- уклон i = 0,0014.

- при qmax = 0,211 мі/с:

- относительное наполнение h/Вк = 0,7.

- нmax = 0,85 м/с.

- при qmin = 0,084мі/с:

- относительное наполнение h/Вк = 0,4.

- нmax = 0,7 м/с.

- при qзалп = 1,4*qmax = 0,295 мі/с.

- относительное наполнение h/Вк = 1,0.

- нmax = 0,92 м/с.

¦ Определяем скорость воды в прозорах решётки при максимальном расходе (согласно п.5.14. [1] скорость движения сточных вод следует принимать 0,8--1 м/с):

нmax = qmax/W = 0,211/0,262 = 0,8 м/с.

Где:

W = b*n*hmax = 0,016*39*0,42 = 0,262 мІ.

Где:

hmax = h/Вк *Вк =0,7*0,6 =0,42 м.

¦ Определяем скорость воды в прозорах решётки при минимальном расходе:

нmin = qmin/W = 0,084/0,150 = 0,56 м/с

где:

W = b*n*hmin = 0,016*39*0,24 = 0,150 мІ.

Где:

hmin = h/Вк *Вк =0,4*0,6 =0,24 м.

нmin = 0,56 м/с > 0,4 м/с т.е. выполняются условия незасорения канала.

¦ Определяем строительную высоту канала Нстр.

Назначается на условии незатопления пола здания решёток в соответствии п. 6.23. [1]:

Нстр ? hmax + 0,5 = 0,42 + 0,5 = 0,92 м.

Н = 1 м ? Нстр =0,92 м, следовательно принимаем строительную высоту канала равной номинальной Нстр = Н = 1 м.

Проверим при qзалп = 0,295 мі/с:

нзалп = qзалп/W = 0,295/0,374 = 0,79 м/с

где:

W = b*n*hзалп = 0,016*39*0,6 = 0,374 мІ.

Где:

hзалп = h/Вк *Вк =1,0*0,6 =0,6 м. ? 0,75*Нстр = 0,75*0,92 = 0,69 м.

¦ Определяем падение уровня воды:

Дh = k*о*нІ/2g = 3*0,567*0,9І/2*9,81 = 0,07 м.

где: k - коэффициент, учитывающий увеличение падения уровня в следствии засорения решётки, согласно [1] k = 3;

о - коэффициент местного сопротивление решётки:

о = в*(s/b)4/3*sinб = 2,42*(0,006/0,016)4/3 *sin60є = 0,567.

¦ Подбираем дробилки, исходя из суточного объёма мусора с рабочей решётки:

W = a* Nвзвприв/365*1000 = 8*82775/365*1000 = 1,814 мі/сут.

где:

а - количество отбросов, приходящегося на одного человека в год, по таб.23 [1]: а=8 л/чел*год;

Масса отбросов, снимаемых с решёток за сутки:

m = W*с/1000 = 1,814*750/1000 = 1,36 т/сут.

где:

с - плотность отбросов, с = 750 кг/мі.

Предусматривается одна рабочая и одна резервная дробилка т.к.количество отбросов составляет свыше 1 т/сут, принимаются дробилки Д-3б, со следующимитехническими характеристиками:

- производительность 300 - 600 кг/мі;

- m = 437 кг;

- Nэл.дв = 20 кВт;

- размеры загрузочного отверстия: - ширина = 230 мм;

- длина = 300 мм.

3.2 Песколовки

В соответствии СНиП 2.03.04-85 на очистных сооружениях должно быть не менее двух рабочих песколовок.

Тип песколовки подбирается с учётом производительности очистной станции, схемы очистки сточных вод и обработки их осадков, характеристик взвеси.

Подбираем горизонтальные песколовки с круговым движением воды.

Основные показатели:

- пропускная способность 17000-25000 мі/сут.;

- диаметр песколовки 6000 мм.;

- расстояние между центрами песколовок 10000 мм.;

- ширина кольцевого жёлоба 900 мм.

- ширина лотков 900 мм.

- нmax = 0,3 м/с.

- нmin = 0,15 м/с.

¦ Определим площадь живого сечения кольцевого жёлоба W:

щ = qmax/n*нmax = 0,422/2*0,3 = 0,70 мІ.

Определяем размеры жёлоба (см. рис. 3.1)

Поперечный разрез кругового жёлоба песколовки

Рис. 3.1

Hs = щ /B = 0,70/0,90 = 0,78.

Длина песколовки по средней линии осадочной части:

Ls = 2*р*R = 2*3,14*2550 = 16014 мм. = 16,014 м.

где R - радиус окружности образованной средней линией осадочной части.

