Очистные канализационные сооружения населенного пункта

 Министерство образования и науки РФ

Казанский Государственный  Архитектурно-Строительный Университет

 

 

 

    

 

 

 

   Кафедра Водоснабжения  и

                                                                                                           водоотведения


 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

           по дисциплине: «Водоотведение и очистка сточных вод»

на тему: «Очистные  канализационные сооружения

населенного пункта»

                                      КП.13.14.013.31НК

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                       Выполнил: студент гр.9ВВ401

                                                                                     __________Каюмов А.Р.

                                                                                       Защищен_____________

                                                                                       с оценкой ____________

                                                                                      Руководитель проекта

                                                                                       ________Урмитова Н.С.

 

                                                                                                              

 

 

 

 

 

 

 

2013

Введение


 

Целью данной работы является расчёт и проектирование канализационной очистной станции производительностью 20461,3 м3/сут. Производительность промышленного предприятия 9186,51 м3/сут.  Данный  проект  рассчитывается  для населенного пункта, находящегося в Ростовской области с населением 38577 человек. Водоём относится к I классу надежности. Грунтовые воды не агрессивны. Глубина их залегания на территории очистной станции 3,8 м.

Сточная вода населенного  пункта самотеком поступает в  главную канализационную насосную станцию, откуда насосами подается в приемную камеру очистных сооружений. В очистных сооружениях сточная вода движется самотеком. После очистки вода сбрасывается в реку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Определение необходимой степени очистки


 

1.1 Определение концентраций загрязнений в сточной воде города,

поступающей на очистку 

       

Концентрация взвешенных веществ в сточной воде, Св.в. мг/л, поступающей на очистные сооружения от постоянно проживающего населения определяется по формуле [1]

 

                                                ,                                                (1.1)

 

где   ав.в = 65 г/сут – количество загрязнений по взвешенным веществам, приходящиеся на одного человека в сутки [2];

         q – норма водоотведения, согласно заданию, л/(чел·сут)

 

            

= 185,71 мг/л

 

             

= 282,61 мг/л

 

 

Концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей  на очистные сооружения от гостиницы, , мг/л, определяется по формуле [1]

 

                                        ,                                              (1.3)

 

где     qгост = 230 л/(чел·сут) – норма водоотведения для гостиницы

 

             

= 282,61мг/л

 

 

Концентрация взвешенных веществ в сточной воде , мг/л, поступающей на очистку, определяется по формуле [1]

 

 

             ,               (1.5)


                                                       

где    = 6083 м³/сут – расход сточных вод от постоянно проживающего

                      населения в первом  районе, по заданию;

         = 4857,31 м³/сут – расход сточных вод от постоянно проживающего 

                       населения во втором районе, по заданию;

         =250 мг/л - концентрация взвешенных веществ в сточной воде   

                  промпредприятия, по заданию;

         =8900 м3/сут – расход сточных вод промпредприятия на технологические нужды, по заданию;

         = 9186,51 м³/сут – расход сточных вод промпредприятия, по

                   заданию;

         = 299 м3/сут – расход сточных вод гостиницы, по заданию

 

 

       

 

 

Эффект очистки первичных  отстойников

Концентрация органических загрязнений в осветленной сточной  воде , мг/л поступающей на аэротенки, определен по формуле [1]

= 136,63 мг/л

= 207,91 мг/л

Концентрация органических загрязнений в сточной воде, поступающей  на очистку от гостиницы, , мг/л, определяется по формуле [1]

 

                                                

                                        (1.4)

 

             

= 207,91мг/л                          

 

Концентрация органических загрязнений в сточной воде , мг/л, поступающей на очистку по БПК определяется по формуле [1]

 

           ,        (1.6)

 

где    = 210 мг/л - концентрация органических загрязнений в сточной воде

                     промпредприятия, по заданию

 

 

   

мг/л

 

 

1.2 Определение приведенного числа жителей

 

Приведенное число жителей по взвешенным веществам ,чел, определяется по формуле

,                                           (1.7)

 

 

где     Nгор=38577чел – число жителей города;

           - число жителей, эквивалентное загрязнению промышленных стоков взвешенными веществами, чел.

 

                                                                               (1.8)

       

                       

чел

 

 

 

1.3 Определение коэффициента смешения

 

Коэффициент смешения реки а определяется по формуле [1]

 


                                      ,                                           (1.11)

 

 где    a -   коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения сточной воды с речной водой;

     Lф = 4000м  - длина русла по фарватеру от места выпуска сточных вод до

              расчетного створа, по заданию;

    Qрек = 12 м3/с - расход воды в реке при 95% обеспеченности в створе реки у места выпуска сточных вод по заданию;

     q = 0,237 м3/с - расчетный расход стоков, сбрасываемых в реку, по

           заданию.

Коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения сточной воды с речной водой, a определяется по формуле [1]

 

  a =x∙j ∙ ;                                                (1.12)

 

где    x=1,5 - коэффициент, учитывающий место расположения выпуска [1];

          j - коэффициент извилистости реки;

          E – коэффициент турбулентной диффузии реки;

Коэффициент извилистости реки φ определен по формуле [1]

 

,                                                     (1.13)

 

где     Lпр. = 3,4 км - расстояние от выпуска до расчетного створа по прямой,

по заданию

 

φ =

Коэффициент турбулентной диффузии Е определяется по формуле [1]

 

                                     ,                                                 (1.14)


 

 где   Нср = 2,2 м - средняя глубина реки, по заданию;

   Vср = 0,45 м/с - средняя скорость течения реки, по заданию

 

                                                

 

a =1,5·1,11·

= 0,49

 

      

=0,974

 

 

1.4 Определение необходимой  степени очистки сточных вод по

взвешенным  веществам

 

Предельно-допустимое содержание взвешенных веществ в сбрасываемых в водоем сточных водах, m, мг/л, определяется по формуле [1]

 

                                 ,                                   (1.15)

 

где  Р = 0,25 мг/л - допустимое санитарными нормами увеличение содержания

             взвешенных веществ в водоеме I категории после спуска сточных вод [1];

          b = 7,1 мг/л - содержание взвешенных в водоеме до спуска в него сточных

               вод, согласно заданию

 

                        

мг/л

 

Степень необходимой  очистки по взвешенным веществам Эв.в., %, определяется по формуле [1]

 

                                                                    (1.16)

                  

 


1.5 Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПКп

 

Допустимое БПКп очищенных сточных вод при выпуске их в водоем, Lст, мг/л, определяется по формуле [1]

 

                         L                      (1.17)

 

где Lпр.доп = 3 мг/л – концентрация органических загрязнений в водоеме I категории [1];

      kр = 0,1 – константа скорости потребления кислорода речной водой, по заданию;

         kст = 0,2 – константа скорости растворения кислорода, согласно заданию;

          Lр - концентрация органических загрязнений по БПКп в воде водоема до спуска сточных вод, по заданию;

         t – продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод    до расчетного створа, сут.

Продолжительность перемещения  воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа t, сут, определяется по формуле [1]

Концентрация органических загрязнений по БПКп в воде водоема до спуска сточных вод Lр, мг/л, определена по формуле [1]

 

L

L

 

 

где = 2,2 мг/л – концентрация органических загрязнений по БПК5 в воде

              водоема до спуска сточных  вод, по заданию.

 

L

мг/л

 

 сут                               (1.18)

 

L

= 25,27 мг/л

 

Необходимая степень  очистки сточных вод по БПКп ЭБПК, %, определяется по формуле [1]

 

= 86,31%            (1.19)

 

 

 

 

 

1.6 Выбор метода очистки,  схемы очистки и типов сооружений


По расчетной величине необходимой степени очистки сточных вод определяется метод очистки.

 

.=20461,3 м3/сут;      = 57,55 %.

=235,58 мг/л;              =184,67 мг/л;                                 

       m =19,68 мг/л;                  = 91,94 %; 

       =25,27 мг/л;               = 86,31 %.

 

 

Принята механическая очистка плюс полная биологическая.

Приняты:

          1) так как производительность очистной станции более 15000 м³/сут и максимально достигаемый эффект осветления до 60%, то принимаются первичные и вторичные отстойники  горизонтального типа;

2) аэрируемые песколовки, используемые при расходе более 10000 м³/сут;

3) в качестве сооружений биологической очистки приняты  высоко-


нагружаемые биофильтры , так как Эв.в.= 91,94 ˂ 95% и = 86,31 ˂ 95%;

4) в качестве сооружений для обработки осадка принят метантенк с термофильным режимом обработки осадка;

Для обеззараживания приняты ультрафиолетовые установки  (рис.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



                                                                        Измельченные отбросы




                   


                               Грубодисперс-


                                                                       ные примеси


  




Тепло





        


 




   Газ




 


                        Сырой осадок 

 


 



 




Сброженный      

     осадок






             


                    Биопленка





 

 

                                  Выпуск


 

 

                                  


 

 

 

Рисунок 1- Схема очистной станции

 

 

 

2 Расчет сооружений  очистной станции

 

2.1 Приемная камера

 

Для приема сточных вод  из напорного трубопровода перед  сооружениями очистки сточных вод устраивают приемную камеру, размеры которой зависят от пропускной способности очистной станции.

