Очистка сточных вод населенных пунктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской федерации

Калужский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования “Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана”

(КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана)

Факультет фундаментальных наук

Кафедра промышленной экологии ФН 2 - КФ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине "Системы водоподготовки и технологии очистки сточных вод"

на тему: «Очистка сточных вод населенных пунктов»

Выполнил: Cаратовцева Т.В.

Группа: ЭКД-111

Проверил: Яковлева О.В.

Калуга 2011

Задание на курсовой проект

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

Рассчитать сооружения очистки сточных вод.

Описать применяемые передовые технологические процессы очистки стоков населенных пунктов.

Разработать компоновку сооружений в строительном объеме.

Представить выводы на основании выполненного задания.

Исходные данные:

Производительность - 165000 м3/сут

Общий коэффициент неравномерности - 1,5

Концентрация взвешенных веществ - 350 мг/л

Количество условных жителей - 270000 человек

БПК20 - 170 мг/л

Аммоний по N - 2,0 мг/л

Нитраты по N - 13,5 мг/л

Фосфаты по Р - 1,7 мг/л

Сульфаты - 95,0 мг/л

Хлориды - 80 мг/л

Железо - 0,5 мг/л

Нефтепродукты - 0,42 мг/л

СПАВ - 0,06 мг/л

ХПК - 170 мг/л

Фенолы - 0,006 мг/л

Медь - 0,04 мг/л

Никель - 0,02 мг/л

Цинк -0,1 мг/л

Содержание

Введение

1. Описание блок-схемы очистки сточных вод

2. Описание технологической схемы

2.1 Приемный резервуар

2.1.1 Назначение приемного резервуара

2.1.2 Расчет приемного резервуара

2.2 Решетка

2.2.1 Описание решетки

2.2.2 Расчет решеток

2.3 Горизонтальная песколовка

2.3.1 Описание горизонтальной песколовки

2.3.2 Расчет горизонтальной песколовки

2.4 Горизонтальный отстойник

2.4.1 Описание горизонтального отстойника

2.4.2 Расчет горизонтального отстойника

2.4.3 Расчет дозы коагулянта

2.5 Аэротенк

2.5.1 Описание аэротенка

2.5.2 Расчет аэротенка

2.6 Вторичный горизонтальный отстойник

2.6.1 Описание вторичного горизонтального отстойника

2.6.2 Расчет вторичного горизонтального отстойника

2.6.3 Расчет дозы коагулянта

2.7 Барабанные сетки

2.8 Открытый скорый фильтр

2.8.1 Описание открытого скорого песчаного фильтра

2.8.2 Расчет открытого скорого песчаного фильтра

2.9 Контактный резервуар

2.10 Смеситель

2.10.1 Описание механического смесителя турбинного типа

3. Блок обработки осадка

3.1 Обработка осадка

3.2 Дробилка

3.3 Уплотнитель

3.4 Гидроциклон

3.5 Песковые площадки

3.6 Вакуум-фильтр-аппарат

4. Основные положения компоновки здания решеток

Заключение

Список использованных источников

Приложение

аэротенк сточный осадок

Введение

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

Сточные воды образуются при использовании природной или водопроводной воды для бытовых целей и технологических процессов промышленных предприятий. К сточным водам относятся также атмосферные осадки - дождевые и талые воды, выпадающие на территориях населенных пунктов и промышленных предприятий. Сточные воды содержат в своем составе органические загрязнения, которые способны служить средой для развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных

Для предотвращения загрязнения водных ресурсов внедряется очистка сточных вод перед их сбросом в водные объекты. Разработаны и используются различные методы механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод, позволяющие утилизировать ценные примеси и эффективно обезвреживать сточные воды от вредных примесей. Комплексная очистка сточных вод от примесей осуществляется путем применения технологических схем, включающих несколько методов очистки..

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

1. Описание блок-схемы очистки сточных вод

Для очистки сточных вод населенных пунктов используем механические, биологические методы очистки и обеззараживание перед сбросом в водоем (рисунок 1.1). Для этого сточные воды проходят через следующие очистные сооружения: решетки, песколовки, первичный отстойник, аэротенки, вторичные отстойники, фильтр песчаный, барабанные сетки. Обеззараживается сточная вода в контактном резервуаре при взаимодействии с хлором. Содержание загрязняющих веществ в сбрасываемой в водоем воде должно соответствовать гигиеническим нормативам (ГН 2.15.1315-03). Определения концентрации загрязняющих веществ в исходной сточной воде, превышающей ПДК. (таблица 1)

Таблица 1.1 Сводная таблица исходных концентраций и ПДК загрязняющих веществ

Наименование вещества	Исходная концентрация, мг/л	ПДК спуска в водоем, мг/л
Взвешенные вещества	350	0,75
БПК20	170	6
Аммоний по N	2,0	1,5
Нитраты по N	13,5	45
Фосфаты по Р	1,7	3,5
Сульфаты	95	500
Хлориды	80	350
Железо	0,5	0,3
Нефтепродукты	0,42	0,3
СПАВ	0,06	0,01
ХПК	170	30
Фенолы	0,006	0,001

Из таблицы 1 видно, что сточную воду необходимо очищать от взвешенных веществ, БПК20, железа, нефтепродуктов, СПАВ, ХПК, а так же от фенолов.

