Очистка сточных вод города

Содержание

 

Введение                                                                                                         5        

   1 Выбор места  расположения площадки очистных  сооружений и выпуска 

      сточных вод                                                                                                     6

   2 Определение средних концентраций  загрязнений общего стока               7

   3 Определение приведенного  числа жителей                                                  9

   4 Определение коэффициента смешения или кратности разбавления

      сточных вод водой водоема                                                                         10

   5 Определение необходимой степени очистки сточных вод                       12

      5.1 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным

            веществам                                                                                          12

      5.2 Расчет необходимой  степени очистки сточных вод  по БПК_полн      13

      5.3 Определение степени очистки сточных вод по растворенному

            кислороду                                                                                          14

   6 Выбор метода очистки  сточных вод и состава сооружений                 15

  7 Расчет сооружений входящих в состав очистной станции                    17

      7.1 Приемная камера  очистных сооружений                                        17

      7.2 Расчет  решеток                                                                                  18

      7.3 Расчет  песколовок                                                                               21

      7.4 Расчет сооружений  для обезвоживания песка                                 24

      7.5 Измеритель расхода  сточных вод                                                    25

      7.6 Расчет первичных  отстойников                                                        25

      7.7 Расчет биофильтра                                                                            27

          7.8 Расчет водораспределительной  системы биофильтра                    28

          7.9 Расчет  вторичных отстойников                                                        30

          7.10 Расчет  двухслойного фильтра                                                        31

          7.11 Расчет  смесителя хлора с водой                                                     32

          7.12 Расчет  контактных резервуаров                                                    33

          7.13 Расчет  выпуска                                                                                33

       8 Расчет сооружений  для дезинфекции сточных вод                                35

          8.1 Расчет  хлораторной и склада хлора                                               35

       9 Расчет сооружений  для обработки осадка                                            37

          9.1 Расчет  метантенков                                                                            37

      10 Построение профилей  по движению воды и осадка                            41

          10.1 Построение  профиля по движению воды                                      41

          10.2 Построение  профиля по движению осадка                                    42

     Заключение                                                                                                   44

     Список  используемых источников                                                              45

 

 

 

Введение

 

Под очисткой сточных  вод понимается обработка сточной жидкости различными методами для извлечения или разрушения содержащихся в ней, минеральных или органических веществ до такой концентрации, чтобы можно было сбрасывать эти воды в водоёмы или повторно их использовать для производственных и других целей, обеззараживание и обезвреживание воды с целью уничтожения вредных веществ.

Рост числа промышленных предприятий и развития городов  приводит к увеличению объёмов водопотребления и количеству сбрасываемых сточных вод. Создание более совершенных систем водоотведения направленно на рациональное использование водных ресурсов, снижение стоимости строительства, экономии материалов и электроэнергии.

Охрана окружающей среды  и рациональное использование водных ресурсов – актуальнейшая проблема современности. В связи с этим большое значение имеют прекращение сброса неочищенных стоков, внедрение прогрессивных методов и схем очистки сточных вод.

Так целью данного  курсового проекта является разработка схемы очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод с применением современных методов очистки, которая отвечала бы требованиям «Правил охраны поверхностных вод». Сооружения очистки сточных вод представляют собой сложный дорогостоящий комплекс механического оборудования, энергетических установок, двигателей, силовых трансформаторов и т.п., железобетонных емкостных сооружений, арматуры трубопроводов, каналов, средств автоматизации и связи. Поэтому существует необходимость выбора наиболее рациональной схемы очистки сточных вод.

 

 

 

 

1 Выбор места  расположения площадки очистных сооружений и выпуска сточных вод

             

По санитарным требованиям  площадка очистных сооружений располагается с подветренной стороны для господствующих ветров теплого периода года по отношению к городу и ниже города вниз по течению реки по согласованию с местными органами власти и санитарного надзора согласно [1].

Район проектирования Приморский край. Сброс очищенных сточных вод осуществляется в реку. Средняя глубина реки составляет 1,2 м, максимальная глубина – 1,4 м, средняя скорость течения – 0,1 м/с,  ширина реки при низком горизонте воды – 120 м, ширина реки при высоком горизонте – 140 м.

     На месте проектирования грунты суглинки. Глубина залегания грунтовых вод 4,5 м.

Движение сточных вод  по коммуникациям очистных сооружений должно быть самотечным.

 Грунты на площадке  должны допускать строительство  без дорогостоящих оснований. Территория очистных сооружений не должна затапливаться паводковыми водами и должна иметь низкий горизонт грунтовых вод.