Расчетный расход сточных вод составляет qmax.ч.= 1377,64 м3/ч согласно заданию. По [3] принята типовая приемная камера из сборного железобетона.

 

 Таблица 1 – Основные размеры приемной камеры

 

Расход сточных вод,

м3

Размеры камеры, мм

Диаметр напорного труборовода

L

B

H

hb

длина

ширина

высота

глубина воды

(по двум ниткам), мм

1600-2000

2300

2000

2000

1000

400


 

 

 

2.2 Расчет решеток

 

Для улавливания из сточных вод  крупных нерастворенных загрязнений применяются решетки.

Расчет  решёток производится на максимальный расход сточных вод qmax = 1377,64 м3/ч = 0,382 м3/с. Сточные воды к решеткам подводятся по лотку прямоугольного сечения. Ширина лотка bл = 0,8 м, уклон i=0,0014, hл= 0,48 м,

Vл=1 м/с [4].

Общее число прозоров, n, шт, определяется по формуле [1]

 

                                                      ,                                                 (2.1)

 

где     b = 0,016 м – ширина прозора решетки;

          hр = 0,48 м – глубина воды перед решеткой (hр =hл );

          Vр = 1 м/с – скорость воды в прозорах решетки [1];

         k3 = 1,05 – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями задержанными загрязнениями


                шт

 

 

 

 

 

Общая ширина решеток  Вр, м, определяется по формуле [1]

 

                                        ,                                        (2.2)

 

где     S=0,008 – толщина стержней решетки.

 

= 0,008·(53-1) + 0,016·53 = 1,6 м

 

Принято 2 механизированные малогабаритные решетки (одна рабочая и 1 резервная) марки МГ8Т с шириной канала перед решеткой Вк = 1400мм, глубиной канала Нк = 2000мм и числом прозоров 55 шт [5].

Фактическая скорость в прозорах решетки  Vp, м/с [1]

 

 

 = 0,46 м/с                             (2.3)

 

                                                1 – решетка; 2 – настил

 

Рисунок 2 - Схема установки решетки

 

Общая строительная длина  решетки L,м, определена по формуле


                                                                              (2.4)

 

где  l1 – длина уширения перед решеткой, м;       

       l2 – длина камеры перед решеткой, м;

       l3 – горизонтальная проекция решетки, м;

       l4 – длина камеры перед решеткой (принята конструктивно 1,0 м);

       l5 – длина сужения после решетки.

      Длина уширения перед решеткой l1, м, определена по формуле [3]

 

                                                     (2.5)

где Вр=1,6 м – ширина камеры решетки;

Вк=1,4 м – ширина  подводящего канала;

φ=20°- угол уширения перед  решеткой


   

Горизонтальная проекция решетки  l3,м, определена по формуле

 

                                                                                                 (2.6)

 

где hб = 0,3м– высота борта камеры;

α = 60° - угол наклона решетки.

 

 

Длина камеры перед решеткой l2,м определена по формуле

 

                                      

                              (2.7)

 

где    lк =0,3м– запас на конструктивные габариты решетки

 

 

Длина сужения после решетки l5,м, определяется по формуле

 

                                                                                                          (2.8)

 

 

   Общая строительная длина решетки равна

 

 

Общая  строительная высота канала в месте установки решеток, Н, м, определяется по формуле

 

                                              Нк=h1+h2+hр                                                                            (2.9)

 

где    h1-глубина воды в канале перед решеткой при пропуске расчетного

              расхода, м;

      h2=0,5 м - превышение бортов камеры над уровнем воды;

      hр – потери напора в решетке, м.

 

Потери напора в решетках hр,м, определяются по формуле [1]

 

                                             ,                                                (2.10)

 

где    р = 3 – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора  вследствие

              засорения решетки [1];

          ζ – коэффициент местного сопротивления;

          V = 1 м/с – скорость движения воды в камере перед решетками;

           g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения

 

Коэффициент местного сопротивления  ζ определяется по формуле [1]


                                         ,                                         (2.11)

 

где     β=2,42 – коэффициент для прямоугольной формы стержней [1];

          α=60о – угол наклона решетки к горизонту

 

 

                                                  м

 

Общая строительная высота канала в месте установки решеток, Н, м

 

Н = h1 + h2 + hр,

 

где     h1 – глубина воды в канале перед решеткой при пропуске расчетного

   расхода, м;

     h2 – превышение бортов камеры над уровнем воды, м;

     hр – потери напора в решетке, м.