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

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

Остаточную концентрацию веществ определяем по формуле:

, (1.1)

где С1 - исходная концентрация, мг/л;

С2 - остаточная концентрация, мг/л;

Э - эффективность очистки, %.

Взвешенные вещества: мг/л.

Для уменьшения показателей сточную воду направляем в горизонтальный отстойник. Эффективности очистки составляют: по взвешенным веществам - 60%, по БПК20 - 30%, по железу - 60%, по нефтепродуктам - 60%, по СПАВ - 60%, по ХПК - 30%, фенолы - 60%.

Взвешенные вещества: мг/л.

БПК20: мг/л.

Железо: мг/л.

Нефтепродукты: мг/л.

СПАВ: мг/л.

ХПК: мг/л.

Фенолы:

После отстойника сточную воду направляем в сооружения аэробной очистки - аэротенк и вторичный отстойник. Эффективность очистки в аэротенке составляет: по БПК20 - 99%, по ХПК - 99%.

БПК20: мг/л.

ХПК: мг/л.

Эффективность очистки во вторичном отстойнике составляет: по взвешенным веществам - 98%, по железу - 60%, по нефтепродуктам - 20%, по СПАВ - 40%, по фенолу - 80%.

Взвешенные вещества: мг/л.

Железо: мг/л.

Нефтепродукты: мг/л.

СПАВ: мг/л.

Фенолы: мг/л.

Для доочистки от взвешенных веществ используем барабанные сетки. Эффективность очистки 20%

Взвешенные вещества: мг/л.

Тк концентрация превышает норму, направляем воду на песчаный фильтр. Эффективность очистки от взвешенных веществ 70%.

мг/л

Перед сбросом в водоем воду необходимо продезинфицировать. Для обеззараживания используем хлорирование.

После обеззараживания получим достаточно чистую воду, соответствующую ПДК спуска в водоем. Результаты очистки сточных вод населенных пунктов представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Сводная таблица концентраций и ПДК загрязняющих веществ

	Взвешенные вещества	БПК20	Железо	Нефтепродукты	СПАВ	ХПК	фенолы
До очистки	350	170	0,5	0,42	0,06	170	0,006
После песколовки	280	170	0,5	0,42	0,06	170	0,006
После горизонтального отстойника	112	119	0,2	0,168	0,024	119	0,0024
После аэротенка	112	1,19	0,2	0,168	0,024	1,19	0,0024
После вторичного отстойника	2,24	1,19	0,08	0,1344	0,01	1,19	0,00048
После барабанных сеток	1,79	1,19	0,08	0,1344	0,01	1,19	0,00048
После песчаного фильтра	0,53	1,19	0,08	0,1344	0,01	1,19	0,00048
ПДК	0,75	6	0,3	0,3	0,01	30	0,001

2. Описание технологической схемы

2.1 Приемный резервуар

2.1.1 Назначение приемного резервуара

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

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

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

2.1.2 Расчет приемного резервуара

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

Часовой расход сточной воды определяем по формуле:

(2.1)

м3/ч.

Объем приемного резервуара определяем по формуле:

(2.2)

м3.

Принимаем 10 резервуаров объемом м3 каждый.

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

(2.3)

м2.

Используем резервуары длиной м и шириной м.

2.2 Решетка

2.2.1 Описание решетки

Механическая очистка сточных вод производится в решетках и первичных отстойниках.

Решетки выполняют роль защитных сооружений и служат, в основном, для извлечения крупных отходов производства, попадание которых в последующие очистные сооружения может вызвать засорение труб и каналов, а так же нарушение нормальной работы или поломки движущихся частей оборудования[3].

Ширина прозоров решетки обычно составляет 15-20 мм.

Задержанные отходы производства и крупные примеси отправляются на дробилку.

Решетка простейшего типа из металлических стержней показана на рисунке 2.1.



1 - решетка; 2 - бесконечная цепь; 3 - грабли

Рисунок 2.1 Решетка

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

Расчет решеток

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

(2.4)

м3/с.

Определяем количество прозоров по формуле:

, (2.5)

где коэффициент, учитывающий стеснение прозоров решетки с задержанными загрязнениями;

размер прозоров решетки, мм;

глубина коллектора, м;

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

шт.

Ширину решетки определяем по формуле (2.6):

(2.6)

где ширина стержней решетки, обычно принимается 8 мм.

м.

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

, (2.7)

где число решеток. м.

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

, (2.8)

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

Перепад давления сточной воды на решётке определяем по формуле

, (2.9)

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

плотность сточной воды, кг/м3;

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

Па.

2.3 Горизонтальная песколовка

2.3.1 Описание горизонтальной песколовки

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

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

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

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



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

Рисунок 2.2 Горизонтальная песколовка с прямолинейным движением воды

2.3.2 Расчет горизонтальной песколовки

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

м3/с.

