Реферат: Водоотведение и очистка сточных вод города Московской области

Песколовки имеют следующее оборудование: механизм для перемещения осадка в бункер, гидроэлеватор для удаления осадка из песколовки и транспорта его к месту обезвоживания или другой обработки.

  Длину песколовки вычисляют по формуле

  Ls = ,

   где Ks – коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и

               других факторов на работу песколовок, принимаемый по

               табл.27 /1/, Кs = 1,7;

        Hs – расчетная глубина песколовки, Нs = 0,5м;

        Vs  –скорость движения сточных вод, принимаемая по табл.28/1/,

              Vs = 0,3м/с;

        U0 – гидравлическая крупность песка, принимаемая в

              зависимости  от требуемого диаметра задерживаемых частиц

              песка, U0 = 18,7мм/с;

Ls =  = 13,6м

Принимаем длину песколовки Ls = 14м.

Ширину песколовки определяем по формуле      

Bs = ,

где n – число отделений песколовки, n = 2;

      q – максимальный расход сточных вод, q = 0,347м3/с;

Bs =  = 1,16м

Принимаем Bs = 1,2м.

Проверим время пребывания сточной воды в песколовке

t =  =  = 47с.

Время пребывания сточной жидкости в песколовке должно находиться в пределах 30 – 60с.

Объем осадочной части песколовки определяется по формуле

Woc = ,

где  Т – число суток между двумя чистками, Т = 1сут;

       р – норма осаждения песка на одного человека, р=0,02л/сут чел;

       N – приведеное число жителей по взвешенным веществам,

             N = 71147чел;

Wос =  = 1,42м3

Так как количество осадка более 0,5 м3/сут, то удаление осадка происходит при помощи гидроэлеватора.

 Первичные отстойники располагаются в технологической схеме непосредственно за песколовками  и предназначаются для выделения взвешенных веществ из сточной воды, что при достигаемом эффекте осветления 40-60% приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20-40% исходного значения.

Во избежание повышенного прироста избыточного активного ила в аэротенках остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-150 мг / л.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные продольными перегородками на несколько отделений, в которых поток осветляемой воды, распределяемый по ширине сооружения с помощью лотка с впускными отверстиями, движется горизонтально в направлении водослива сборного канала, расположенного с противоположного торца отстойника.

Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе в сооружение иловые приямки, откуда под  гидростатическим напором выгружается в самотечный трубопровод с последующим его отводом на перекачивающую насосную станцию. Всплывающие нефтемасляные и  жировые вещества собираются в конце сооружений в жиросборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку.

Достоинствами горизонтальных отстойников являются их относительно высокий коэффициент использования объема и достигаемый эффект осветления воды по взвешенным веществам – 50- 60%; возможность их компактного расположения и блокирования с аэротенками.

              Расчет горизонтального отстойника

Расчет состоит в определении размеров рабочей части отстойника

Расчет производим по необходимому эффекту осветления:

Э = ,

где Ссмвв – содержание взвешенных веществ в сточных водах,    поступающих в отстойник, Ссмвв = 230мг,л;

        150 – содержание взвешенных веществ в сточной воде после

                  первичных отстойников, мг/л;

  Э = (230 – 150) 100%/230 = 35%

  Ширину отстойника определяем по формуле

  Bset =,

  где qmax – максимально секундный расход сточных вод,

                 qmax = 0,347м3/с;

         n – количество секций отстойника, n = 4шт;

         Hset – рабочая глубина отстойной части, Hset =2,5м;

             Vw – скорость рабочего потока, принимаем Vw = 0,006м/с;

Bset =  = 5,8м

Ширина рабочей части должна быть в пределах

Bset = 2Hset – 5Hset  = (5 – 12,5)м, (табл. 31 /1/).

Принимаем  Bset = 6м.

Уточним скорость потока:

Vw =  = = 0,0058м/с.

Скорость должна находиться в пределах 0,005 – 0,01м/с, (табл. 31 /1/).

Определяем длину отстойника по формуле

L = ,

где  Kset – коэффициент использования объема проточной части

                отстойника, Kset = 0,5 (табл. 31 /1/);

        Vtb – вертикальная турбулентная составляющая, определяемая

                в зависимости от скорости по табл. 32 /1/,  

                       Vtb=0,0000008м/с;

        U0 – гидравлическая крупность взвешенных частиц, м/с;

  Гидравлическая крупность определяется по формуле

  U0 = ,

  где tset –  продолжительность отстаивания, соответствующая                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           цилиндре в слое h1 = 0,5м; tset = 1155c (табл.30 /1/);

        n2 – показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в

               процессе осаждения, n2 = 0,17 (черт.2 /1/);

U0 = 1000 0,5 2,5/(1155(0,5 2,5/0,5)0,17 = 0,93мм/с.