Требуемая длина песколовки, согласно п.6.27 [1]:

Lтр = Ls = Ks*нs*Hs*1000/Uo,

где Ks - коэффициент, принимаемый по табл. 27 [1];

нs = 0,3 м/с - скорость движения сточных вод;

Uo - гидравлическая крупность песка, мм/с/

Ks/Uo = Ls/ нs*Hs*1000 = 16,014/0,3*0,70*1000 = 0,076,

что укладывается в пределы: 0,054 -0,09/

¦ Продолжительность потока сточных вод в песколовке:

T = Ls/ нmax = 16,014/0,3 = 53,4 сек/, что удовлетворяет п.6.28.а [1]

¦ Определяем объём задерживаемого песка, влажностью 60%:

- за сутки:

Wос. = Nвзвприв*Р*Т/1000 = 82775*0,02*1/1000 = 1,655 мі.

- за 2ое суток: Wос. = 3,31 мі.

- за 1 год: Wос. = 604,1 мі.

где: Р - Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,02 л/(челсут), согласно п.6.31 [1]

3.3 Песковые площадки

Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, необходимо предусматривать площадки с ограждающими валиками высотой 1--2 м. Нагрузку на площадку надлежит предусматривать не более 3 м3/м2 в год(согласно п.6.33 [1]), при условии периодического вывоза подсушенного песка в течение года.

Fn = Wгод.ос/qn = 604,1/3 ? 201,4 мІ.

Принимаем 4 песковых карт размерами, в плане, 8 м. х 8 м. каждая, с высотой ограждающего валика 1 м.

После песколовки устанавливаем водомерное устройство лоток Вентури.

3.4 Первичные отстойники

Отстойники предназначены для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей органического происхождения.

Исходные данные:

СВЗВcit = 229,9мг/л; qmax =1520,8 мі/ч.

По расходу принимаем горизонтальные отстойники пропускной способностью 300 мі/ч, со следующими параметрами:

- длина Lset = 24 м;

- ширина Bset = 6 м;

- глубина зоны осветления Hset = 3,15 м;

- объем зоны накопления осадка Wmud = 51 мі.

¦ Определяем гидравлическую крупность задерживаемых частиц, при коэффициенте объёмного использования проточной части, для отстойника, равного Кset = 0,5 (табл.31 [1]), при показателе степени n2 = 0,22 который зависит от Э = 50% (по черт.2 [1]), и при продолжительности отстаивания tset = 1870 сек.(табл.30 [1]):

Uo=1000*Hset*Kset/(tset* (Hset*Kset/h1)n2).

U0=1000*3,15*0,5/(1870* (3,15*0,5/500)0,22) = 2,91 мм/с.

¦ Определяем производительность одного отстойника, исходя из его геометрических размеров и требуемого эффекта осветления:

qset =3,6*Kset* Lset * Bset *(Uo - нtb) = 3,6*0,5*24*6*(2,91 - 0) = 754,3мі/ч.

где:

нtb - турбулентная составляющая, мм/с, принимаемая по табл. 32 [1] в зависимости от скорости потока в отстойнике нпотока, мм/с.

¦ Определяем количество отстойников:

n = qmaxчас/ qset = 1520,8/754,3 = 3 шт.

Уточняем фактический эффект осветления:

При n=3.

qset =1520,8/3=506,9 мі/ч.

тогда фактическое значение гидравлической крупности составит U0=1,96 мм/с;

tset ===2850 сек.

Это соответствует эффекту осветления, по табл. 30 [1], Э = 55%

Фактическая концентрация взвешенных веществ в осветленной воде составит:

¦ Определяем количество образующегося осадка, согласно п.6.65 [1]:

- за 1 час:

Qmud = qmaxчас*(СВЗВcit - Cex)/(100 - Pmud)*гmud*104 = 1520,8*(229,9 - 103,5)/(100 - 95)*10000 = 3,84 мі/ч.

- за сутки:

Qmud = Qсут *(СВЗВcit - Cex)/(100 - Pmud)*гmud*104 = 23400*(229,9 - 103,5)/(100 - 95)*10000 = 59,2 мі/сут.

где:

Рmud =95% - влажность осадка;

mud =1 г/см3 - плотность осадка.

¦ Исходя из п. 6.66 [1], объем образующегося осадка и вместимости зоны накопления его в отстойнике, следует определять интервал времени между выгрузками осадка. При удалении осадка под гидростатическим давлением вместимость приямка первичных отстойников надлежит предусматривать равной объему осадка, выделенного за период не более 2 сут.

W = Qmud*2сут = 59,2*2 = 118,4 мі/сут;

Wmud = 51 мі;

Wобщ. mud= n* Wmud = 3*51 = 153 мі.

То есть объёма осадочной части достаточно для накопления осадка объёмом 118,4 мі.

4. Расчёт сооружений биологической очистки

4.1 Аэротенк

Расчёт аэротенков состоит в определении их размеров, расходов циркулирующего активного ила и воздуха. Аэротенк подбирается в зависимости от расхода и состава сточной жидкости, БПКПОЛН отстоенной сточной жидкости, требуемого эффекта очистки и степени использования кислорода воздуха.