Так как на очистные сооружения поступление стоков неравномерно, общий коэффициент неравномерности , определяем максимальный секундный расход сточных вод по формуле (2.10):

, (2.10)

 м3/с.

Длину песколовки рассчитываем по формуле (2.11):

(2.11)

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

глубина проточной части песколовки, принимаемая м;

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

гидравлическая крупность частиц песка, мм/с. При мм мм/с ( приложение А, таблица А.1); диаметр частиц песка, мм.

Принимаем м и находим длину песколовки:

м.

Определяем необходимую площадь зеркала воды песколовки по формуле:

(2.12)

м2.

Общую ширину песколовки вычисляем по формуле (2.13):

(2.13)

м.

Принимаем два отделения, тогда ширину одного отделения определяем по формуле:

(2.14)

где число отделений песколовки.

м.

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

(2.15)

где число суток между двумя чистками.

Во избежание загнивания органической части осадка принимаем сут, тогда

м3.

2.4 Горизонтальный отстойник

2.4.1 Описание горизонтального отстойника

Горизонтальный отстойник -- резервуар прямоугольной формы глубиной в несколько метров (3--4 м). В нем вода движется с очень низкой скоростью (2--4 мм/с) к отверстию, расположенному в противоположном конце. Для улучшения распределения воды по всему объему отстойника после входного отверстия по всей ширине устанавливаются водосливные или дырчатые перегородки. Дно горизонтального отстойника имеет наклон в сторону входной части, где находится приямок для сбора осадка. Обычно отстойник разбивают на ряд параллельных коридоров шириной до 6 м. Горизонтальные отстойники периодически очищают от осадка струей воды из брандспойта (на время очистки отстойник выводят из режима работы) или при помощи скребков (рисунок 2.3).

В горизонтальном отстойнике на взвешенную частицу действуют две взаимно перпендикулярные силы: тяжести (и), перемещающая частицу вертикально вниз, и движения (у), которая тянет частицу в горизонтальном направлении. Вследствие этого частица движется по равнодействующей и в зависимости от соотношения сил опускается на дно или выносится течением из отстойника.

1 - водоподводящий лоток; 2 - привод скребкового механизма; 3 - скребковый механизм; 4 - водоотводящий лоток; 5 - отвод осадка

Рисунок 2.3 Горизонтальный отстойник

2.4.2 Расчет первичного горизонтального отстойника

Длина отстойника:

, (2.16)

где - расчетная горизонтальная скорость потока, принимаем 0,2мм/с(приложение А, таблица А3).

- расчетная глубина отстойной части, принимаем 3м

-гидравлическая крупность частиц. Принимаем равное 40,7мм/с (приложение А, таблица А1)

Основные параметры горизонтальных первичных отстойников:

Ширина -6 м

Глубина 4,4 м

Расчетный объем -690 м3

Площадь сечения отводящего потока с зубчатым водосливом 450х600

Нагрузка на водослив 5,4

Объем илового приемника 17 м3

Принимаем 3 первичных отстойника, расположенных параллельно.

2.4.3 Расчет дозы коагулянта

Для повышения эффективности работы отстойника добавляем коагулянт - сульфат алюминия. Расчет дозы коагулянта ведется по уравнению:

55,6 341,8

(2.17) 0,5 0,5 х

2.5 Аэротенк

2.5.1 Описание аэротенка

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

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

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

Противоточный аэротенк, разработанный ВНИИводгео, представляет собой комбинированное сооружение,в котором создается длительный контакт иловой смеси с пузырьками воздуха в условиях противотока воздуха движению воды, что обеспечивает высокую эффективность использования кислорода. В противоточных аэротенках расход воздуха может быть существенно снижен по сравнению с типовыми решениями аэротенков. Противоточный аэротенк (рисунок 2.4) состоит из трех зон: аэрации,эрлифтиой циркуляции и отстаивания Зона эрлифтиой циркуляции отделена от зоны аэрации полупогруженной перегородкой и снабжена решеткой из дырчатых труб.

Зона отстаивания расположенав центральной части зоны аэрациии отделена от нес перегородками,которые имеют циркуляционные щели и впускные окна с козырьками, закрепленными шарнирно на эластичных резиновых подвесках, с помощью которых регулируется сечение впускных окон.

Зона аэрации оборудована мелкопористыми пневматическими аэраторами, расположенными в ее нижней части, и струенаправляющими лопатками с винтовыми креплениями, обеспечивающими равномерное распределение сточной воды по ширине зоны. Винтовые крепления позволяют регулировать глубину погружения лопаток.

Сточная вода полается в верхнюю часть зоны аэкуляции между зоной аэрации и зоной эрлифтиой циркуляции, возникающей в результате действия эрлифта Нисходящее движение жидкости и восходящее движение воздуха создают противоток, обеспечивающий длительный контакт иловой смеси с пузырьками воздуха.