L = 0,0058 2,5/(0,5(0,00093 – 0,0000008) = 33,4м.

Принимаем L = 33м.

8.2. Сооружения для биологической очистки сточных вод.

8.2.1. Аэротенки.

В процессе биологической очистки сточных вод в аэротенках растворенные органические вещества, а также неосаждающиеся тонкодиспергированные и коллоидные вещества переходят в активный ил, обусловливая прирост исходной биомассы. Вновь образованный активный ил отделяется от очищенной воды только вместе с исходным илом, количество которого в аэротенке поддерживается в определенных пределах, и, следовательно, увеличение биомассы за счет ее прироста в аэротенке должно сопровождаться выводом соответствующего количества биомассы из системы биологической очистки.

Расчет аэротенка

Принимаем:

·     дозу ила в аэротенке    ai=3г/л;

·     иловой индекс  Ii =80см3/г;

·     концентрацию растворенного кислорода  CО2 =2 мг/л.

Рассчитаем степень рециркуляции активного ила по формуле 52 /1/:

Ri= =  =032

БПКполн с учетом разбавления рециркулирующим расходом определяется по формуле 51(1):

Lmix = ==177,6 мг/л

где   Len -БПКполн поступающий в аэротенк сточной воды, Len =229,7 мг/л

        Lek - БПКполн очищенной воды. Lek =15 мг/л 

Продолжительность обработки сточной воды а аэротенке определяется    по формуле 56(1):

tat=   * =   * =1,6 ч          

Принимаем tat = 2 часа в соответствии с примечанием 2 к формуле 49/1/

Доза ила в регенераторе определяется по формуле 55/1/.

ar =  = = 7,7 г/л

Удельная скорость окисления определяется по формуле 49/1/ при дозе ила:

Р=  ==15,7 мг/г ч

где  Рmax -максимальная скорость окисления Рmax =85 мг/г ч

               (табл..40/1/)

       CO2 -концентрация растворенного кислорода CO2 =мг/л;

       Kl    -константа, характеризующая свойства органических

                загрязняющих веществ    Kl=33 мг/л (табл. 40/1/);

       K0    -константа, характеризующая влияние кислорода

                K0=0,625 мг/л (табл. 40/1/);

        j   -коэффициент ингибирования продуктами распада активного

               ила  j=0,07 л/г  (табл. 40/1/)

Продолжительность окисления загрязнений определяется по формуле 54 /1/:

t0=  =  =7,9 ч

Продолжительность регенерации определяется по формуле:

tч = t0 - tat

t0 с поправкой на температуру:

t0 =  t0=  * 7,9=8,5 ч.

Tч=8,5-2=6,5 ч

Расчетная продолжительность обработки вод

ta-r = tat (1+Ri)+tr Ri= 2(1+0,32)+6,5*0,32=4,72 час

Расчетный расход как среднечасовой приток за время обработки воды (7 час) в часы максимального расхода с 7 до 18 часов составляет:

Qср = 6,09+6,03+5,85+5,49+5,2+4,86+4,63=5,45% в сут

Расчетный расход qw =0,0545*20526,6=1118,7 м3/час

Объем аэротенка находим по формуле 58 /1/

Wat = tat  (1 +Ri) qw  = 2 (1 + 0,32)  1118,7 =2953,4   м3

Объем регенератора определяем по формуле 59 /1/

Wr  = tr  Ri  qw  =6,5   0,32  1118,7 = 2326,9  м3

Общий объем определяем по формуле:

 Wa-r = Wat + Wr = 2953,4 + 2326,9 = 5280,3 м3

Средняя доза ила в системе, аэротенк-регенератор:

 ai ср =   =   = 5,0 г/л

Нагрузка на 1г без зольного вещества ила по формуле 53 /1/:

qi =  =  = 312 м/ г сут

Объем аэротенка составит

Wa-r  = 2  * 4 ,5 *  4,4 *  2 *  67   =5306,4 м3

Фактическая продолжительность обработки воды:

 ta-r факт =   = =4,7 ч

Отношение  S lcor / Ba  = 2,67 /4,5 = 30

Удельный расход воздуха определяем по формуле;

qair =  ,

        где   qo -удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой  БПКполн,

              принимаемый при очистке до БПКполи = 15 мг/л равной ….qo= 1,1

               K1– коэффициент, учитывающий тип аэратора, для среднепузырчатой

                     аэрации  K1=0.75

               K2– коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов

                     ha = 4 м, K2= 2,52

              Kt– коэффициент, учитывающий температуру сточных вод,

                    которую определяют по формуле:

Kt =1+0,02 (Tw –20) = 1+0,02 (15-20) =0,9

где – Tw- среднемесячная температура воды за летний период,

         Tw =15°C

K3 – коэффициент качества воды, принимаемый для городских

       сточных вод  K3= 0,85

Ca -  растворимость кислорода воздуха в воде, определяемая по

       формуле.