Выпуск очищенных вод  устроен в месте реки с максимально возможной скоростью течения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График притока сточных вод  на насосную станцию

Час суток	Расход сточных вод									Техн. нужды		Сумарный приток сточных  вод, м3/ч
	жилой застройки		гаражей	бань		больниц		прачечная
	%	м3/ч	м3/ч	%	м3/ч	%	м3/ч	%	м3/ч	%	м3/ч
0-1	2	800	25			0,2	0,6					825,6
1-2	2	800	25			0,2	0,6					825,6
2-3	2	800	25			0,2	0,6					825,6
3-4	2	800	25			0,5	1,5					825,6
4-5	2	800	25			0,5	1,5					825,6
5-6	5,05	2020	25			0,5	1,5					2046,5
6-7	5,15	2060	25			2,9	8,7					2093,7
7-8	5,15	2060	25			5	15					2100
8-9	5,2	2080		6,25	12,5	8	24	6,25	9,37	6,25	31,25	2157,12
9-10	5,2	2080		6,25	12,5	10	30	6,25	9,37	6,25	31,25	2163,12
10-11	5,2	2080		6,25	12,5	6	18	6,25	9,37	6,25	31,25	2151,12
11-12	5,1	2040		6,25	12,5	10	30	6,25	9,37	6,25	31,25	2123,12
12-13	5	2000		6,25	12,5	10	30	6,25	9,37	6,25	31,25	2083,12
13-14	5,1	2040		6,25	12,5	6	18	6,25	9,37	6,25	31,25	2111,12
14-15	5,2	2080		6,25	12,5	5	15	6,25	9,37	6,25	31,25	2148,12
15-16	5,2	2080		6,25	12,5	8,4	25,2	6,25	9,37	6,25	31,25	2158,32
16-17	5,2	2080		6,25	12,5	5,4	16,2	6,25	9,37	6,25	31,25	2149,32
17-18	5,15	2060		6,25	12,5	5	15	6,25	9,37	6,25	31,25	2128,12
18-19	5,1	2040		6,25	12,5	5	15	6,25	9,37	6,25	31,25	2108,12
19-20	5,1	2040		6,25	12,5	5	15	6,25	9,37	6,25	31,25	2108,12
20-21	5,1	2040		6,25	12,5	2	6	6,25	9,37	6,25	31,25	2099,12
21-22	3,8	1520		6,25	12,5	0,7	2,1	6,25	9,37	6,25	31,25	1575,22
22-23	2	800		6,25	12,5	3	9	6,25	9,37	6,25	31,25	862,12
23-24	2	800		6,25	12,5	0,5	1,5	6,25	9,37	6,25	31,25	854,62
Итого	100	40000	200	100	200	100	300	100	150	100	500	41500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         2 Определение средних концентраций загрязнений общего стока

 

В проекте рассматривается случай совместной очистки сточных вод города и промышленных предприятий. Концентрация загрязнений по взвешенным веществам и БПК_полн для бытовых сточных вод определяется по формуле:

                                             С = а 1000/q,                                                        (1)

где С – концентрация загрязнений, мг/л;

       а – количество загрязнений на одного жителя, г/сут, см [1], табл. 26;

      q – норма водоотведения на 1 жителя, л/сут.

  мг/л

  мг/л

 мг/л

Концентрация загрязнений  сточных вод от промышленных предприятий  принимается по заданию с учетом эффективности работы локальных очистных сооружений и по данным [5].

От молочного завода показатели концентрации загрязнений с учетом эффективности работы локальных очистных сооружений  будут следующими:

Взвешенные вещества – 350 мг/л;

БПК_полн – 1200 мг/л;

ХПК – 1400 мг О/л;

Жиры – 100 мг/л;

Хлориды – 150 мг/л;

pH = 7,2

Температура в холодный период 15 – 18, а в теплый период 20 –25 градусов.

На стадии предварительной  очистки сточных вод от молочного  завода предусматриваем выделение  жиров, усреднение их притока и состава, снижение концентрации загрязнений, лимитирующих последующую очистку. В качестве локальной очистки сточных вод от предприятия применяем метод электрокоагуляции. Этот метод дает эффект очистки сточных вод Э, %: по взвешенным веществам 95; по БПК_полн 70-75; по жирам 96. Исходя из этого, можно рассчитать концентрацию сточных вод поступающих от молочного завода и направляемых на станцию очистки городских сточных вод:

                                                   С_ех = С_еn(1 – Э),                                           (2)

где С_ех – концентрация загрязнений сточных вод, поступающих от молочного завода и мясокомбината после локальной очистки, мг/л;

     С_еn – концентрация загрязнений сточных вод, поступающих от молочного завода на локальную очистку, мг/л.