Иловая смесь через впускные окна непрерывно поступает в отстойную зону, где она разделяется. Иловая смесь уплотняется и частично через циркуляционные щели возвращается в зону аэрации, частично выводится из сооружения в виде избыточного ила.



1-- зона аэрации; 2 -- зона эрлифтом циркуляции. 3 -- впускные окна, 4 -- козырьки. 5 --полулогруженная перегородка, 6 - струенаправляюшие лопасти. 7 -- перегоролки; 8 -- зона отстаивания. 9 -- водосбросный лоток, 10-- воронки, 11 -- винтовые крепления, 12 -- иловые эрлифты, 13 -- циркуляционные щели, 14 -- решетки из дырчатых труб, 15 --мелкопористые пневматические аэраторы

Рисунок 2 Схема противоточного аэротэнка

2.5.2 Расчет аэротенка

Объем эрлифтиой зоны рассчитывают исходя из скорости восходящего потока, равной 0,1 м/с. Глубину аэротенка рекомендуется принимать в размере 5 м.

Площадь зоны отстаивания определяют с учетом гидравлической
нагрузки q, м3/(м2 ч):

(2.18)

где -- коэффициент использования объема: для приведенной конструкции встроенного отстойника 0,7;

Н0 -- рабочая глубина встроенного отстойника, равная 3 м;

J -- иловый индекс, л/г, зависящий от р, принимается по экспериментальным данным в зависимости от характера сточных вод;

а -- концентрация ила в иловой смеси, г/л;

а0 -- концентрация ила в осветленной воде, г/л; при полной биологической очистке ов = 0,015 г/л.

м3/(м2 ч):

Площадь зоны отстаивания должна составлять треть общей площади аэротенка, соответственно и ширина зоны отстаивания составит треть общей ширины аэротенка[5].

Количество воздуха, необходимое для подачи в противоточный аэротенк, определяют следующим образом. Интенсивность аэрации, создаваемая эрлифтом, должна обеспечить циркуляцию иловой смеси в условиях противотока и поступление достаточного количества кислорода для процесса биохимического окисления. Циркуляция иловой смеси должна преодолеть гидравлическое сопротивление ряда элементов конструкции аэротенка (перелив через перегородки, повороты и расширение потока,
прохождение через распределительную решетку и тл.) и подпор, создаваемый противоточной аэрацией.

Доля воздуха, подаваемого эрлифтами, составляет 0,31 общего расхода воздуха, подаваемого на аэрацию

Необходимо проверить подпор, создаваемый противоточной аэрацией,

Если полученное значение не совпадает с ранее принятым 0,2 м, следует произвести поправочный расчет.

Общий расход воздуха , составит:

Чертеж представлен на листе 3.

2.6 Вторичный горизонтальный отстойник

2.6.1 Описание вторичного горизонтального отстойника

Вторичные отстойники устанавливают после биофильтров для задержания нерастворенных (взвешенных) веществ (представляющих собой частицы отмершей биологической пленки) и после аэротенков для отделения активного ила от очищенных сточных вод. В качестве вторичных отстойников применяют горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники[6].

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

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

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

Конструктивно вторичные отстойники могут быть выполнены как и первичные.

2.6.2 Расчет вторичного горизонтального отстойника

Производительность II потока м3/сут.

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

м3/с.

Эффективность очистки от взвешенных веществ в горизонтальном отстойнике составляет 70%. Концентрация взвешенных веществ в сточной воде составляет с0 = 112 мг/л.

Общий коэффициент неравномерности Кобщ= 1,5, тогда максимальный секундный расход СВ определяем по формуле:

. (2.25)

м3/c.

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

(2.26)

м. Принимаем В = 8 м.

Уточняем скорость движения воды в отстойнике:

(2.27)

м/с = 5,01 мм/с.

Гидравлическую крупность частиц взвеси определяем по формуле:

где К = 0,5; при t = 20°C б = 1 (см. приложение, табл. 2); t = 1800 с; при v = 5 мм/с w = 0 мм/с (см. приложение, табл. 4).

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

мм/с.

Длину отстойника найдем по формуле:

(2.29)

м.

Принимаем L = 43 м.

Найдем общий объем проточной (рабочей) части сооружения:

(2.30)

м3.

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

, (2.31)

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

- глубина проточной части отстойника.

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

м3/м2·ч.

2.6.3 Расчет дозы коагулянта

Для повышения эффективности работы отстойника добавляем коагулянт - сульфат алюминия. Расчет дозы коагулянта ведется по уравнению (2.17)

55,6 341,8

0,5 0,2 х

2.7 Барабанные сетки

Барабанные сетки типа БСБ(с бактерицидными лампами) рекомендуется применять на станциях аэрации вместо первичных отстойников для механической очистки бытовых сточных вод дтя задержания грубодисперсных примесей при содержании взвешенных веществ в исходной воде не более 250 мг/л. Содержание взвешенных веществ в этом случае снижается на 20--25 %. При этом необходимо соблюдать следующее требование: в воде не должно быть вязких веществ (смол, битума, масел и др.), затрудняющих промывку сетки[7].