Исходные данные:

Qсут=23400 м3/сут, Len=150,1 мг/л, Lex=15 мг/л, Qa/t=1292,7 м3/ч, Qчасmax=1520,8 м3/час.

Т. к. Len=150,1 мг/л, что больше 150 мг/л, то требуется регенерация активного ила.

Принимаем аэротенк-вытеснитель с регенератором.

¦ Определяем степень рециркуляции Ri:

Принимаем в первом приближении Ji=100 см3/г - иловый индекс, дозу ила в аэротенке.

ai = 3 г/л.

Тогда по формуле 52 [1]:

Ri = бi/(1000/Ji - 1) = 3/(1000/100 - 3) = 0,43.

Величина БПК воды, поступающей в начало аэротенка-вытеснителя с учетом разбавления циркуляциооным илом, Lmix:

Lmix = (Len + Lex*Ri)/(1 + Ri) = (150,1 + 15*0,43)/(1 + 0,43) = 109,5 мг/л.

¦ Продолжительность обработки воды в аэротенке:

tat = (2,5/vбi)*lg(Len/Lex) = (2,5/v3)*lg(109,5/15) = 1,24 ч.

¦ Определяем продолжительность окисления органических загрязняющих веществ:

tо = (Len - Lex)/Ri*бr*(1-S)*с = (150,1 - 15)/0,43*6,49*(1 - 0,3)*18,03 = 4,25 ч.

где:

бr - доза ила в регенераторе:

бr = (1/(2Ri) + 1)*бi = (1/(2*0,43) + 1)*3 = 6,49 г/л.

S = 0,3 - зольность ила,

с - удельная скорость окисления:

с = сmax*Lex*Co/((Lex*Co + Kl*Co + Ko*Lex)*(1 + ц*бr)) = 85*15*2/((15*2 + 33*2 + 0,625*15)*(1 + 0,07*6,49)) = 16,64 мг*БПК/г*ч.

где: сmax = 85 мг*БПКполн/г*ч - максимальная скорость окисления; Ko = 0,625 мг О2/л - константа, характеризующая влияние кислорода; Kl = 33 мг*БПКполн/л - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ; ц = 0,07 л/г - коэффициент, ингибирования продуктами распада активного ила; Ko, Kl, сmax, ц приняты по таблице 40 [1]; Co = 2мг/л - средняя концентрация кислорода в аэротенке. Назначена по п. 6.157 [1]

¦ Определяем продолжительность регенерации ила по формуле 57 [1]:

tr = to - tat = 4,25 - 1,24 = 3,01 ч.

¦ Продолжительность пребывания ила в системе аэротенк - регенератор:

t = (l + Ri )*tat + Ri*tr = ( l + 0,43 )*1,24 + 0,43*3,01 = 3,07 ч.

¦ Для уточнения илового индекса определяется средняя доза ила в системе аэротенк - регенератор бi mix:

бi mix = ((1 + Ri)*tat*бi + Ri*tr*бr)/t = ((1 + 0,43)*1,24*3 + 0,43*3,01*6,49)/3,07 = 4,47 г/л.

Определяем нагрузку на ил qi,по формуле 53 [1], где доза ила принимается равной величине бi mix; а период аэрации равен продолжительности пребывания в системе аэротенк - регенератор:

qi = 24*(Len - Lex)/(бi mix*(1 - S)*t) = 24*(150,1 - 15)/(4,47*(1 - 0,3)*3,07) = 337,5 мг БПК/г*сут.

Следовательно по таблице 41 [1] Ji = 73,75 см3/г. Эта величина отличается от принятой ранее Ji=100 с м3/г.

¦ Уточняем степень рециркуляции:

Ri = бi/(1000/Ii - бi ) = 3/(1000/73,75 - 3) = 0,28.

Эта величина существенно отличается от рассчитанной в первом приближении, поэтому нуждаются в уточнении величины Lmix, tat:

Lmix = (Len + Lex*Ri)/(1 + Ri) = (150,1 + 15*0,28)/(1 + 0,28) = 120,5 мг/л;

tat = (2,5/vбi)*lg(Len/Lex) = (2,5/v3)*lg(120,5/15) = 1,3 ч;

бr = (1/(2Ri )+ 1)*бi = (1/2*0,28 + 1)*3 = 8,36 г/л;

с = сmax*Lex*Co/(Lex*Co + Kl*Co + Ko*Lex)*(1 + ц*бr) = 85*15*2/((15*2 + 33*2 + 0,625*15)*(1 + 0,07*8,36)) = 15,27 мг*БПК/г*ч;

tо = (Len - Lex)/(Ri*бr*(1-S)*с) = (150,1 - 15)/(0,28*8,36*(1 - 0,3)*15,27) = 5,4 ч;

tr = to - tat =5,4 - 1,3 = 4,1 ч;

t = ( l + Ri )*tat + Ri*tr = ( l + 0,28 )*1,3 + 0,28*4,1 = 2,81 ч;

бi mix = ((1 + Ri)*tat*бi + Ri*tr*бr)/ t = ((1 + 0,28)*1,3*3 + 0,28*4,1*8,36)/2,81 = 5,2 г/л;

qi = 24*(Len - Lex)/(бi mix*(1 - S)*t) = 24*(150,1 - 15)/(5,2*(1 - 0,3)*2,81) = 316,95 мг БПК/г*сут.