С_ех^вв = 350(1 – 0,9) = 35 мг/л

С_ех^жиры= 100(1 – 0,96) =4 мг/л

            С_ех^БПК =1200(1 – 0,73) = 324 мг/л,

 

Средние концентрации загрязнений общего стока определяются для любого из ингредиентов по формуле:        

                      C_en=

;                                       (3)

где С_еn – средняя концентрация загрязнений в общем стоке, мг/л;

      С_b,С_н  – концентрация загрязнений в бытовых сточных водах канализованных и неканализованных районов, мг/л; 

     С_пр, С_г, – концентрация загрязнений в стоках предприятий и гаражей, мг/л;

     Q_б,Q_н – расход бытовых сточных вод канализованных и неканализованных районов, м³/сут;

       Q_пр,Q_г – расход сточных вод предприятий и гаражей, м³/сут;

       Q – расход бытовых сточных вод на промышленных предприятиях,    

               м³/сут.

Расход    Q_б    включает    сумму    расходов    с    жилой    застройки    и сосредоточенных расходов от бань, прачечных и больниц.

 Общий расход бытовых сточных вод равен:

Q_б = 40000 + 200+ 150 + 300 = 40650 м³/сут.

При определении С_еn загрязнения в бытовых и душевых стоках промышленных предприятий не учитываются, так как они учтены в сумме загрязнений от населения города. По формулам (1), (2) и определяют концентрацию загрязнений в общем стоке по взвешенным веществам и БПК_полн.

Концентрация загрязнений  по взвешенным веществам:

С_еn=

мг/л;

Концентрация загрязнений по БПК_полн в исходном стоке равна:   

 

 

         3 Определение приведенного числа жителей

 

Приведенное число жителей  представляет собой сумму фактически проживающего в городе населения и эквивалентного (фиктивного) числа жителей, т.е. такого их числа, которое вносит такую же массу загрязнении в общий сток, как и заданный расход промышленных сточных вод:

                                N_пр = N+N_ф,                                                                         (4)                                                       

                                N_ф = /α,                                                                                                (5)

где N_пр – приведенное число жителей,

      N – фактическое население города;

       N_ф – число   жителей,   эквивалентное   загрязнению   промышлен    

                ных  стоков; 

      

      – сумма произведений концентраций одноименных загрязне-

                       ний на  соответствующие расходы  промышленных сточных

                       вод.

Фактическое население  города составляет:

                                             ,                                                     (6)

где Q_сут^х/б  – расход  хозяйственно-бытовых сточных вод ;

      q – норма водоотведения.

 чел. ;

Приведенное число жителей  определяется по взвешенным веществам  и БПК_полн согласно формулы (5):

 чел. ;

 чел.

Приведенное число жителей  согласно формулы (4) составляет:

чел;

чел.

 

 

4 Определение коэффициента смешения или кратности разбавления сточных вод водой водоема  

 

Согласно задания на проектирование сточные воды после очистки сбрасывются в реку. Действующие санитарные нормы требуют предельно минимального содержания загрязнений в очищенных сточных водах, сбрасываемых в водоем, глубокая же очистка стоков зачастую дороже, чем менее глубокая, но учитывающая самоочищающую способность водоемов, участвующих в разбавлении сбрасываемых в них стоков.

Для учета расхода реки, участвующего в разбавлении, определяют коэффициент смешения по формулам Фролова – Радзиллера в следующей последовательности: 

 

                                                    φ = L_ф / L_пр ,                                             (7)

                                                    Е =V_срH_ср / 200,                                         (8)

                                                      α = φξ

,                                             (9)  

                                                         β =

,                                                 (10)                                

                                                  а =

,                                           (11)                                                                                               

где а – коэффициент смешения,

   Q – наименьший среднемесячный расход воды в год 95%-ной обеспеченности в створе реки у места выпуска, м³/с, 

    q – средний расход вод, сбрасываемых в водоем, м³/с,

    φ – коэффициент извилистости реки;

   L_ф – расстояние по фарватеру реки от выпуска до расчетного створа, м;

   L_пр – то же по прямой, м;

    Е – коэффициент турбулентной диффузии;

      V_cр – средняя скорость воды в водоеме на участке между выпуском сточных вод и  расчетным створом, м/с;

      Н_ср – средняя глубина водоема на этом же участке, м;

      ξ – коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоем: при выпуске в фарватер ξ = 1,5.