Основная часть установки барабанной сетки (рисунок 2.5)-- барабан сварной конструкции, на поверхности которого смонтированы фильтрующие элементы. Барабан приводится во вращение приводом, состоящим из электродвигателя и редуктора.

1, 9-- канал профильтрованной и исходной воды; 2 -- электропривод для вращения барабана; 3 -- промывное устройство4 -воронки для сбора промывной воды; 5 -- фильтрующие элементы барабана. 6 -- ограждение из оргстекла; 7 -- камера; 8 -- окна отвода фильтрата;10 -- отвод промывной воды; 11 -- опорожнение 12 -- осевой трубопровод барабана; 13 -- передаточный механизм; 14 -- ввод исходной воды во внутрь барабана

Рисунок 2.5 Схема работы барабанных сеток

Осью вращения барабана служит труба, являющаяся одновременно коллектором для отвода промывной воды, которая собирается воронками, расположенными внутри барабана. Очищаемая вода поступает внутрь установки через открытую торцевую стенку барабана параллельно его оси и выходит радиально, фильтруясь через сетку. Обработанная вода из камеры установки через водослив подастся в канал, отводящий воду на последующие сооружения. Примеси выделяются как вследствие их механического отцеживания в сетчатом полотне, так и вследствие задержания их в слое образующегося на сетке осадка. Сетки промываются струями воды из пластинчатых разбрызгивателей, расположенных над сеткой. Основные технические характеристики барабанных сеток типа БСБ даны в таблице 2.1. Сетчатые элементы выполняют из двух сеток; поддерживающей и рабочей.

Таблица 2.1 Основные технические характеристики барабанных сеток типа БСБ

Типоразмер	Производительность, тыс. м3/ч (в числителе), тыс м3/сут (в знаменателе)	Число поясов барабана	Площадь фильтрования м2	Скорость вращения барабана об/мин	Мощность эл-двигателя кВт	Мощность бактерицидных ламп кВт	масса	Длина, ширина, высота, мм
1.5 х 1,9	0.35 8.4	2	3.75	2.6	2,2	1.8	2,2	3620.1850, 2750
1.5 х 2.8	0.55 13.2	3	5.6	2.6	2,2	2.4	2.57	4525. 1850. 2750
1,5 х 3.7	0.75 18		7.5	2.6	2.2	3	2,86	5450;1850; 2750
Зх 2.8	1.25 30	3	13	1.7	3	2.4	3.1	4S45.3156. 4240
3X3.7	1.65 39.6	4	17,5	1.7	3	3	3.4	5460.3156; 4240
3 X 4.6	2.1 50.5	5	22	1.7	3	3.6	3.8	6375;3156; 4240

По производительности выбираем БСБ 3х3,7. Количество 3 шт. Чертеж представлен на листе 4.

2.8 Открытый скорый песчаный фильтр

2.8.1 Описание открытого скорого песчаного фильтра

Песчаные фильтры получили широкое распространение при фильтровании воды. Их используют для осветления мутной и цветной воды после коагулирования и отстаивания, при реагентном умягчении, обезжелезивании и в некоторых других случаях.

В фильтрах с нисходящим потоком дренаж защищен от попадания неочищенных вод.

Загрузку фильтра с нисходящим потоком принимаем однослойной. В качестве фильтрующего материала используем кварцевый песок.

Осветляемая вода по трубопроводу 1 поступает в карман 2 фильтра и далее через желоба 3 заполняет фильтр. Профильтровавшаяся через песок и поддерживающие слои вода собирается дырчатыми ответвлениями 4 в коллектор 5 и далее по трубопроводу 6 отводится в общий трубопровод фильтрованной воды[8].

Для сбора первого фильтрата и служит трубопровод 7.

Схема открытого скорого песчаного фильтра представлена на рисунке 2.6.

Регенерация загрузки однослойных фильтров зависит от состава очищаемых сточных вод и материала загрузки. Промывку осуществляем фильтратом. При промывке фильтра промывная вода подается по трубопроводу 8 (при закрытых задвижках на трубопроводах 1,6 и 7) и проделывает путь, обратный тому, который она проходит при фильтровании.

Интенсивность водяной промывки 15 л/(с*м2), продолжительность промывки 5,5 мин.



1 - карман; 2 - трубопровод подачи воды; 3 - желоба; 4 - дырчатые осветлители; 5 - коллектор; 6 - трубопровод отвода промывной воды; 7 - трубопровод отвода очищенной воды; 8 - трубопровод подвода промывной воды;

Рисунок 2.6 Схема открытого скорого песчаного фильтра

Фильтр загрязняется значительно быстро. Фильтр промывают 2 раза в сутки профильтрованной водой под необходимым напором. Расход промывной воды составляет до 1,5-2% от количества очищаемой воды [1].

2.8.2 Расчет открытого скорого песчаного фильтра

Средний расход Q = 165000м3/сут.

