Очистка сточных вод промышленного предприятия

     Курсовой  проект

     Очистка сточных вод промышленного  предприятия 

     Забелин А.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Содержание 
 

     Введение

     1. Исходные данные

     2. Расчет расходов  сточных вод

     3. Расчет необходимой степени

     очистки производственных сточных  вод

     4. Схема очистных  сооружений

     5. ПРИЕМНАЯ КАМЕРА

     6. РАСЧЕТ РЕШЕТОК

     7. РАСЧЕТ ПЕСКОЛОВОК

     7.1 РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЕСКОЛОВКИ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВОДЫ

     7.2 РАСЧЕТ ПЕСКОВЫХ ПЛОЩАДОК

     8. ПЕРВИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ

     9. РАСЧЕТ ВТОРИЧНЫХ ОТСТОЙНИКОВ

     10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АЭРОТЕНКОВ – СМЕСИТЕЛЕЙ

     11. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ АЭРАЦИИ АЭРОТЕНКА

     12. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ  ВОД

     13. РАСЧЕТ ИЛОУПЛОТНИТЕЛЕЙ

     14. РАСЧЕТ МЕТАНТЕНКОВ

     15. РАСЧЕТ ИЛОВЫХ ПЛОЩАДОК

     СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Развитие  промышленности в нашей стране вызывает рост количества производственных сточных  вод, значительная часть которых  поступает в водоемы и загрязняет их. Сброс бытовых и особенно производственных сточных вод, содержащих различные  токсичные вещества, в открытые водоемы  значительно изменяет их биоценоз и  направление биологических процессов. Наибольшее сокращение спуска сточных  вод в водоемы может быть достигнуто путем повторного использования  как условно чистых, так и сточных  вод, очищенных в соответствии с  технологическими требованиями. В связи  с этим, изучение водного хозяйства  промышленных предприятий является особенно важным.¹

     В курсовом проекте необходимо определить степень очистки сточных вод  в зависимости от характера водоема, в который будет производиться  спуск сточных вод. Установить состав очистных сооружений. Произвести расчет всех сооружений, входящих в принятую схему очистной станции. Произвести гидравлический расчет труб и лотков. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Исходные данные 

     Среднечасовой расход ПСВ                                      155 м³/ч

     Коэффициент часовой неравномерности

     отведения ПСВ,  Кч      1,55 

     Расход  бытовых сточных вод

     населенного пункта      300 м3/ч 

     Показатели  состава ПСВ:

     - Взвешенные вещества     800 мг/л

     - Нефтепродукты       55 мг/л

     - Жиры        50 мг/л

     -БПК20        330 мг/л 

     Установленные ПДК загрязнений для водоема:

     - Взвешенные вещества     29 мг/л

     - Нефтепродукты       2,1 мг/л

     - Жиры        5мг/л

     -БПК20        14 мг/л 

     Состав  бытовых сточных вод населенного  пункта:

     - Взвешенные вещества     190 мг/л

     - Нефтепродукты       82мг/л

     - Жиры        70 мг/л

     -БПК20        185 мг/л

     Эффективность очистки сточных вод   на очистных сооружениях населенного пункта:

     - Взвешенные вещества     77 %

     - Нефтепродукты       80 %

     - Жиры        70 %

     -БПК20        90 % 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Расчет расходов  сточных вод 

     Среднечасовой расход сточных вод предприятия  берем из исходных данных:

     Q_ср.час= 155м³/ч,                        

     Средне  суточный  расход предприятия сточных вод:

     Q_ср.сут= 155∙24 =3720 м³/сут, 

     Максимально часовой расход;

     Q_max.час= K_ч∙ Q_ср.час ,

     Q_max.час= 1,55∙155 = 240,25 м³/ч 

     Максимально суточный расход:

     Q_max.сут= 24∙ Q_max.час,

     Q_max.сут= 24∙240,25= 5766 м³/сут  

     3. Расчет необходимой степени

     очистки производственных сточных  вод 

     Допустимое  содержание веществ спускаемых в сточных водах

                                               (1)

     где b – содержание веществ в воде водоема до спуска сточных вод;

     р – допустимое санитарными правилами увеличения содержания веществ после спуска сточных вод. 