Ca = (1+ ) CT = (1+   ) 10,2 = 12,2 мг/л,

             где ha – глубина погружения аэратора ha = 4 м

 CT  -растворимость кислорода в воде, в зависимости от температуры

       и атмосферного давления, CT= 10 мг/л

 Co – средняя концентрация кислорода в аэротенке,   Co = 2 мг/л.

qair =  = 24 м3/м3 очищаемой воды

Интенсивность аэрации:

I =   = = 18,2 м3/м2ч

Общий расход воздуха:

qair =  == 20785,2 м3/ч

8.2.2. Вторичные отстойники.

Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителеЙ и служат для выделения активного ила из биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Горизонтальные вторичные отстойники выполняются с шириной отделения 6 и 9 м, что позволяет их блокировать с типовыми аэротенками, сокращая при этом площадь, занимаемую очистными сооружениями. Для сгребания осевшего активного ила к иловому приямку в горизонтальных отстойниках используют скребковые механизмы цепного или тележечного типов.

Расчет вторичного отстойника

Максимально часовой расход сточных вод:

qmax =  =  =1283 м3 /ч,

         где Кобщ– коэффициент общей неравномерности, Кобщ= 1,5

Вторичные отстойники, устраиваемые после аэротенков, рекомендуется рассчитывать по нагрузке:

qssa= ==1,4 м3/м2 ч,

где–Kss -коэффициент использования объема зоны отстаивания,

             принимаемый для горизонтальных отстойников, Kss= 0,45.

       Ii - иловой индекс,  Ii = 71,2 см3/ч

      ai- концентрация активного ила в аэротенке, ai= 3 г/л.

      at – концентрация ила в осветленной воде, at.= 15 мг/л.

      Hget - глубина отстойника, принимаем  Hget.= 2,5 м

Площадь одной секции, при n= 4

F = == 229 м2

Ширину одной секции принимаем B = 6м.  При этом длина отстойника составит:

L= = 38 м

8.3.Сооружение глубокой доочистки.

Сточные воды после полной биологической очистки на очистных сооружениях имеют следующие показатели.

БПКполн = 15 мг/л, взвешенные вещества 15 мг/л.

Эти показатели не соответствуют «правилам охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами.  В связи с этим предусмотрена глубокая доочистка сточных вод на барабанных сетках и песчаных  фильтров.

Эффект очистки после барабанных сеток:

·     по БПКполн = 10%

·     по взвешенным веществам = 20%

Концентрация загрязнений:

БПКполн = 15*0,9= 13,5 мг/л

Взвешенные вещества = 15* 0,8= 12 мг/л

Эффект очистки после фильтров:

·     по БПКполн = 40%

·     по взвешенным  веществам = 50%

Концентрация загрязнений в сточных водах:

БПКполн = 13,5*0,6 = 8 мг/л

Взвешенные вещества = 12* 0,5 =6 мг/л.

Это вполне обеспечивает высокий эффект очистки сточных вод, т.к. необходимая степень очистки сточных вод с учетом их разбавления речной водой.

·     по БПКполн = 96%, допустимая концентрация LстБПК = 9,15 мг/л

·     по взвешенным веществам – 97,1%

·     предельное содержание взвешенных веществ в сточной воде m= 6,72 мг/л

8.3.1.Барабанные сетки

Барабанные сетки принимаем по среднечасовому расходу

 Qср.час= 1118,7 м3/ч

Принимаем 1 рабочую барабанную сетку типа БСБ Q=1050 м3/час, с типоразмером 1,5*3,7. Предусматриваем 1 резервную.

8.3.2.Фильтры

Песчаные фильтры открытые с нисходящим потоком  (однослойные мелкозернистый с подачей воды сверху вниз) и низким отводом промывной воды. Загрузка  - кварцевый песок.

Д = 1,5 : 1,7 мм,    h= 1,3 м

 Поддерживающие слои гравия:

d= 20 – 40 мм,    h= 250 мм

d= 10 – 20 мм,    h= 150 мм

d= 5-10  мм,       h= 50 мм

d= 2-5 мм,          h= 200 мм

В нижней зоне фильтра в гравийном слое располагается водная и воздушная распределительная системы из стальных дырчатых труб.

Суммарная площадь фильтров:

Fср = ,

где Q – производительность очистной станции, Q= 20528,6 м3/сут

       K- коэффициент общей неравномерности, К= 1,5

       Т - продолжительность работы станции в течении суток,  Т = 24 часа

       vф - скорость фильтрования, vф = 7 м/ч

       m – расход воды на промывку барабанных сеток  учитывает

             коэффициент, m  = 0,003

      W1 - интенсивность первоначального взрыхления верхнего слоя

           загрузки продолжительностью t1= 2 мин = 0,033ч,  

           W1= 18 л/(см2),

    W2 - интенсивность подачи воды с продолжительностью водо-воздушной

           промывки t2 = 8 мин = 0,13 ч;  W2= 3л/м3с

    W3 - интенсивность промывки продолжительностью t3 = 6 мин = 0,1

           часа, W2  = 6 л/см2

    tu- продолжительность простоя фильтра из-за промывки, tu = 0,33 ч.

    n – количество промывок, n=1.

Fср =  =193 м2

Число фильтров определяем по эмпирической формуле Д.М. Минца.

Nф = 0,5 = 0,5 = 6,9 шт.

Принимаем Nф= 7 шт.

Площадь одного фильтра

F = = = 27,5 м2

Размеры фильтра в плане 5,5*5 м

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

V = = = 8,2 м/с

Рассчитываем распределительную систему фильтров:

Количество промывной воды, необходимой для одного фильтра:

qпр =  F * W3 =27.5* 6 =165 л/с

Диаметр коллектора распределительной системы находим по скорости входа промывной воды  (рекомендуется Vкол= 1…1,2 м/с)Д = 400 мм,V = 1,13 м/с.

Принимаем расстояние между ответвлениями распределительной системы  m= 0,3 м.

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление, будет равна (при наружном диаметре коллектора d = 450 мм)

fотв= ( 5-0,45 ) * 0,3 = 1,4 м2

Расход промывной воды, поступающей через одно ответвление:

qотв= fотв * W3  =1,4 * 6 = 8,2 л/сек

Диаметр труб ответвлений принимаем 65 мм, vотв= 1,66 м/с (скорость входа воды в ответвление ).

Для обеспечения 95% (обеспеченности) равномерности промывки фильтра промывная вода должна подаваться под напором в начало распределительной системы.

Напор определяем по формуле:

Ho = 2,91*ho + 13,5   = =6,7 м,

где ho – высота загрузки фильтра песком,ho= 1,3 м.

Расход промывной воды, вытекающей через отверстие в распределительной системе:

qпр = m S¦о ,

где m – коэффициент расхода (для отверстий) m= 062;

      S¦о - общая площадь отверстий

S¦о = qпр / m = 0,165 /0,62 * = 0,02 м2

При dотв= 10 мм площадь одного отверстия ¦о= 0,78 см2

Общее количество отверстий.

n = S¦о /  ¦о  = 200/ 0,78 =256 шт.

Общее число ответвлений на каждом фильтре:

5,5 / 0,3= 18 штук

Число отверстий, приходящееся на каждое ответвление:

256/18= 14 шт.

При длине каждого ответвления Lотв=  5 – 0,45 = 4,55 м расстояние между отверстиями равно:

Lотв= = = 0,325 м

Произведем расчет сборных отводных желобов фильтра. Принимаем два желоба с треугольным основанием.

Расстояние между желобами – не более 2,2 м.

Расход промывной воды, приходящейся на один желоб:

qж = = =82,5 л /с= 0,082 м/с

Ширина желоба

B =K  ,

где  К – коэффициент для желоба с треугольным основанием, К = 2,1

              а - отношение высоты треугольной части желоба к половине его

                   ширины,  а= 1,0

B = 2,1  = 0,44 м

Высота треугольной части желоба равна:

X= 0,5 B=0,5 * 0,44 = 0,22  м;

Высота прямоугольной части желоба будет следующей:

h1=1,5X= 1,5 * 0,22 = 0,33 м.

С учетом толщины стенок б= 0,8 см,  строительные размеры желоба будут:

В = 44 + 1,6 = 45,6 см

H = 33 + 22 + 0,8 = 55,8 см.

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

¦ = 1,73 = 1,73   = 0,12 м2

Наименьшее превышение кромки желоба над уровнем воды в нем составит 8 см.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13