Средний секундный расход на очистную станцию составит

(2.32)

 м3/с

Общий коэффициент неравномерности Кобщ. = 1,5

Проектируем однослойный песчаный фильтр с нисходящим потоком воды. Принимаем скорость фильтрования vф =8м/ч; n = 2 - количество промывок каждого фильтра в сутки; W =15 л/с*м2 - интенсивность промывки; продолжительность первоначального взрыхления верхнего слоя загрузки t1 =0,08ч; W3 =18 л/см2 -продолжительностью водяной промывки фильтра t 2 = 0,17ч; пусть t 3 = 0,33ч - продолжительность простоя фильтра из-за промывки (по СНиПу 2.04.02-84);

Т = 24ч - продолжительность работы станции в течение суток; W2 = 0, т.к. водовоздушная промывка отсутствует.

Суммарную площадь фильтров вычислим по формуле:

(2.33)

.

Количество фильтров определяют по эмпирической формуле:

(2.34)

Площадь одного фильтра:

 (2.35)

Тогда размер его в плане 6,9 * 9,0 м.

Принимаем количество фильтров, находящихся на ремонте, Nр=1. Тогда скорость фильтрования воды при форсированном режиме:

(2.36)

Эта скорость не превышает скорости, допускаемой на форсированном режиме работы фильтров (СНиП 2.04.02-84).

Далее рассчитаем распределительную систему фильтра. Тогда количество промывной воды, необходимой для одного фильтра:

, (2.37)

Диаметр коллектора распределительной системы находят по скорости входа промывной воды d кол. = 600 мм. При расходе 623 л/с, Vкол.=1,1м/сек.

Принимаем расстояние между ответвлениями распределительной системы

m = 0,3м.

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление, будет равна (при наружном диаметре коллектора d кол. = 620 мм):

м2.

Расход промывной воды, поступающий через одно ответвление, будет равен:

, (2.38)

Диаметр труб ответвлений принимаем 200 мм. Скорость входа воды в ответвление V =2 м/с.

Для обеспечения 95%-ной равномерности промывки фильтра, подача промывной воды должна производиться под напором в начале распределительной системы.

(2.39)

где ho = 2 м -высота загрузки фильтра песком.

Расход промывной воды, вытекающей через отверстия в распределительной системе, определяют по формуле:

, (2.40)

где - коэффициент расхода (м=0,62);

fo - общая площадь отверстий.

Из этой формулы определим общую площадь отверстий:

. (2.41)

При диаметре отверстийn dотв. = 160 мм, fо = 2,01 см2 общее количество отверстий:

, (2.42)

Общее количество ответвлений на каждом фильтре (7,8/0,3)*2=30. Количество отверстий, приходящееся на каждое ответвление 46/30 =1,52 шт.

При длине каждого ответвления lотв.= (5,9 - dкол)/2 = (5,9 - 0,62)/2 = 2,63 м и расположении отверстий в два ряда в шахматном порядке, расстояние между отверстиями lо = lотв /6 =2/6= 0,3 м.

Произведём расчёт сборных отводных желобов фильтра. Принимаем два желоба с треугольным основанием. Расход промывной воды, приходящейся на один желоб:

, (2.43)

л/с.

Примем ширину желоба 0,5 м.

Площадь поперечного сечения желоба в месте его примыкания к сборному каналу определяют по формуле Д. М. Минца:

, (2.44)

.

Расстояние между желобами составит 3,0 м.

Высота прямоугольной части желоба (рабочая) равна:

(2.45)

Полезная высота желоба составит:

(2.46)

Высота треугольной части желоба без учета толщины стенки: H2 = 0,251 м.

Высота с учетом толщины стенки:

НК = Н + 0,08 (2.47)

НК = 0,625 + 0,08= 0,705 м.

Минимальное превышение кромки желоба над уровнем воды в желобе 0,04 м.

Высота кромки желоба над уровнем загрузки составляет 0,775 м.

Расстояние между низом желоба и верхом загрузки составляет 0,09 м.

Днищу желоба придается уклон 0,01 по ходу движения промывной воды.

Чертеж представлен на листе 5.

2.9 Контактный резервуар

Контактные резервуары предназначены для обеспечения контакта хлора со сточной водой в течение 30 мин при максимальном ее притоке. Эти резервуары проектируются как первичные отстойники без скребков. [1]

Контактные резервуары оборудуются мешалками и рассчитываются на 10 - 20-минутный приток сточной воды. Шламовые отстойники принимаются на время отстаивания не менее часа. Отстойники могут быть вертикальными или горизонтальными.

Контактные резервуары, рассчитанные на 30-минутное пребывание сточных вод, могут выполняться сборными из железобетонных колец диаметром до 2 м или монолитными из бетона. При длинных линиях сброса сточных вод, в которых они протекают до водоема за время более 30 мин, контактные резервуары не сооружаются.

Контактный резервуар устраивается в виде прямоугольной емкости, разделенной на секции, состоящие из ряда последовательно соединенных коридоров.

Контактные резервуары должны устраиваться железобетонными с кислотоупорной изоляцией внутренних поверхностей [9].

