Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Очистка сточных вод.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО, ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО И ПРИРОДООХРАННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Факультет “Водоснабжение и Водоотведение”

Кафедра водоотведения

Специализация 2908.01 “Системы и сооружения водоснабжения и водоотведения”

Дисциплина “Водоотведение и очистка сточных вод”

Пояснительно-расчетная записка

к курсовому проекту

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Руководитель В.П.Саломеев

Студент факультета ВиВ-IV-1 дн.отд. Т.В. Гаева

Москва 2006 год

Содержание

Задание на проектирование………………………………………3
Введение…………………………………………………………...4
Общая часть……………………………………………………….6
Оценка состава поступающих сточных вод..…………………...6
Расчёт очистных сооружений…………………………………...10

Сооружения механической очистки……………..10
Сооружения биологической очистки……………16
Сооружения по дезинфекции сточных вод……...19
Сооружения доочистки сточных вод………..…...20
Сооружения по обработке осадка………………..20

6. Список литературы……………………………………………….25

2. Введение

В понятие «сточные воды» входят различные по происхождению, составу и физическим свойствам воды, которые использовались человеком для бытовых и технологических нужд. Сточные воды разнообразны по составу и, следовательно, по свойствам.

Различают три основные категории сточных вод в зависимости от их происхождения:

хозяйственно-бытовые
производственные
атмосферные

Хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в водоотводящую сеть от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания и лечебных учреждений. В составе таких вод различают фекальные сточные воды и хозяйственные, загрязненные различными хозяйственными отбросами, моющими средствами. Хозяйственно-бытовые сточные воды всегда содержат большое количество микроорганизмов, которые являются продуктами жизнедеятельности человека. Основная часть органических загрязнений таких вод представлена белками , жирами, углеводами и продуктами их разложения. Неорганические примеси составляют частицы кварцевого песка, глины, соли, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека. К последним относят фосфаты, гидрокарбонаты, аммонийные соли (продукт гидролиза мочевины). Из общей массы загрязнений бытовых сточных вод на долю органических веществ приходится 45-58%.

Производственные сточные воды образуются в результате технологических процессов. Качество СВ и концентрация загрязняющих веществ определяются следующими факторами: видом промышленного производства и исходного сырья, режимами технологических процессов. Пищевая промышленность (в данном курсовом проекте – мясокомбинат) дает загрязнения органическими примесями. Концентрация загрязнений СВ. различных предприятий неодинакова. Она колеблется в весьма широких пределах, в зависимости от расхода воды на единицу продукции, совершенства технологического процесса и производственного оборудования. Неравномерность притока сточных вод и их концентрации во всех случаях ухудшает работу очистных сооружений и усложняет эксплуатацию.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения осадков. К этой категории сточных вод относят талые воды, а также воды от поливки улиц. В атмосферных водах наблюдается высокая концентрация кварцевого песка, глинистых частиц, мусора и нефтепродуктов, смываемых с улиц города. Загрязнение территории промышленных предприятий приводит к появлению в ливневых водах примесей, характерных для данного производства. Отличительной особенностью ливневого стока является его эпизодичность и резко выраженная неравномерность по расходу и концентрациям загрязнений.

Состав сточных вод и их свойства оценивают по результатам санитарно-химического анализа, включающего наряду с санитарными химическими тестами целый ряд физических, физико-химических и санитарно-бактериологических определений.

Полный санитарно-химический анализ предполагает определение следующих показателей: температура, окраска, запах, прозрачность, величина рН, сухой остаток, полный остаток и потери при прокаливании, взвешенные вещества, оседающие вещества по объему и по массе, перманганатная окисляемость, химическая потребность в кислороде

(ХПК), биохимическая потребность в кислороде (БПК), азот (общий, аммонийный,

нитритный, нитратный), фосфаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы и другие токсичные элементы, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, растворенный кислород, микробное число, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), яйца гельминтов. Кроме перечисленных показателей, в число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может быть включено определение специфических примесей, поступающих в водоотводящую сеть населенных пунктов от промышленных предприятий.

Количество осадков, образующихся на очистных сооружениях (станции аэрации) составляют приблизительно 1,5-2,5% от расхода сточных вод. Осадки сточных вод – это примеси в твердой фазе, выделенные из воды в результате механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод или сочетания этих методов очистки. На московских станциях аэрации ежесуточно образуется около 30000 м3/сут осадков или 300 т сухого вещества.

В задачи обработки осадков входит максимальное сокращение их объема и обеспечение экологической и санитарной безопасности.