 

φ=

м;

Е=

;

α=

;

β=

;

а=

.

 

 

   5 Определение необходимой степени очистки сточных вод

 

Расчет   необходимой   степени   очистки   сточных   вод, учитывая вид водоема(в данном курсовом проекте водоем хозяйственно-питьевого  назначения), проводят по следующим показателям:

1) взвешенным веществам;

          2) допустимой   величине   БПК_полн; 

          3) потреблению растворенного кислорода без учета и с учетом реаэрации [2, 12].

 

 

5.1 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 (

)+b,                                            (12)

где а – коэффициент смешения; 

      р – допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод, мг/л;

     Q – наименьший среднемесячный расход воды в водоеме 95%-ной обеспеченности, м³/с;           

     q – расход сточных вод, м³/с;

     b – содержание взвесей в водоеме до спуска сточных вод, мг/л.

m=

мг/л

Эффект необходимой  очистки определяется в процентах по формуле:

                                        Э =

,                                                    (13)

где С_en – средняя концентрация взвешенных веществ в сточной воде до очистки, мг/л.

                                        Э =

 

 

5.2 Расчёт необходимой степени очистки сточных вод по БПК_полн

 

Учитывает самоочищение сточных вод в воде водоема за счет биохимических процессов, а также разбавление сточных вод водами водоема БПК_полн сточной жидкости, которая должна быть достигнута в процессе очистки, определяют по формуле:

                               L_ex=

(L_nd – L_p10^- ) + ,                                (14)         

где L_nd – предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в

               расчетном створе, мгО₂/л, принимается по таб.1[3];

       L_Р – БПК_полн речной воды до места выпуска сточных вод, мгО₂/л;

       K₁, К_г – константы скорости потребления кислорода сточной и речной     водой, сут^-1;

       t – время перемещения сточных вод и воды водоема от места выпуска до расчетного створа, t = L_ф/L_cр, сут.

t=

сут.

 Константа скорости  потребления кислорода К₁ зависит от температуры сточных вод, поступающих на очистку и принимается по табл. 2 [3].

L_ex=

мг/л.  

Если фактическая БПК_полн подлежащей сбросу в водоем сточной воды

 L_{en >} L_ex, то до выпуска в водоем сточная вода должна быть очищена. Необходимый эффект очистки определяется по формуле:                                     

                                         Э =

,                                      (15)

Э =

 

5.3 Определение степени очистки сточных вод по растворенному кислороду

 

Расчет по указанному показателю производится без учета  реаэрации и с учетом реаэрации.

Расчет без учета  реаэрации водоема производится по уравнению:

                                 =2,5                                 (16)                                                                                                                                              где O_p – содержание растворенного кислорода в водоеме до спуска сточных вод,  мг/л ;

      0,4 – коэффициент перерасчета БПК_полн в БПК₂;

      О_d' – допустимое минимальное остаточное количество кислорода в водоеме, принимается по прил.1[3].

= мгО2/л;

Э =

  Расчет с учетом  реаэрации водоема производится  по уравнению:

                                

;                             (17)

                                                  

;                                             (18)

                                                   

;                                              (19)

                                         

                                           мг/л;

                                                     мг/л.

При t = 2,5 получаем что =13,7 , а t_кр = 2,54 сут.

                                  

;                                     (20)

                                    сут.                        

                                    

;                                        (21)

                                        .        

                              

                              

 6 Выбор метода очистки сточных вод и состава сооружений

 

Степень очистки сточных вод по различным показателям получилась равной:

По взвешенным веществам                       16,9 мг/л или 92,5%

по БПК_полн   6,5 мг/л или 95,4%

по кислороду без учета реаэрации 9,2 мг/л или 93,5%

по кислороду с учетом реаэрации 52,79 мг/л или 77,2%

На основании вычисленной  необходимой степени очистки  сточных вод согласно таблицы 4[3] принимаем схему  полной биологической очистки с доочисткой.

Состав сооружений в выбранной схеме очистки подбираем, руководствуясь [2, 5] или табл. 5 и приложениями 2, 3.   

Выбранная схема функционирует  следующим образом.