Контактные резервуары устраиваются с направляющими перего-зодками и объемом 30-минутному расходу воды. При аэрирова-ши воды в градирнях устройство контактных резервуаров не обязательно; можно ограничиться поддоном с объемом, равным 15 - 20-шшутному расходу воды. Контактные фильтры устраиваются открытыми чли закрытыми подобно осветлительным. Промывка - водо-воздушная с интенсивностью 25 л / сек м2 для воздуха и 20 л / сек м2 для воды. [6]

Контактные резервуары устраиваются с направляющими перегородками и объемом 30-минутного расхода воды.

2.10 Смеситель

2.10.1 Описание механического смесителя турбинного типа

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

Наиболее перспективными для станций малой и средней производительности (до 50 тыс. м3/сут) являются механические смесители с дисковыми турбинами открытого типа и автономным подводом реагентной смеси под лопасти турбины (рисунок 2.7).

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

Рисунок 2.7 Механический смеситель турбинного типа

Общий объем механических смесителей определяют исходя из расхода хлорной воды и требуемой продолжительности хлорирования. Ориентировочно время контакта 30 минут[7].

Рассчитанные сооружения обладают оптимальными размерами.

3. Блок обработки осадка

3.1 Обработка осадка

При очистке сточных вод в значительном количестве скапливается осадок, задерживаемый на решетках, в песколовках, в первичных и вторичных отстойниках. Отбросы, задерживаемые на решетках отправляются на дробилку и возвращаются в общий поток воды перед решетками

Осадок с песколовок, направляется на гидроциклон и песковые площадки.

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.

Принцип действия гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы в вращающемся потоке жидкости. Величина скорости сепарирования частицы в центробежном поле гидроциклона может превышать скорость осаждения эквивалентных частиц в поле гравитации в сотни раз.

Песковые площадки представляют собой спланированные участки земли с высоким коэффициентом фильтрации (пески, супеси, пески с галькой и др.), огражденные валиками высотой до 2 м, куда поступает осадок. Воду с площадки дренируют дренажными перфорированными керамическими, асбестоцементными или полиэтиленовыми трубами, отводят в сборный резервуар. Обезвоженный песок перед дальнейшим использованием сортируют на классификаторе.

Осадок из первичных и вторичных отстойников накапливается в емкости сбора осадка, а затем направляется на уплотнение, представляющий собой вертикальный отстойник, и далее обезвоживается в вакуум фильтре аппарате.

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

3.2 Дробилка

Двухроторная дробилка одноступенчатаго дробления (рис. 6.1) имеет высокую производительность. Исходный материал поступает равномерно на оба ротора, которые работают самостоятельно в одном корпусе. Измельченный материал отводится через нижний трубопровод.

Рисунок 3.1 Двухроторная дробилка одноступенчатого дробления

3.3 Уплотнитель

Для дополнительного снижения влажности осадка его уплотняют. На уплотнение поступаю осадки с первичного и вторичного отстойников[3]. Осадок уплотняют в гравитационном уплотнителе. В этом качестве используют вертикальный отстойник (рисунок 3.2)

1-цилиндрическая часть; 2 - центральная труба, 3 - желоб, 4 - коническая часть

Рисунок 3.2 Уплотнитель

Отстоявшаяся вода переливается через круговой водослив в сборный лоток и отводится из отстойника.

3.4 Гидроциклон

Внутренняя полость рамы - резервуар - разделена перегородкой на два отсека, один отсек со шламовым насосом соединён с желобной системой, а на втором отсеке имеется шибер для удаления через люк шлама.

Гидроциклон ( рисунок 3.3) состоит из стального цилиндрического корпуса 1 с тангенциальным патрубком, к которому крепится резиновое сопло и подсоединяется подающая труба.



1-стального цилиндрического корпуса 2-патрубок 3-резиновый конус, 4-песковая насадка, 5-сливная насадка

Рисунок 3.3 Гидроциклон

Внутри корпуса вставлен и закреплён цельнолитой полый резиновый конус 3, к нижней части которого присоединена сменная песковая насадка 4. В верхней крышке корпуса на фланце установлена сливная насадка 5 с патрубком 2, служащим для присоединения отводов в коллектор, по которому выходит очищенный раствор.

Принцип работы гидроциклона следующий. Водонасыщенный песок подаётся насосом по тангенциальному патрубку в гидроциклон; под влиянием центробежных сил более тяжёлые частицы отбрасываются в периферию корпуса гидроциклона; по конусу опускаются вниз и через насадку сливаются наружу. Вода концентрируется в центральной части гидроциклона и через патрубок в верхней части сливается в ёмкость циркуляционной системы. Для повышения частоты вращения раствора в гидроциклоне сопло тангенциального патрубка сужено.

Пропускная способность гидроциклонного пескоотделителя ПГ-50 - до 45 л/с при рабочем давлении перед гидроциклоном 0,2-0,3 МПа.