3. Общая часть

Самоочищающая способность водоема зависит от условий смешения и разбавления сточных вод водой водоемов. Для удовлетворения санитарных требований устанавливают предельно допустимый сброс (ПДС) лимитирующих веществ в целях ограничения поступления загрязнения в водоем со сточными водами.

Санитарная характеристика водоема составляется на основании санитарно-топографического обследования. При этом учитываются также санитарные условия водообеспечения населенных мест. На основании таких обследований составлены показатели качества воды источников водопользования. Они разделяются на три класса. По своему назначению водные источники делятся на:

хозяйственно-бытовые,

культурно-бытовые

рыбохозяйственные (воспроизводство ценных рыбных пород и для других рыбохозяйственных целей).

Уточнение категорий водоемов или их участков производится при участии органов санитарно-эпидемиологической службы и рыбохозяйственных организаций. Общие требования к составу и свойствам воды в водоемах и водотоках существующих категорий после выпуска в них сточных вод, подвергшихся необходимой очистке, приведены в таблице 2.

Допустимые изменения состава воды в водоемах и водотоках после выпуска в них очищенных сточных вод

таблица 2

Показатели состава и свойств воды в водоеме после выпуска СВ	Категории водопользования
	I		II	III
								1	2
Содержание взвешенных веществ	Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более, чем на:
	0,25 мг/л		0,75 мг/л		0,25 мг/л	0,75 мг/л
Наличие растворенного О2	Должно быть не менее

	4 мг/л				6 мг/л		4-6 мг/л
Биохимическая потребность в кислороде – БПКполн при температуре 20°С	Не должна превышать
	3 мг/л	6 мг/л			3-4 мг/л

3.1. Расчет необходимой степени их очистки.

Определение расходов сточных вод.

SQ = Qгор + Qпром – суммарное кол-во сточных вод, включающее городские и промышленные стоки.

Qгор = 68000 м3/сут – по заданию;

Qпром =18000 м3/сут – по заданию.

SQ = 68000 + 18000 = 86000 м3/сут

Qчасср=86000/24 = 3583 м3/ч

Qсекср = 86000/86400 = 0,995 м3/с = 995 л/с

По СниП 2.04.03-85 таб.2 принимаем в соответствии со средним расходом сточных вод 995 л/с общий коэффициент неравномерности притока сточных вод kgen = 1,47.

Тогда: qсекmax = 0,995*1,47 = 1,46 м3/с = 146 л/с

Qчасmax = 1,46 * 3600 = 5256 м3/ч - максимальный часовой расход.

Определение концентраций загрязнений в сточных водах, поступающих на очистные сооружения.

Определение концентраций бытовых сточных вод производится по формуле:

С = а*1000/q;

где С – концентрация загрязнений, мг/л;

а – норма загрязнений в сутки на одного жителя. Для неосветленной жидкости по СниП 2.04.03-85 таб. 25:

Показатель	Количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут
Взвешенные вещества	65
БПКполн неосветленной жидкости	75
БПКполн осветленной жидкости	40
Азот аммонийных солей N	8
Фосфаты Р2О5	3,3
В том числе от моющих веществ	1,6
Хлориды Сl	9
Поверхностно-активные вещества (ПАВ)	2,5

q = 300 л/сут – норма водоотведения на одного жителя в сутки

(см. задание).

Подставив все известные значения в выше приведенную формулу, получим:

БПК неосвполн = 75*1000/300 = 250 мг/л

ВзвВ = 65*1000/300 = 216,7 мг/л

Данные по промпредприятию:

концентрация загрязнений по БПК = 170 мг/л;
концентрация загрязнений по взвешенным веществам составляет 380 мг/л.

Определим концентрацию загрязнений в смеси бытовых и промышленных

сточных вод

СБПКпсмеси = SQi*Ci/SQi;

где Сi - концентрация загрязнений в каждом стоке;

qi - расход стока.

СБПКпсмеси = (68000*250 + 18000*170)/(68000+18000) = 233,3 мг/л,

СВВсмеси = (68000*216,7 + 18000*380)/(68000 + 18000) = 250,9 мг/л

В итоге мы получили, что на очистные сооружения поступают сточные воды, характеризующиеся:

БПКполн = 233,3 мг/л;
Взвешенные вещества = 250,9 мг/л.

Расчет разбавления сбрасываемых сточных вод водой водоема.