Ji = 71,7 см3/г. Эта величина не отличается от принятой ранее не более, чем на 10%. Дальнейшей корректировки расчета не требуется.

¦ Объем аэротенка и регенератора:

Wat = tat*(l + Ri )*Qat= 1,3*(1 + 0,28 )*1292,7 = 2151 м3.

Wr = tr *Ri*Qat = 4,1*0,28*1292,7 = 1484 м3.

W = (Wat + Wr ) / 2 = ( 2151 + 1484 ) / 2 = 1817,5 м3.

Регенерация составляет 40,8% 50%.

Согласно п. 6.144, п. 6.150 [1] принимаем аэротенк из 3-х секций с шириной коридора В = 6 м, рабочей глубиной аэротенка Нat = 3 м. Число коридоров в каждой секции равно 2, один из которых отводится под регенератор. Определим длину коридора:

L = W / n*B*H = 1817,5 / 3*6*3 = 33,66 м. 34 м.

¦ Определение удельного расхода воздуха:

q air = q o *(L en - L ex) / k 1 *k 2 *k т *k 3 *(C a - C o) = 1,1*(150,1 - 15) / 1,68*1,92*0,9*0,85*(10,63 - 2) = 6,98 м3возд/м3ст.в.

где:

qo - удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПКПОЛ, принимаемый 1,1 при очистке до БПКПОЛ. = 15 мг/л.

K1 - коэффициент учитывающий тип аэратора, принимается в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка по таблице 42 [1]. Для предварительного расчета можно принять:

faz/fat=0,2; K1=1,68;

K2 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов ha, принимается по таблице 43 [1]:

ha = Hat - 0,3 = 2,7 м.; K2=1,92;

Kт - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод определяется по формуле:

KT=1+0,02(TW-20)=1+0,02(15-20)=0,9,

где: Tw - среднемесячная температура воды за летний период, равная по заданию 15°С; К3 - коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод равным 0,85; Са - растворимость кислорода воздуха в воде, определяемая по формуле:

Са = (1 + h а / 20,6 )*С т = ( 1 + 2,7/20,6 )*9,4 = 10,63 мг/л

В формуле Ст - растворимость кислорода в воде принимается в зависимости от температуры и атмосферного давления:

CT=f (Pa™,T) по таблице 27 [4] Ст=9,4 мг/л.

Со - средняя концентрация кислорода в аэротенке; в первом приближении допускается принимать 2 мг/л.

¦ Определяем интенсивность аэрации по формуле 64 [1]:

J a = q air * Нat / t at = 6,98*3,0 / 2,81 = 7,45 м3/(мІ*час)

Для аэротенков с регенераторами tat надлежит принимать равным t;

t - продолжительность пребывания в системе аэротенк-регенератор, t = 2,81 ч;

Найденная интенсивность аэрации входит в допустимые пределы, обозначенные в таблицах 42 и 43 [1] - от 5 до 20 м3/(мІ*час).

¦ Определяем расход воздуха Qair, м3/ч:

Qair = Ja*Fat = 7,45*( 6*2*51)*2 = 9118,8 м3/ч,

где Fat - площадь аэротенка.

Qair = qair*Qat = 6,98 *1292,7 = 9023 м3/ч.

Принимаем Qair = 9118,8 м3/ч.

Площадь аэрируемой зоны:

faz = 0,2*fat = 0,2*(6*2*51) = 122,4 м2;

Принимаем фильтросные пластины (0,3х0,3) м.

Определяем необходимое количество аэраторов:

n = faz / fфп = 122,4 / 0,09 = 1360 пластины.

где fфп - площадь фильтросных пластин = 0,09 м2;

Определяем интенсивность аэрации:

Jфп = Qair *1000 / n*60 = 9118,8*1000 / 1360 *60 = 111,75 л/мин.

что входит в рекомендуемый диапазон 80 - 120 л/мин;

Число аэраторов на первой половине длины аэротенка принимается вдвое больше, чем на второй половине, согласно п. 6.152 [1].

Число пластин:

- на первой половине: 2/3*1360 = 907 пластин.

- на второй половине: 1360 - 907 = 453 пластины.

В первой половине фильтросные пластины укладываются в 4 ряда, во второй половине в 2 ряда.