     Степень необходимой очистки по веществам

      %                                                      (2)            

     Взвешенные  вещества

     C =233,3 мг/л

     X =610,27мг/л

     Э = 94 %

     Нефтепродукты

     C =2,8 мг/л

     X = -106,23мг/л

     Принимаем Э=44 %

     Жиры

     C = 5,9 мг/л

     X = -210,6мг/л

     Принимаем Э=24 %

     БПК20

     C = 153,85 мг/л

     X = -289,2мг/л

     Принимаем Э = 32%

     4. Схема очистных  сооружений 

    Сточная вода из сети в первую очередь поступает  в приемную камеру, где происходит усреднение расхода сточных вод  и количества содержащихся в них  загрязнений. Далее вода проходит через  решетки, служащие для задержки крупных  нерастворимых загрязнений органического  и минерального происхождения. Задержанный  мусор отводится механическим способом и перерабатывается решетками-дробилками после чего разбавляется очищенной сточной водой и направляется к песколовкам. В песколовках происходит осаждение твердых минеральных частиц (песка), которые затем перерабатываются обезвоживанием на песковых площадках. Из песколовок вода поступает на первичные радиальные отстойники, осадок из которых (преимущественно состоящий из органики) поступает в метантенки.

    Биологическая очистка воды производится в аэротенках-смесителях путем контакта очищаемой воды с активным илом. Активный ил в свою очередь периодически отмирает и выносится с очищенной водой. Для его улавливания применяют вторичные отстойники, откуда необходимый объем ила поступает обратно в аэротенки, а излишний ил отправляется в метантенки.

     Рисунок 1 Схема канализационных очистных сооружений  
 

     5. ПРИЕМНАЯ КАМЕРА 

     Резкие  колебания расхода и количества загрязнений сточных вод затрудняют их очистку. Для усреднения расхода  и количества загрязнений применяют  приемную камеру, расположенную в  самой высокой точке.

     Максимальный  размер камеры на расход 2000м³/час:

     А = 2000мм; В = 2300мм; Н = 2000мм; Н₁ = 1600мм; h = 750мм; L = 1000мм;

     l_i = 1200мм.

     Стандартного  размера при расходе 6413,22 м³/час нет, проектируем приемную камеру для данного расхода самостоятельно:

     Объем максимально возможной стандартной  камеры

     Разделив  объем на расход, получим приблизительное  время нахождения воды в камере: .

     Найдем  объем камеры при расходе 6413,22 м³/час: 

     Примем  размеры камеры:

     А = 3300мм; В = 3000мм; Н = 3000мм; Н₁ = 2400мм; h = 750мм; L = 1000мм;

     l_i = 1200мм. 

     6. РАСЧЕТ РЕШЕТОК 

     Для улавливания из сточных вод крупных  нерастворенных загрязнений применяют  решетки. Основным элементом решеток  является рама с рядом металлических  стержней, расположенных параллельно  друг другу и создающих плоскость  с прозорами, через которую процеживается вода.

     Прозоры между решетками b = 16-19 мм. Стержни применяют прямоугольной, прямоугольной с закругленной частью, круглой и другой форм. Толщина стрежней обычно равна 6-10 мм. Для решеток новых конструкций отечественного и зарубежного производства толщина стержней (пластин) составляет 3-10 мм, ширина прозоров 3-16 мм.

     Решетки устанавливаются в расширенных  каналах, называемых камерами. Движение воды происходит самотеком. Решетки, применяемые в данном проекте – неподвижные. Для удобства съема загрязнений решетки предпологается установить под углом к горизонту α = 70°.

     Расчет  решеток начинается с подбора  живого сечения подводящего канала перед камерой решетки. Каналы и  лотки рассчитываются на максимальный секундный расход. 

     Скорость  принимается равной 0,6-0,8 м/сек.

     По  таблице Лукиных при  для прямоугольных каналов:

     уклон i = 0,0003;

     скорость  принимаем методом интерполяции

     b = 1250мм – ширина канала;

     наполнение .

     Определяется  общее число прозоров решетки n по формуле: 
 

     где – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями и равный 1,05 ¸ 1,1;

     b – ширина прозоров решетки, принимаемая по приложению 2 (16мм = 0,016м);

     ;

     =0,8м/с – скорость движения воды в прозорах.

     Рассчитываем  общую ширину решеток: 

     где - толщина стержней решетки, по приложению

     Примем  решетку марки МГ 9Т размером ВхН=1000х1200.

     Затем принимается число решеток N: 
 

    с числом прозоров в каждой  

    По  таблице принимаем число резервных  решеток n = 1.