Для расчета разбавления в средних и больших реках наибольшее распространение получил метод Фролова-Родзиллера. Коэффициент смешения определяют по формуле:

а = (1-е-a ³ÖLф)/(1+Q/q*e-a ³ÖLф);

где Q = 7 м3/с – по заданию расход реки при 95% обеспеченности;

q = 0,995 м3/с - среднесекундный расход сточных вод;

Lф = 10 км – длина русла реки от места выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру;

a - коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения:

a = z*j ³ÖЕ/q

j = Lфарв/Lпр = 10/7 = 1,429 – коэффициент извилистости русла;

z = 1– для берегового выпуска коэффициент, учитывающий место расположения выпуска;

Е = Vср*Нср/200 = 0,35*1,5/200 = 0,0026 – коэффициент турбулентной диффузии;

Vср = 0,35 м/с – среднее значение скорости течения воды в реке на участке между выпуском и расчетным створом (см. задание);

Нср = 1,5 м – средняя глубина водоема на том же участке (см. задание).

a = 1*1,429* ³Ö0,0026/0,995 = 0,19

а = (1-2,71-0,19 ³Ö10000)/(1+(7/0,995)*2,71-0,19 ³Ö10000) = 0,983/1,119 = 0,878

В итоге мы получили коэффициент смешения - а = 0,878

Расчет необходимой степени очистки сточных вод.

Расчет необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам.

Предельно допустимое содержание взвешенных веществ в спускаемых в водоем сточных водах определяют по формуле:

m = P*(a*Q/q+1)+b;

где P = 0,75 для водоема второй категории допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод;

b = 12 мг/л – концентрация взвешенных веществ в воде водоема.

m = 0,75*(0,878*7/0,995+1)+12 = 17,36 мг/л.

Необходимая степень очистки по взвешенным веществам в %

Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПКполн

Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПКполн учитывает самоочищение сточных вод в водоеме за счет биохимических процессов, а также разбавление СВ водами водоема. Допустимую БПКполн сточной жидкости при выпуске ее в водоем определяют по формуле:

Lct = a*Q*(Lпд – Lp*10-Kp*t)/q*10-Kct*t + Lпд/10-Кст*t ;

где Lст – допустимая БПКполн при выпуске в водоем;

Кст = 0,16 сут-1 и Кр = 0,1 сут-1 – соответственно константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой;

t = Lф/Vср = 10000/86400*0,35 = 0,33 сут – продолжительность перемещения воды от места выпуска СВ до расчетного створа;

Lпд = 6 мг/л – предельно допустимая БПКполн смеси речной и сточной воды в расчетном створе;

Lр = 1,1 мг/л – БПКполн речной воды до места выпуска СВ ( по заданию).

Lст = 0,878*7*(6-1,1*10-0,1*0,33)/(0,995*10-0,16*0,33)+ 6/10-0,16*0,33 = 41,4 мг/л

Необходимая степень очистки по БПКполн

Расчет очистных сооружений.

Сооружения механической очистки.

Решетки.

Для улавливания из сточных вод крупных нерастворенных примесей применяют решетки, выполняемые из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Наиболее широкое распространение получили неподвижные решетки наклонного типа марки МГ и вертикальные решетки типа РМВ. Для удобства съема загрязнений часто решетки устанавливают под углом к горизонту 60-70º. Если количество улавливаемых загрязнений составляет 0,1 м3 в 1 сут и более, то очистка решеток должна быть механизирована.

Необходимую площадь решетки рассчитывают по скорости течения воды в прозорах. Принимаем в соответствии с нормативными документами скорость течения воды в прозорах равную 0,8-1,0 м/с (максимальная составляет 1,2 м/с), а скорость воды в канале перед решеткой 0,7-1,0 м/с.

Определение общего количества прозоров решетки.

n = q*k3 / b*h1*Vp;

q = 1,46 м3/с – максимальный расход сточных вод;

к3 = 1,05 – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями;

b = 0,016 – величина прозора решетки (принимаемая по СНиП 2.04.03-85)

Vр = 1,0 – средняя скорость в прозорах решетки.

Основные показатели механизированных решеток

таблица 3

марка

Пропускная способность, тыс. м3/сут

Площадь прохода решетки, м2

Число прозоров

Толщина стержней

Ширина канала в месте установки решетки, мм

Радиус поворота, мм

Номинальные размеры канала, мм

В*Н

МГ-5Т

МГ-6Т

МГ-7Т

МГ-8Т

МГ-9Т

МГ-10Т

МГ-12Т

РМУ-1

РМУ-2

РМУ-3

РМУ-4

РМУ-5

РМУ-6

РМУ-7

18-35

75-95

20-40

65-77

80-100

0,39

1,25

0,38

0,74

1,5

107

2290

950

1570

1140

1200

1790

685

1550

2035

2535

3035

3810

2850

2100

2850

2050

2850

2000*3000

2000*2000

800*1400

1400*2000

1000*1200

1000*2000

1600*2000

600*800

1000*1000

1000*2000

1500*2000

2000*2000

2000*2500

2500*3000

При двух рабочих решетках расход на одну решетку будет равен:

q1 = 1,46 / 2 = 0,73 м3/с

Подставив все необходимые значения в формулу, в итоге получаем число прозоров:

n = 0,73*1,05 / 0,016*1,5*1,0 = 32 шт

Определение общей ширины решетки.