¦ Прирост активного ила:

Рi = 0,8*Ссар + Кg*Len = 0,8*103,5 + 0,3*150,1 = 127,83 мг/л;

Ссар - концентрация взвеси в a/t = 103,5 мг/л;

Кg - коэффициент прироста ила = 0,3;

¦ Произведем пневматический расчет системы аэрации:

Определение требуемого давления воздуходувки:

Pполн = Pатм + P,

Где: Pатм = 0,1 Мпа,

P - потери давления в системе

P = Pl + Pмс + Pфп + Pat,

Где:

Pl + Pмс = 0,003-0,0035 Мпа,

Pфп = 0,005-0,01 Мпа,

Pat = *g*h = 1000*9,81*2,7 = 0,027 Мпа,

Где:

- плотность воды.

P = 0,0035 + 0,01 + 0,027 = 0,0405 МПа,

Pполн = 0,1 + 0,0405 = 0,1405 МПа.

По требуемому давлению и часовому расходу воздуха подбираем воздуходувку:

ТВ-50-1,9 (1раб.+1рез.).

4.2 Вторичный отстойник

Вторичные отстойники служат для отделения активного ила, поступающего с водой из аэротенков. Принимаем горизонтальные отстойники (такой же конструкции и размером, как первичные). Определяем гидравлическую нагрузку:

qssa = 4,5*Kss*H0,8set / (0,1*Ii*бi)0,05-0,01*бt = 4,5*0,45*2,5 / (0,1*71,7*3)0,35 = 1,72 м3/м2*ч,

где:

Кss - коэффициент использования объёма зоны отстаивания; для вертикальных отстойников Кss = 0,45;

Нset - глубина проточной части отстойника, м, (таблица 31 [1]);

Hset = 3,15 м;

Ji - величина илового индекса, Ji = 78,31 см3/г;

ai - доза ила в аэротенке, аi = 3 г/л;

at - концентрация ила в осветлённой воде, мг/л; at = 15 мг/л;

Общая площадь зеркала воды вторичных отстойников:

Fобщ = Qчасmax / qssa = 1520,8 / 1,72 = 884,2 м2.

По п. 6.58 [1] число вторичных отстойников следует принимать не менее трех, при условии, что все отстойники являются рабочими. При минимальном числе их расчётный объём необходимо увеличивать в 1,2 - 1,3 раза.

Принимаем вторичные горизонтальные отстойники длиной Lset = 24 м, шириной Bset = 6 м площадью зеркала воды:

f = Lset* Bset = 24*6 = 144 мІ.

¦ Расчётное количество отстойников равно:

N = Fобщ / f = 884,2 / 144 = 7 штук.

Расход сточных вод на каждый отстойник:

Q1 = Qчасmax / N = 1520,8 / 7 = 217,3 м3/ч = 60,35 л/сек.

5. Обеззараживающие сооружения

5.1 Расчёт хлораторной

Для обеззараживания сточной воды используем хлор.

¦ Для дезинфекции принимаем дозу хлора Дcl = 3 г/мі, следовательно расход хлора:

- за 1 час:

qcl = Дcl * qmaxчас/1000 = 3*1520,8/1000 = 4,56 кг/ч.

- за 1 сутки:

q'cl = Дcl * Qcут/1000 = 3*23400/1000 = 70,2 кг/сут.

¦ В хлораторной предусматриваем установку двух хлораторов ЛОНИИ-100К. Один хлоратор рабочий, а другой резервный.

Исходя из производительности хлораторной, в качестве тары для доставки хлора принимаем баллоны, вместимостью 40 л., содержащие 50 кг. жидкого хлора.

Принимаем две самостоятельные установки для испарения хлора и его дозирования. Всего за сутки будет использоваться 70,2/50 = 1,4 баллона.

Для контроля за расходованием хлора, на складе устанавливают двое циферблатных весов марки РП-500-Г13.

¦ Количество баллонов:

Nбал = qсl/Sбал = 4,56/0,7 = 6,51 = 7 шт.

где:

Sбал = 0,7 кг/ч - выход из одного баллона.

При выработке газа из четырёх баллонов на одних весах запас хлора будет достаточен для работы в течение 7/1,4 = 5 суток. Таким образом, в момент начала работы установки, когда на всех весах будет установлено 14 баллонов, запас хлора будет достаточен для работы в течение 10 суток.

¦ Хлордозаторная обеспечивается подводом воды питьевого качества с давлением не < 0,4 МПа и расходом qв=0,4 м3 на каждый кг хлора. Общий расход питьевой воды на приготовление хлорной воды составит:

Q=qв*qхл =0,4 * 4,56 = 1,82 мі/ч.

¦ Хлорная вода для дезинфекции сточной воды подаётся перед смесителем. Принимаем смеситель типа «лоток Паршаля» с горловиной шириной 500 мм, шириной подводящего лотка 600 мм, длиной лотка 6,1 м, общей длиной смесителя 13,63 м, и потерями напора 0,2 м.