    Рассчитывается  и проверяется действительная скорость воды в прозорах решетки по формуле: 
 

    Действительная  скорость входит в предел 0,8 – 1 м/с. Значит конечное число решеток – 3, марка решеток МГ 9Т (рис.2)

     Рисунок 2 Решетки типа МГ: 1 - привод (электродвигатель с редуктором; 2 - приводная цепь; 3 - звездочки; 4 - тяговые цепи (2 шт.); 5 - граблины.

    Потери  напора в решетках (величина уступа в месте установки решетки) определяются по формуле: 

где: ξ – коэффициент местного сопротивления, равный

    β – коэффициент, зависящий от формы  стержней (прямоугольная с закругленной лобовой частью);

υ – скорость движения воды в камере перед решеткой;

g – ускорение свободного падения;

р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки; ориентировочно рекомендуется принимать р=3. 

    Высота  камеры решеток определяется по формуле: 
 

где: – глубина потока сточных вод в лотке, (находим из наполнения - отношение глубины потока к ширине сечения, ширина сечения лотка по приложению В=1м, наполнение а= 1,51м, , ;

  – высота бортов камеры, принимается 0,3 м;

    – суммарные сопротивления в  решетке, 0,12 м.

    Длина камеры решетки определяется по формуле: 

     где: – длина при входе лотка в камеру, определяется по формуле: 
 

Где , общая ширина решеток;

    b – ширина лотка, 1000 мм;

    j – угол расширения канала, равный 20⁰;

  – длина камеры  решетки в месте  сужения при переходе  ее в отводящий  канал, принимается равной 

     – длина расширенной части  канала (камеры) определяется по  формуле для вертикальных решеток: 
 

    Количество  уловленных загрязнений определяется по формуле: 
 

    где: – удельное количество отбросов, зависящее от ширины прозоров решетки, по приложению л/(год×чел);

 – приведенное количество жителей (360972 чел (по БПК), 360935 чел (по взв. вещ).

Масса снимаемых отбросов за сутки равна: 
 

где - 750 по СНиП 2.04.03-85.

Масса снимаемых отбросов в час равна: 
 

     где: К – коэффициент неравномерности поступления отбросов, принимаемый равным 2.

    Исходя  из рассчитанной массы отбросов по приложению подбираем марку решетки-дробилки Д -3б (частота вращения 1450 об/мин; масса 623 кг; мощность 22 кВт).Устанавливается 1 рабочая и 1 резервная молотковая решетка-дробилка марки Д-3б. 
 

Рисунок 3 Решетка-дробилка типа Д-3 

    Далее определяется количество технической  воды, подводимой к дробилкам: 

     где 40 м³/т – расход воды на тонну отбросов.

    В качестве технической воды для разбавления  задержанных на решетке отбросов может применяться очищенная  сточная вода. 
 
 
 

    7. РАСЧЕТ ПЕСКОЛОВОК 

     Для улавливания из сточных вод песка  и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки. Выделение песка в них происходит под действием силы тяжести.

     По  направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние на тангенциальные и аэрируемые. Тип песколовки определяется в зависимости  от расхода сточных вод. В данном проекте уместно применить как  горизонтальную, так и аэрируемую песколовку (расход 104848 м³/сут).

    Применим  горизонтальную песколовку.

    Горизонтальные  песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис.4).Песколовка состоит из следующих элементов: входной части – канал, ширина которого равна ширине самой песколовки; выходной части – канал, ширина которого сужена от ширины песколовки до ширины отводящего канала; бункера для сбора осадка, обычно располагаемый в начале песколовки под днищем. Возможно устройство бункера и над песколовкой.

     Рисунок 4 Схема горизонтальной песколовки (продольный разрез):

     1 – цепной скребковый механизм; 2 – гидроэлеватор; 3 - бункер. 
 

     7.1 РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЕСКОЛОВКИ С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВОДЫ 

    Исходя  из расхода на одно отделение песколовки не более 40–50 тыс. м³/сут, назначается количество отделений песколовок n (не менее двух). В данном случае применим 3 отделения песколовки.

    Необходимая площадь живого сечения одного отделения  песколовки определяется по формуле: 
 

где – максимальный секундный расход сточных вод, м³/с;

      – скорость течения  воды, м/с (прил.6 МУ) должна составлять  не более 0,3м/с при максимальном притоке

    .