Bp = S*(n-1) + b*n

S = 0,008 м – толщина стержней решетки;

n = 32 – число прозоров в рештке;

b = 0,016 м – величина прозора решетки.

Вр = 0,008*(32-1) + 0,016*32 = 0,76 м.

В соответствии с выполненными расчетами, принимаем решетку марки МГ-7Т

с основными показателями, которые приведены в таблице 3.

¦ В = 800 мм

¦ Н = 1400 мм

¦ n = 31

Проверяем скорость воды в прозорах решетки:

Vp = q*k3 /N*b*h1*n = 1,46*1,05 / 2*0,016*1,5*32 = 0,998 м/с

Скорость должна быть в пределах 0,8 – 1,0 м/с.

Скорость течения воды в прозорах решетки удовлетворяет нормативам.

Определение потерь напора в решетке.

Hp = ζ*V2*p / 2g

Vp = 0,96 м/с – скорость воды в прозорах решетки;

ζ – коэффициент местного сопротивления стержней решетки:

ζ = β*(S/b)4/3*sinα;

β = 1,72 – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержня;

S = 0,008 м – толщина стержней; α = 60º - угол наклона решетки.

ζ = 1,72*(0,008/0,016)4/3*0,865 = 0,4

hp = 0,4*0,962*3 / 2*9,81 = 0,056 м , где

р = 3 – коэф., учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки, принимается в зависимости от скорости воды в прозорах решетки.

Подпор воды не превышает 12см.

Определение количества загрязнений, улавливаемых решетками.

При проектировании решеток количество уловленных загрязнений следует принимать в зависимости от размера решеток( при ширине прозора 16 мм количество отбросов равно 8 л на 1 человека в год, а плотность их – 750 кг/м3). Уловленные на решетках отбросы должны подвергаться дроблению в дробилках и возвращаться в поток воды перед решетками.

Норма водоотведения составляет – 250 л/чел*сут

Q = 86000 м³/сут

Определим приведенное количество жителей:

Nприв = Qсутср/N = 86000*1000/250 = 344000 чел

Количество улавливаемых загрязнений:

Wсут = Nприв*8/1000*365 = 344000*8/1000*365 = 7,5 м3/сут

При плотности отбросов ρ =750 кг/м3 масса загрязнений составит:

M = 7,5 * 750 = 5625 кг = 5,6 т

Для уменьшения задержанных загрязнений применяют дробилки молоткового типа.

При количестве отбросов более 1 т/сут, устанавливают резервную дробилку.

Молотковые дробилки марки Д-З

таблица 4

Дробилка

Производительность, кг/час

Расход воды, м3/час

Д-3

300-600

2000

2,5-5

Принимаем две дробилки – одну рабочую и одну резервную марки Д-3 производительностью 300 кг/час.

Песколовки.

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки, подразделяемые на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые.

При расходе воды более 10000 м3/сут принимают горизонтальные и аэрируемые песколовки. К расчету применяем аэрируемую песколовку с прямолинейным движением. Число песколовок или отделений песколовок принимаем не менее 2-х, причем все песколовки должны быть рабочими.

Q = 86000 м³/сут

q = 1,46 м³/с

Принимаем три отделения песколовки.

Рассчитаем площадь живого сечения каждого отделения песколовки.

ω = qмакс/V*n

В соответствии со СНиП 2.04.03-85 таб. 28 принимаем скорость движения воды в песколовке V = 0,1 м/с

Тогда ω =1,46 /0,1*3 = 4,87 м2; где

qмакс = 1,46 м3/с – максимальный расход сточных вод на одно отделение

n = 3 – количество отделений.

Hs=2,1м ; B= 3м ;B/H=1,34; Ks=2,46 ;Uo=18,7

Расчёт рабочей длины песколовки :

Принимаем песколовку:

пропускная способность 100000 м3/сут

Число отделений 3

Длина 12 м

Ширина 3 м

Глубина 2,1 м

Отстойники.

Для улавливания из сточных вод нерастворенных загрязнений применяют отстойники периодического (контактные) и непрерывного (проточные) действия. В практике очистки сточных вод в основном используют отстойники непрерывного действия. По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Для очистки сточных вод широко используют также радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных. В зависимости от назначения в технологической схеме очистной станции отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные отстойники служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на биологическую или физико-химическую очистку, а вторичные – для осветления сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку.