5.2 Контактный резервуар

Для обеспечения контакта хлора со сточной водой проектируем контактные резервуары:

Wк.р = qmaxчас * Т/60 = 1520,8*30/60 = 760,4 мі.

где:

Т=30 мин - продолжительность контакта хлора с водой, согласно п.6.228 [1].

При скорости движения сточной воды в контактном резервуаре 10мм/с, длина резервуара составит:

L = V*T = 10*30*60 = 18000 мм = 18 м.

Площадь поперечного сечения:

w = Wк.р / L = 760,4 / 18 = 42,2 мІ.

При глубине отделения резервуара h = 2,8м и ширине секции b = 5м число секций составит:

n = w / h * b = 42,2 / 2,8 * 5 = 3,02 = 4 секции.

Wcек. = 252 мі.

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

T = Wк.р / Qчасmax = 4*252 / 1520,8 = 0,66 ч. ? 40 мин.

Принимаем контактный резервуар, который имеет ребристое днище, в лотках которого распложены смывные трубопроводы с насадками, а по продольным стенам смонтированы аэраторы и перфорированные трубы. Осадок удаляют один раз в 5-7 суток.

¦ Расход воздуха на продувку сточной воды:

V= qо * Qчасmax = 0,5 * 1520,8 = 760,4 мі.

qо=0,5 удельный расход воздуха на 1 м3 воды (п. 6.229 [1])

6. Расчёт сооружений по обработке осадка

Данные для расчёте:

СВЗВcit = 229,9 мг/л.

Э = 55%.

Qсут = 23400 мі.

Осух = СВЗВcit *Э*К*Q/ = 229,9*0,55*1,1*23400/ = 3,25 т/сут.

Исух = (С*(1 - Э)*n - at)*Q/ = (229,9*(1 - 0,55)*1,15 - 15)*23400/ = 2,43 т/сут.

где:

at - вынос взвеш.веществ из вторичных отстойников = 15 мг/л,

n = 1,15,

К=1,1.

¦ Определяем количество сырого осадка и избыточного ила по беззольному веществу:

Обез = Осух*(100 - Вг)*(100 - Sос)/100*100 = 3,25*(100 - 5)*(100 - 30)/100*100 = 2,16 т/сут.

Ибез = Исух*(100 - Вг)*(100 - Sил)/100*100 = 2,43*(100 - 5)*(100 - 25)/100*100 = 1,73 т/сут.

где:

Вг, Вг - гигроскопическая влажность осадка и ила = 5%.

Soc.,Sил. - зольность.

¦ Расход осадка и активного ила по объёму смеси фактической влажности:

Vос = 100*Осух/(100 - Рос)*сос = 100*3,25/(100 - 95)*1 = 65 мі/сут.

Vил = 100*Исух/(100 - Рил)*сил = 100*2,43/(100 - 99,6)*1 = 607,5 мі/сут.

где: Ро - влажность сырого осадка, %; Ро = 93-95%; Ри - влажность активного ила, %; Ри = 99,2 - 99,6%; ро - плотность осадка, т/м3; = 1 т/м3; ри - плотность ила, т/м3;= 1 т/м3.

¦ Общее количество сырого осадка и избыточного активного ила:

Общая масса осадка и ила по сухому веществу:

Мсух = Осух + Исух = 3,25 + 2,43 = 5,68 т/сут.

Масса по беззольному веществу:

Мбез = Обез + Ибез = 2,16 + 1,73 = 3,89 т/сут.

Vсм = Vо + Vи = 65 + 607,5 = 672,5 м3/сут.

¦ Общая влажность смеси сырого осадка и избыточного активного ила:

Рсм. = 100*(1 - Мсух./Vсух.) = 100*(1 - 5,68/672,5) = 99,16%.

¦ Зольность смеси сырого осадка и избыточного активного ила:

Sсм. = 100*(1 - 100*Мбез/{(100 - Вг)*Мсух}) =100*(1 - 100*3,89/{(100 - 5)*5,68}) = 27,91%.

6.1 Аэробный стабилизатор

¦ Was = tas * Vсм * К = 7*672,5*1,33= 6261 мі.

где tas - продолжительность аэробной стабилизации смеси сырого осадка и избыточного активного ила следует принимать по п.6.365 [1]: tas = 7 суток.

К = 20/Тл. = 20/15 = 1,33,

Тл. - температура летнего периода = 15єС.

Vсм. - объём смеси.

¦ Принимаем 2 секции аэробного стабилизатора; W1c.= 6261/2 = 3130,5 мі.

Принимаем стабилизатор типа аэротенк 3-х коридорный.

размеры каждой секции:

L x B x H = 82 х 12 х 3,2 м. = 3148,8 мі.

Площадь зеркала осадка Fas = 984 м2.

Размеры приняты по условиям:

- удобство компоновки с аэротенком

- обеспечения интенсивности аэрации по СНиП [1] п. 6.366.

¦ Расход воздуха на стабилизацию:

Qas = qas*Was = 1,125 * 6297,6 = 7084,8 м3/час.

qas- расход воздуха для аэробной стабилизации принимаем:

в зависимости от влажности осадка п.6.366 [1] Рсмеси=99,16 %.

Was = 3148,8 * 2 = 6297,6 м3.

¦ Интенсивность аэрации.

Jas = Qas/Fas. = 7084,8/984 = 7,2мі/мІ*ч,

что соответствует п.6.366 [1]: Jas ? 6 мі/мІ*ч

¦ Расчет илоуплотнителя.

Объем уплотнителя стабилизированного осадка:

Wу = V1 см*Ту = 28,02*5 = 140,1 мі,

где:

V 1 см - количество осадка и ила по объему смеси фактической влажности:

V1 см = 672,5/24 = 28,02 мі.

Ту- время уплотнения осадка, ч; Т = 5ч; по п 6.367 [1].

¦ Принимаем 4 уплотнителя, каждый размером:

L x B x H = 3,6 х 4,0 х 3,2=41,76 м3.

При влажности уплотненной смеси (по п. 6.367 [1]) Ру=98,5% объем уплотненного осадка:

Vу = (100-Рисх.)*Vсм./(100-Рупл.) = (100-99,16)*672,5/(100-98,5) = 376,6 мі.

¦ Расход иловой воды.

Qил. воды = Vсм-Vу = 672,5 - 376,6 = 295,9 м3/ сут.

6.2 Цех механического обезвоживания

Коагуляция осадка.

Для механического обезвоживания применяются вакуум-фильтры. Для эффективного обезвоживания на вакуум-фильтрах осадки надо предварительно обработать химическими реагентами, что позволит укрупнить мелкодисперсные и коллоидные частицы и перевести часть связанной влаги в свободное состояние. В качестве реагента следует применять хлорное железо и известь в виде10% раствора. Добавка извести после введения хлорного железа.

¦ Расход хлорного железа по чистому FeCl3:

Рfe = Мсух * Дfe = 5,68 * 6 / 100 = 0,34 т/сут.

где: Мсух = 5,68 т/сут. Дfe - доза чистого хлорного железа = 6%массы сухого вещества осадка.

По товарному продукту при содержании чистого хлорного железа 60%:

Pт.fe = Pfe * 0,6 = 0,34 * 0,6 = 0,2 т/сут.

¦ Расход активной извести:

Ризв = Мсух * Дизв. = 5,68 * 20 / 100 = 1,14 т/сут.

где: Дизв.- доза активной извести = 20% массы сухого вещества осадка,

По товарному продукту при содержании активной извести 70%:

Рт.изв = Ризв * 0,7 = 1,14 * 0,7 = 0,8 т/сут.

Смешение реагентов с осадком следует предусматривать в смесителях.

Вакуум-фильтры.

Рабочая площадь вакуум-фильтра:

F = Мсух * 1000 / q * Т = 5,68 * 1000 / 25 * 24 = 9,47 мІ.

где: q - часовая пропускная способность вакуум-фильтров по сухому веществу осадка = 25 кг/мІ*ч.

Т - время работы вакуум-фильтров в сутки = 24 ч.

Принимается один рабочий и один резервный вакуум-фильтр марки БОУ-10-2,6 площадью фильтрующей поверхности каждого = 10 мІ.

¦ Расход кека:

Qкек = Мсух*100/(100 - Вк) = 5,68*100/(100 - 80) = 28,4 мі/сут.

где: Вк - влажность кека по СНиПу = 80%.

Расход образующегося фильтрата:

Vф. = Qупл. - Qк. =376,6 - 28,4 = 348,2 мі/сут.

6.3 Расчёт иловых площадок

При проектировании механического обезвоживания осадка надо предусматривать аварийные иловые площадки на 20% годового количества осадков.

Полезная площадь иловых площадок:

Fил = Qупл*Т*0,2/k*n = 376,6*365*0,2/1,2*0,94 = 24372 мІ.

где: n = 0,94 - климатический коэффициент, k = 1,2 -нагрузка на иловые площадки на естественном основании, Т = 365 дней - время подсушивания.

¦ Принимается 4 карты по 6093 мІ каждая и размерами 80 х 80 м. Площадь иловых площадок следует проверять на намораживание.

Высота слоя намораживания:

hнам = V1 * k2 / k1 * Fил = 18830 * 0,75 / 0,8 * 24372 = 0,72 м.

V1 = Vсм * Т1 = 376,6 * 50 = 18830 мі.