  Длина горизонтальной песколовки определяется по формуле: 

где K_s – коэффициент, зависящий от типа песколовки (табл.27 СНиП 2.04.03-85),

      K_s=1,7 при диаметре частиц песка 0,2мм (u₀ = 18,7 мм/с),

      K_s=1,3 при диаметре частиц песка 0,25мм (u₀ =24,2мм/с);

H_s – расчетная глубина песколовки, м, варьируется в пределах 0,5÷2м, примем H_s = 0,67м;

u₀ – гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка. 
 

    Ширина  одного отделения песколовки определяется по формуле: 

    где – необходимая площадь живого сечения одного отделения песколовки (вычислено по формуле 3.13) = 1,98м²; 

    Полученная  ширина одного отделения В округляется до ближайшего целого значения.

    По  рассчитанной длине и ширине принимается  типовая песколовка с размерами  отделения:

    Число отделений - 3.

    После подбора песколовки определяется скорость течения в ней при максимальном и минимальном притоке по формулам: 
 
 
 

    Для горизонтальных песколовок полученные скорости должны находиться в пределах 0,15–0,3 м/с. Данное условие выполняется только при максимальном расходе, скорость максимальная меньше 0,3 м/с, но минимальная скорость меньше 0,15 м/с,  изменяем число отделений песколовки и производим новый расчет при . 

    Последнее условие выполнимо при отключении одного отделения песколовки в случае минимального притока сточной жидкости.

    Продолжительность протекания сточных вод в песколовке при максимальном притоке определяется по формуле: 
 

    Продолжительность движения сточных вод в песколовке должна быть не менее 30с. Изменение расхода по суткам и часам суток вызывает изменение скорости движения воды в песколовках, поэтому возникает необходимость в дополнительных устройствах, обеспечивающих поддержание в песколовках постоянной скорости движения воды, равной оптимальной величине υ = 0,3 м/с.

    Суточный  объем осадка, накапливаемого в песколовках  равен: 
 

где: N_пр – приведенное население по взвешенным веществам, чел;

    q_п.уд – удельное количество песка, 0,02л/(сут×чел), принимаемое по прил.7.

    Объм бункера одного отделения песколовки определяется по формуле: 
 

где: – интервал времени между выгрузками осадка из песколовки, сут, (не более двух суток).

    Глубина бункера песколовки рассчитывается по формуле: 
 

    Высота  слоя осадка на дне песколовки определяется по формуле: 
 

где: К_н - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения осадка по площади, равный 3.

    Полная  строительная высота песколовки рассчитывается по формуле: 
 

     где: h_бор – высота бортов песколовки, принимаемая равной 0,5 м. 

     7.2 РАСЧЕТ ПЕСКОВЫХ ПЛОЩАДОК 

     Определяем  годовой объем песка, задерживаемого в песколовках: 
 

     Рассчитывается  рабочая площадь песковых площадок : 
 

      - годовая нагрузка  на площадки, равная  не более 3

     Находим общую площадь песковых площадок: 
 
 

    8. ПЕРВИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ 

    Первичные отстойники располагаются в технологической  схеме сразу после песколовок и предназначены для выделения  взвешенных веществ из сточной воды. Основной характеристикой работы первичных  отстойников является эффективность  осветления (отстаивания), которая определяется из выражения: 

     - начальная концентрация  взвешенных веществ  в воде (223,72мг/л);

     - допустимая конечная  концентрация взвешенных  веществ в осветленной  воде, должна быть  не более 150 мг/л.

    Проектируемый тип первичных отстойников –  радиальные. Эффективность осветления подобного типа отстойников – до 55%. Достоинством данного типа отстойников является простота эксплуатации и низкая удельная материалоемкость. К недостаткам можно отнести уменьшение коэффициента объемного использования из-за высоких градиентов скорости в центральной части.

    Устранение  этого недостатка возможно в отстойниках  с периферийным впуском сточной  воды. Сточная вода поступает в  водораспределительный желоб, расположенный  на периферии отстойника, затем направляется в центральную зону и далее  к водоотводящему кольцевому желобу. 
 
 

    Условие выполнено. Данный тип первичного отстойника можно применять в данных условиях.

    При эффекте осветления сточной воды на 40-60% достигается также снижение БПК в сточной воде на 20-40% соответственно. Следовательно при эффекте осветления 55% снижение БПК составит (интерполяция):