Выбор типа и числа отстойников при проектировании должен производиться на основании технико-экономического их сравнения с учетом местных условий.

Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности очистной станции до 20000 м3/сут;

Горизонтальные – более 15000 м3/сут;

Радиальные – более 20000 м3/сут.

Первичные отстойники.

Исходя из величины расхода сточных вод, принимаем к строительству первичные отстойники радиального типа.

При поступлении сточных вод с концентрацией взвешенных веществ , необходимо снизить их в первичных отстойниках до 100 – 150 мг/л и не более чем на 50% от исходной концентрации.

Тогда минимальный процент очистки от взвешенных веществ составит:

Максимальный эффект, который следует обеспечить в отстойниках, составляет:

Из практики работы первичных отстойников известно, что они способны устойчиво обеспечить эффект очистки в 50%. Этот эффект нас устроит, т.к. он находится между минимальным и максимальным эффектом, его и закладываем в расчет. Расчет отстойников ведем по СНиП 2.04.03-85.

Определяем гидравлическую крупность U0, выделяемых взвешенных веществ по формуле:

, где

Hset – глубина проточной части в отстойнике, м

kset – коэффициент использования объема проточной части отстойника, по СНиП т.31 принимаем равной 0,45

tset – продолжительность отстаивания соответствует заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое м

n2 – показатель степени, зависящей от агломерации взвеси в процессе осаждения.

По табл. СНиП II-32-74 определяем tset при концентрации и принятого эффекта осветления Э=50%, tset=768с. По СНиП 2.04.03-85 определяем показатель степени n2=0,25.

Глубину проточной части отстойников назначаем глубиной типового отстойника. Строительная глубина большинства типовых отстойников составляет Hот=3,4 м. Т.к. величина нейтрального слоя в отстойнике в соответствии СНиП 2.04.03-85 п.6.63, должна быть 0,3м, то проточная глубина составит м.

Коэффициент использования объема kset принимаем по СНиП 2.04.03-85 т.31 в зависимости от выбранного типа отстойника, для радиального отстойника kset=0,45.

Т.к. величина U0 получена для T=20 oC, а нам надо для T=15 oC, то приводим пересчет по формуле 31 СНиПа. Динамическая вязкость воды при T=20 oC , при T=15 oC .

Задаемся числом отстойников m=4

= = 28,75м.

Принимаем D=30м.

W= м3

По справочнику проектировщика подбираем отстойник радиальный первичный.

D=30м.

Hгидр=3,4м.

Hи=0,3м.

Рассчитаем фактическую продолжительность отстаивания воды:

tфакт=

Определяем гидравлическую крупность взвешенных веществ uотс, мм/с, задерживаемых в отстойнике принятых размеров и типа :

С учётом поправок на вертикальную составляющую турбулентной пульсации ω и увеличение вязкости воды μ при её температуре в производственных условиях в зимний период, отличной от лабораторной (Tлаб=20˚С), определяется фактическая гидравлическая крупность задерживаемых взвешенных веществ uфакт, мм/с

Находим лабораторную продолжительность отстаивания в покое tлаб, сек, соответствующая фактической условной гидравлической крупности uфакт и фактической глубине отстаивания Hфакт :

По таблице определяем новое значение эффекта осветления Э=52%.

Концентрация взвешенных веществ Ct, мг/л, в осветлённой воде составит:

Ct=C0*(1-0.01*Эфакт)

Ct=250,9*(1-0,01*52) = 120,4 мг/л.

Сооружения биологической очистки.

Расчет аэротенка

Так как расход сточных вод составляет значительную величину (86000 м3/сут), то в качестве сооружений биологической очистки принимаем аэротенки. Поскольку БПК поступающих вод равно 233,3 мг/л, то в соответствии со СНиП стр. 35 п. 6.141 рассчитываем аэротенки с регенераторами.

Определяем БПК сточных вод, выходящих из отстойника. Она снижается на 20-25% по сравнению БПК воды, поступающей на отстаивание.

Принимаем степень рециркуляции активного ила Ri равной 0,49.

Рассчитываем БПК в начале аэротенка с учетом разбавления рециркуляционным расходом (СНиП стр.36)

где: - БПКполн очищенной воды, принимается равной 15 мг/л, т.к. очищать сточную воду до меньшей величины в аэротенках не целесообразно.

Задаемся дозой ила в аэротенке:

Определяем дозу ила в регенераторе:

Определим удельную скорость окисления органических загрязнений:

где: - максимальная скорость окисления, мг/(г ч)

C0 – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимаем равной 2)

ke – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