V1 - количество осадка, подаваемого на площадки за период намораживания,

k1 = 0,8 - коэффициент, учитывающий что 80% площади площадок отводится под намораживание.

k2 = 0,75 - коэффициент, учитывающий что 75% влаги из осадка вымерзает.

¦ Общая высота оградительного валика берется на 10 см выше высоты намораживания:

hвал.= hнам. + 0,1 = 0,72 + 0,1 = 0,82 м.

7. Расчёт илопроводов

1. Илопровод для удаления ила (циркуляционного и избыточного) из вторичного отстойника под гидростатическим давлением. Активный ил удаляется из вторичных отстойников поочередно периодически (не реже 1 раза за 2 часа).

Объем ила, накапливающийся в отстойниках:

Ri*Qсутс.в - суточный объем ЦАИ = 0,28*23400= 7020 м3/ сут.;

где:

Ri - степень рециркуляции активного ила Ri = 0,28.

Vи - суточный объем избыточного активного ила Vи = 607,5 м3/ сут.

(Ri*Qсутс.в + Vи) - суточный объем циркуляционного и избыточного ила.

Секундное накопление ила во всех вторичных отстойниках:

qил. =(Ri * Qсут. + Vи.)*1000/24*3600 = (7020 + 607,5)*1000/24*3600 = 88,3 л/с.

Ежесекундно в каждом вторичном отстойнике накапливается ил:

q1ил = 88,3/7 = 12,6 л/с.

где n - число вторичных отстойников, n=7;

Во вторичном отстойнике ил должен находится не более 2-х часов.

Объем ила в одном отстойнике за 2 часа:

W1 ил = 12,6*3600*2/1000 = 90,72 мі.

Параметры работы самотечных илопроводов, при влажности осадка P > 98 %, назначаются как для сточных вод.

Минимальная допустимая скорость в напорном илопроводе при влажности ила 99,6 % принимаем как для сточной воды (табл.17 [1]).

Ил из одного отстойника выпускается под гидростатическим давлением по трубе d=300 мм. со V=0,76 м/с. с i=0,0035 расходом qи=53,72 л/с = 0,0537 мі/с.

Ил, накопленный в отстойнике за 2 часа, будет удален за время:

t = 90,72/0,0537*60 = 28,2 мин.

При удалении через 1 час - продолжительность удаления составит 14,1 мин.

2. Самотечный участок илопровода для транспортирования ила (циркуляционного и избыточного) из вторичного отстойника в приемный резервуар насосной станции.

Для перехода от напорного режима транспортирования осадка к самотечному предусматривают колодец - гаситель избыточного напора.

Параметры работы самотечного илопровода назначаются по расходу ила и условия самоочищения (V = 0,8 - 1 м/с).

- илопровод от одного отстойника:

Наполнение h/d=0,6.

d = 350 мм.

V = 0,89 м/сек.

q = 53,72 л/сек.

i = 0,0034.

?h = 1,2*i*l=1,2*0,0034*2 = 0,008 м = 8 мм.

l = 2 м.

3. Напорный илопровод смеси сырого осадка и избыточного ила от насосной станции до аэробного стабилизатора.

Откачка производится периодически по мере накопления осадка в приемном резервуаре.

Режим откачки определяется по таблицам Лукиных.

d=250 мм.

V=0,95 м/сек (см. табл. 17 [1]).

q=46,7 л/сек; i=0,007

Поскольку расход откачки принят меньше, чем расход поступающего ила в насосную станцию, приемный резервуар поступающего ила в насосную станцию, приемный резервуар (53,72 - 46,7) x 7 отстойников х 14,1 мин. х 60 сек. = 41572 л = 41,57 мі.

4. Трубопровод отвода из илоуплотнителя под гидростатическим давлением стабилизированной и уплотненной смеси осадка и ила.

Продолжительность уплотнения назначается не более Т у= 5 ч.

Общий объем уплотненной смеси, накопившейся за 5 часов

Vy = 28 мі., следовательно в одном илоуплотнителе 7 мі.

Отвод производится периодически не реже одного раза за 5 часов:

d=200 мм.

V=0,76 м/сек (см. табл. 17 [1]).

q=23,84 л/сек.

i=0,007.

Осадок, накопившейся в одном уплотнителе за 5 часов, может быть отведен за время.

t = 7 / 0,024 = 292 сек. = 4,9 мин.

Список литературы

1. СНиП 2.04.03 - 85 Канализация. Наружные сети и сооружения. М.. ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

2. Лукиных А.Л., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле Н.Н. Павловского, М.: Стройиздат, 1974.

3. Яковлев С.В. и др. Канализация. М: Стройиздат, 1975.

Канализация населенных мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика / Под ред. В.Н. Самохина. М.: Cтройнздат, 1981.

Проектирование сооружений для очистки сточных вод: Справочное пособие к СНиП. М.: Стройиздат, 1990.

Размещено на Allbest.ru

...