 

Н = 0,48 + 0,3 + 0,02 = 0,8м

 

Количество задержанных  на решетках отбросов W, м3/сут, определяются по формуле [1]

 

                                            ,                                              (2.12)

 

где     а = 8 л/(год·чел) – количество отбросов, снимаемых с решеток [2].


 чел. – приведенное количество  жителей по взвешенным веществам

 

                                                       м3/сут

 

Масса загрязнений Ротб, кг , определяется по формуле [1]

 

Ротб= W∙γотб ,                                                                     (2.13)

 

где    γотб=750 кг/м³ - средняя плотность отбросов

 

Ротб=1,78∙750=1335 кг

 

Часовое количество отбросов Рчас, т/ч, определяется по формуле [1]

 

                                 Рчас= Ротб∙Кч/24  ,                                          (2.14)

 

где   Кч =2 -  коэффициент часовой неравномерности поступления отбросов

 

Рчас=1230∙2/24=111,25 кг/ч=0,111 т/ч.

 

 

2.3. Подбор дробилок

 

Для измельчения задержанных  загрязнений принята дробилка марки  Д-3 с пропускной способностью 300-600 кг/ч.[3] Дробилка включается в работу по мере накопления отбросов. При дроблении отбросов в дробилку подается вода после первичных отстойников из расчета 40 м3/т отбросов. Влажность дробленых отбросов составляет 98-98,5%.

Суточный расход воды на дробление отбросов Qотб ,,м³/сут ,

определяется[1]

 

Qотб= Рчас∙40;                                                 (2.15)

 

                                     Qотб= 0,111∙40=4,44 м³/сут

 

 

2.4 Расчет аэрируемых песколовок

 

Для улавливания песка запроектированы аэрируемые песколовки с гидросмывом. Принято 2 рабочие песколовки с  2 отделениями [1].


 

                          1 – трубопровод для подачи воды на гидросмыв;

              2 – смывной трубопровод со спрысками; 3 – бункер для песка;

                        4 – лоток для песка; 5 – аэраторы; 6 – гидроэлеватор

 

                        Рисунок 3 – Схема аэрируемой песколовки

 

Площадь живого сечения одного отделения песколовки ω, м2, определяется по формуле [1]

 

                                                ,                                                    (2.16)

 

где V = 0,1 м/с – скорость движения в аэрируемой песколовке [1];

       n = 2 – принятое количество отделений песколовок

 

           

м2

 

Скорость движения сточной  воды в песколовке V, м/с, при принятых размерах определяется по формуле [1]

 

                                                                                       (2.17)

             

м/с

 

Длина песколовки L, м, определяется по формуле [1]

 

                                                   ,                                          (2.18)

 

где   k = 2,08 – коэффициент, зависящий от отношения В:Н = 1,8:1,2 = 1,5 и

               гидравлической крупности расчетной фракции песка [1];                

         hр – расчетная глубина песколовки;

         U0=18,7 мм/с – гидравлическая крупность частиц песка [1]

 

Расчетная глубина песколовки hр, м, определяется по формуле [1]

 

   м                                          (2.19)

 

          

м

 

Принимается песколовка длиной 7 м.

Осадок из песколовки удаляется гидроэлеваторами, располагаемыми в бункерах, которые устроены в начале песколовок и имеют круглую форму в плане диаметром Dб=1,6 м. Осадок смывается в бункер с помощью гидромеханической системы.

Длина пескового лотка  и смывного трубопровода l, м, определяются по формуле [1]


                                                                                                 (2.20)

 

    

 

Объем осадка в сутки V, м3/сут, определяется по формуле [1]

 

                                                   ,                                                (2.21)

 

где     0,03 л/сут – количество задержанного осадка на одного человека аэрируе-    мой песколовкой [1].

 

                                                         м3/сут

 

Выгрузка осадка принимается 1 раз в смену, т.е. 3 раза в сутки. В бункер поступает 20% всего осадка.

Объем осадка в песковом лотке отделения  Vп, м3/сут, определяется по формуле [1]

 

                                                           (2.22)

 

                                     

 

Ширина пескового лотка b, м, принята равной 0,5 м.

Высота слоя осадка в песковом лотке  h0, м, составила [1]

 

                                                     (2.23)

 

               

Очистные канализационные сооружения населенного пункта