3.5 Песковые площадки

Песковые площадки используются для обезвоживания песка, который задерживается в песколовках. Устраивают песковые площадки с ограждающими земляными валиками высотой 1--2 м. Песок напускают слоем толщиной до 5 л в год ( подсушенный песок периодически вывозят). Размеры Песковых площадок зависят от напуска песка. В зависимости от местных условий применяют накопители со слоем напуска толщиной до 3 м в год. Воду удаляют с площадки через водосливы с переменной отметкой порога и перекачивают в канал перед песколовками или направляют в резервуар местной насосной станции перед очистными сооружениями. При устройстве специального дренажа площадок дренажную воду отводят вместе с дренажной водой иловых площадок в лоток перед хлораторной.

3.6 Вакуум-фильтр-аппарат

Вакуум-фильтр-аппарат для разделения суспензий, то есть жидкостей, содержащих твёрдые частицы во взвешенном состоянии. Разделение происходит в результате разности давлений, создаваемой вакуум-насосом, над фильтрующей перегородкой и под ней[9]. Вакуум-фильтр непрерывного действия (рисунок 3.4) представляет собой горизонтальный вращающийся барабан, который изнутри разделён радиальными герметичными перегородками на отдельные ячейки, соединённые трубками с распределительной головкой. По мере вращения барабана в ячейках создаётся вакуум или избыточное давление. При вращении барабан проходит зону фильтрации, где жидкость засасывается в барабан, а твёрдые частицы оседают на фильтрующей ткани. После промывания осадка водой барабан входит в зону сушки, где через осадок просасывается воздух, затем в зону удаления осадка. Здесь изнутри барабана подаётся сжатый воздух, а осадок с поверхности барабана срезается ножом. М

1-барабан; 2-перегородки; 3-распределительная головка; 4- корыто; 5- нож для срезания осадка; 6- распределитель воды для промывания осадка; 7, 8-трубы для откачки соответственно отфильтрованной жидкости и промывной воды; 9-труба для подачи сжатого воздуха

Рисунок 3.4 Барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия

4. Основные положения компоновки здания решеток

В курсовом проекте разработана компоновка открытых скорых песчаных фильтров в здании. Фильтры находятся в железобетонном здании, размером 102Ч60 м. Внутри здания имеются следующие помещения:

- помещение фильтров, размером 66Ч60 м. В нем расположено 15 фильтров. Помещение фильтров оборудовано насосами для перекачки осадка и лестницей для удобства обслуживания решеток.

- санузел для персонала, душевые кабинки и раздевалка;

-проходная;

-коридор;

-спуск в подвал;

-лаборатория;

-мастерская;

-диспетчерская;

-кабинет начальника станции;

Расстояние между соседними сооружениями минимальны и сохраняют удобство эксплуатации. Оборудование и арматура легко доступны для ремонта и обслуживания. К зданию предусматриваем подъезд грузового автотранспорта.

Заключение

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

После анализа технологической схемы можно выявить ее достоинства и недостатки.

Недостатки:

большое количество крупногабаритных сооружений, следовательно, немаленькие площади. Но все это объясняется высокой концентрацией загрязнений в сточной воде и необходимость очистки от них. в данной схеме присутствуют дорогостоящие процессы очистки сточных вод (озонирование), требуются большие затраты на электроэнергию.

Достоинства:

вся вода после очистки соответствует нормам ПДК;

высокий уровень автоматизации очистных сооружений;

простота оборудования и его эксплуатации;

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

Литература

1. Альперт Л.З. Основы проектирования хиимческих установок. М.:Высшая школа, 1989. 151с

2. Дытнерский Ю.И Процессы и аппараты химической технологии. М.:Высшая школа, 1995. 151с

3.Родионов Л.И. Техника защиты окружающей среды. М.: Химия, 1989,511 с.

4. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник Том 2. М., 2003. 484 с.

5.Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокуллиты в процессах очистки воды: Свойства. Получение. Применение. П.: Химия, 1987. 208 с.

6. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - М.: Феникс, 2001. 576 с.

7.Проскуряков В.П., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. Л., «Химия», 1977, 463 с.

8. Акимов Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология. Природа - Человек - Техника. М.: Экономика, 2007. - 510 с.

9. Белов С.В., Барбинов Ф.А., Козбяков А.Ф. и др. Охрана окружающей среды. М.: Высшая школа, 1991. 319 с.

10. Гарин В.М., Кленова И.А., Колесников В.И. Экология для технических вузов. - М.: Феникс, 2003. - 384 с.

Приложение А

Таблица А.1 Гидравлическая крупность песка в зависимости от размера частиц

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

Таблица А.2 Значения коэффициента б

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

Таблица А3 Эффективность выпадения взвешенных веществ из бытовых СВ в первичных отстойниках

Эффективность Выпадения взвесей,%	Скорость выпадения взвесей, мм/с. При начальной концентрации, мг/л
	150	200	250	300 и более
30	1,3	1,8	2,25	3,2
35	0,9	1,3	1,6	2,1
40	0,6	0,9	1,05	1,4
45	0,4	0,6	0,75	0,95
50	0,25	0,35	0,45	0,6
55	0,15	0,2	0,25	0,4
60	0,05	0,1	0,15	0,2

Размещено на Allbest.ru

...