Сточные воды от города самотеком  поступают на главную насосную станцию, таблица притока приведена выше. С ГНС стоки перекачиваются в приёмную камеру 1 ОС и самотёком поступают в здание решеток 2. В здании решеток устанавливаются решетки с прозором 16 мм со стержнями прямоугольной формы и решетки-дробилки 3. В этом же здании размещаются насосы гидроэлеваторы для удаления песка из песколовок. Дробленые отбросы сбрасываются в лоток перед решетками.

К установке приняты  аэрируемые песколовки 4 как обеспечивающие практически полную очистку песка от органики. Удаление песка механизировано. Гидроэлеваторы подают песок на песковые площадки 5 для обезвоживания.

Механическая очистка  завершается в радиальных отстойниках  с преаэрацией 6 и удалением из них осадка под гидростатическим напором.

Биологическая очистка  стоков осуществляется в плоскостных  биофильтрах 7.

Вторичные отстойники 8 приняты по аналогии с первичными радиального типа. Доочистка – фильтры двухслойные с подкачкой воды сверху вниз 9.

Смеситель воды с хлором 10 принят типа «лоток Паршаля».

Контактные резервуары 11 горизонтального типа.

 Биоплёнка из вторичных отстойников самотеком поступает в киоск метантенков 14.

Сброженная смесь биоплёнки  и осадков  подается в сооружения по обезвоживанию осадка 15.

Иловая вода выделяющаяся в процессе обезвоживания подается самотеком в самотечную канализацию.

Обезвоживание смеси производится с помощью вакуум - фильтров, а выделяющийся фугат подается в СВС.

На площадке ОС располагаются  административный корпус с химической лабораторией, проходная, насосная станция  хозяйственно-бытовой канализации для перекачки стоков в голову ОС, обычно совмещенная с насосной станцией технической воды.

 

 

 

7 Расчет сооружений входящих в состав очистной станции

 

 

Сточные воды на очистные сооружения подаются главной насосной станцией. Условно принимаем, что максимальная подача насосной станции соответствует максимальному притоку стоков на ГНС, а минимальная подача – минимальному притоку на ГНС. В таблице 1 приведен график притока сточных вод на насосную станцию.

Тогда расчетные расходы для  очистных сооружений будут равны:

суточный	Q = 41500 м3/сут
среднечасовой	Qmid = 1723 м3/ч
максимально-часовой	Qmax = 2163,12 м3/ч
минимально-часовой	Qmin = 825,6 м3/ч
среднесекундный	qmid = 478 л/с
максимально-секундный	qmax= 600 л/с
минимально-секундный	qmin= 229 л/с

 

 

7.1 Приемная камера очистных сооружений

 

Размеры приемной камеры принимаем  в зависимости от пропускной способности очистных сооружений. В нашем случае, при пропускной способности q_max = 600 л/с, стоки на очистные сооружения подаются по двум напорным чугунным водоводам диаметром 500 мм. Подбор диаметра коллектора произведен с учетом коэффициента 1,4, учитывающий расширение производительности станции ( 600 х 1,4 = 840 л/с). принимаем камеру марки ПК–2–50 размерами: А=1500 мм, В=2000 мм, Н=1600 мм.

 

 

 

7.2 Расчет решеток

 

Расчет решеток производим на максимальную подачу сточных вод, принимая стержни прямоугольной формы и с прозором не более 16 мм.

Определяем количество отбросов, снимаемых с решетки  при прозоре 16 мм, по формуле:

                                        W_от = a N_пр^вв/(365 ^. 1000),                                    (22)                         

 

где  а – количество отбросов, снимаемых с решетки, л в год на 1 человека, принимаем согласно [5].

 

W_от = 8 ^. 143195,5 / ( 365 ^. 1000 ) = 3,14 м³/сут.

 

Согласно [1] при количестве отбросов более 0,1 м³/сут к расчету приняты механизированные решетки с транспортировкой отбросов к дробилкам. На очистных сооружениях устанавливаем одну рабочую и одну резервную решетку.

Сточные воды к решетке подводятся лотком, сечение которого определяется по [6] при V_л ³ 1 м/с: В = 600 мм; V_л= 1,05 м/с; i = 0,002, наполнение 0,8. Далее проверяем лоток на пропуск расхода при интенсификации его работы с коэффициентом 1,4. Лоток должен пропускать расход 600 ^. 1,4 = 840 л/с при наполнении 2, а V_л=1,25 м/с.

Решетка устанавливается  в расширенной части лотка (камере решетки). Ширина камеры определяется по ширине решетки по формуле: