Задание на курсовой проект

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Очистка сточных вод» на тему: «Проектирование очистных сооружений канализации». – Челябинск: ЮУрГУ, 2007. – 55с. – Библиогр. 6 назв.

     В данном курсовом проекте разработана  схема очистки сточных вод  и запроектированы городские  очистные сооружения канализации. 
 
 

Содержание

     Введение

     1. Подготовка исходных данных для расчета

     1.1 Определение расчетной производительности  очистных сооружений канализации

     1.2 Расчетная концентрация загрязнений общего стока

     1.3 Определение приведенного числа  жителей

     1.4 Расчет подводящих лотков

     1.5 Определение необходимости добавки биогенных веществ

     2. Определение требуемой степени  очистки сточных вод

     2.1 Определение необходимой степени  очистки сточных вод по взвешенным  веществам

     2.2 Определение необходимой степени  очистки сточных вод по БПК_п смеси сточных вод и воды водоема

     2.3 Определение необходимой степени очистки сточных вод по растворенному в воде кислороду

     3. Выбор схемы очистки сточных  вод

     4. Сооружения механической очистки  сточных вод

     4.1 Приемная камера

     4.2 Решетки

     4.3 Песколовки

     4.4 Первичные отстойники

     5. Сооружения биологической очистки  сточных вод

     5.1 Аэротенки

     5.2 Вторичные отстойники

     6. Обработка осадка

     6.1 Илоуплотнители

     6.2 Обработка сырого осадка и избыточного активного ила в метантенках

     6.3 Песковые площадки

     6.4 Иловые площадки

     7 Обеззараживание очищенных сточных вод и выпуск в водоем

     Список  использованных источников

Введение

     Обеспечение необходимого санитарного состояния водоемов является важным условием охраны окружающей природной среды. Задачей курсового проекта является расчет необходимых сооружений для очистки бытовых и промышленных сточных вод перед сбросом их в реку (очистку нужно произвести до такой степени, чтобы сбросы не ухудшали экологическое состояние водоема).

1. Подготовка исходных  данных для расчета

1.1 Определение расчетной производительности очистных сооружений канализации

     Общий среднесуточный расход городских сточных  вод, поступающих на очистные сооружения, определяется по формуле:

где  – среднесуточный расход бытовых сточных вод , м³/сут, определяемый по формуле:

где q – норма водоотведения на одного человека, л/чел·сут;

      N – число жителей, чел.

 – среднесуточный расход промышленных сточных вод м³/сут, равный 5720 м³/сут.

     Средний часовой расход находим делением среднесуточного расхода на 24 часа:

     Средний секундный расход найдем по следующей  формуле:

     Максимальный (минимальный) секундный расход бытовых  стоков определяется по следующей формуле:

где К_max(min) – общий коэффициент неравномерности притока сточных вод [1].

     От  промышленного предприятия сточные  воды поступают неравномерно, но в данном курсовом проекте допускается принять коэффициент неравномерности для производственных сточных вод, равный 1. Таким образом, максимальный (минимальный) секундный расход составит:

1.2 Определение расчетных  концентраций загрязнений  общего стока

     Основными загрязнениями общего стока являются взвешенные вещества и органические загрязнения, выраженные БПК_п. Эти показатели используются в основном для определения необходимой степени очистки сточных вод и расчета сооружений очистной станции канализации.

     Концентрация  загрязнений хозяйственно-фекальных  сточных вод определяется по формуле:

     где k_быт – концентрация вычисляемого вида загрязнений, мг/л;

а – удельное количество загрязнений  на одного человека, гр/чел·сут;

      q – норма водоотведения на одного человека, л/чел·сут.

     Расчетная концентрация загрязнений общего стока  определяется по формуле:

где  и – концентрация вычисляемого вида загрязнений соответственно бытовых и производственных сточных вод, мг/л;

 и  – средний расход бытовых и производственных сточных вод, л/с.

     Концентрация  взвешенных веществ в бытовых  стоках:

     По  БПК_п неосветленной жидкости:

     По  БПК_п осветленной жидкости:

      Концентрация  азота в бытовых стоках:

      Концентрация  фосфора в бытовых стоках

      где 142 – молекулярная масса P₂O₅;

            62 – молекулярная  масса Р₂

1.3 Определение приведенного числа жителей

     В курсовом проекте очистные сооружения рассчитываются на производственно-бытовую  систему канализации. Влияние производственных сточных вод на состав общего стока может учитываться по эквивалентному населению.

     Эквивалентное население N_экв – это число жителей, которые вносят такое же количество загрязнений, что и данный расход производственных сточных вод.

     Сумма расчетного N и эквивалентного N_экв числа жителей называется приведенным населением N_пр:

     Эквивалентное население находится по формуле:

где  – средний суточный расход промышленных сточных вод, м³/сут

k_пром – концентрация загрязнений сточных вод промышленного предприятия, гр/м³

а – количество загрязнений, вносимых в сточные воды одним человеком в сутки, гр/чел·сут [1].

      Для данного задания по взвешенным веществам:

      По  БПК_п неосветленной воды:

      По БПК_п осветленной воды:

1.5 Определение необходимости добавки биогенных веществ

      Установлено, что для нормального хода биологической очистки соотношение БПК_п осветленной воды к азоту и к фосфору должно быть не менее как 100:5:1.

      В данном проекте соотношение БПК_п осветленной воды к азоту и к фосфору 187:25:4,6 что принимает вид – 100:13,4:2,5. Это больше, чем минимально допустимые количества, и поэтому добавки биогенных элементов в бытовые воды не требуется.

2. Определение требуемой  степени очистки  сточных вод

     Водоемы обладают самоочищающейся способностью, что следует учитывать при проектировании очистных сооружений и определении необходимой степени очистки.

     Для правильного определения степени  очистки сточных вод необходимо знать их состав и объем, а также  гидрогеологические характеристики водоема и санитарные условия. Необходимая степень очистки сточных вод определяется применительно к общим санитарным, органолептическим показателям и к каждому из нормативных показателей загрязненности.

     Выбор технологической схемы очистки  сточных вод перед сбросом  их в водоем производится на основании  расчетов по определению степени очистки по количеству взвешенных веществ, потреблению сточными водами растворенного кислорода, допустимой величине БПК в смеси воды водоема и сточных вод.

     В расчет принимается часть расхода  водоема, определяемая с учетом коэффициента обеспеченности смешения.

     При спуске сточных вод величина коэффициента обеспеченности смешения определяется по формуле В. А. Фролова и И. Д. Родзиллера:

     где е – основание натурального логарифма;

        – средний секундный расход сточных вод, м³/с;

Q₉₅ – минимальный расход воды (при 95 %-ной обеспеченности) водоема у места выпуска сточных вод, м³/с;

L –  расстояние от места выпуска  сточных вод до расчетного  створа по фарватеру, м;

 – коэффициент, зависящий  от гидравлических условий смешения и определяемый по формуле:

где ξ – коэффициент, учитывающий место расположения выпуска; для берегового выпуска очищенных сточных вод ξ = 1;

      φ – коэффициент извилистости русла, равный 1,2.

Е – коэффициент турбулентной диффузии, для равнинных рек определяемый по формуле М. В. Потапова:

где V_ср – средняя скорость течения воды в реке на участке между выпуском и расчетным створом, м/с;

      Н_ср – средняя глубина реки на расчетном участке, м.

     Расстояние  до расчетного створа на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования.

2.1 Определение необходимой  степени очистки  сточных вод по  взвешенным веществам

     Согласно  санитарным правилам, предельно допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в водоем определяется по формуле:

где р – допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод: для расчетного случая р = 0,75 гр/м³ [2];

b –  концентрация взвешенных веществ  в воде водоема до спуска  в него сточных вод, гр/м³;

      Требуется полная биологическая очистка.

     Необходимая степень очистки сточных вод  по взвешенным веществам определяется по формуле:

     где – содержание взвешенных веществ до очистки, мг/л.

2.2 Определение необходимой  степени очистки  сточных вод по  БПК_п смеси сточных вод и речной воды

     В общем виде концентрация загрязнений  в сточных водах, удовлетворяющая санитарным требованиям при спуске их в водоем, определяется по формуле:

     где L_ст – БПК_п очищенной сточной воды, мг/л;

k_ст и k_р – константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой, определяемые опытным путем (k_ст = 0,16; k_р = 0,1);

L_пр. – предельно допустимая БПК_п смеси речной и сточной воды в расчетном створе, равная для данного вида вод 6 мг/л;

Т – продолжительность перемещения  воды от места выпуска сточных  вод до расчетного створа, сут:

2.3 Определение необходимой степени очистки сточных вод по растворенному в воде кислороду.

      В соответствии с правилами спуска сточных вод в воде водоема  после смешения ее со сточной водой  содержание растворенного кислорода  должно быть не ниже 4 мг/л.

     При этом условии допустимая концентрация спускаемых сточных вод по БПК_п определяется по формуле:

     где 0,4 – коэффициент пересчета БПК_п в БПК₂;

4 –  наименьшая допустимая по санитарным  правилам концентрация растворенного  кислорода в воде водоема, мг/л, [2];

О_р – концентрация растворенного кислорода в речной воде до места выпуска очищенных сточных вод, мг/л;

L_р – БПК_п речной воды до места выпусков стоков, мг/л, перевод БПК₅ в БПК_п производится в соответствии с выражением:

мг/л [3].

     Сравнивая два показателя: необходимую степень  очистки по БПК_п смеси сточных вод и воды водоема и необходимую степень очистки по растворенному в воде водоема кислороду, приходим к выводу, что требуемый эффект очистки составляет:

3. Выбор схемы очистки  сточных вод

     Требуемая степень очистки определяет метод  и тип очистных сооружений.

     Для достижения эффекта очистки в рамках данного проекта необходимо предусмотреть механическую очистку с последующей биологической обработкой.

     Состав  очистных сооружений зависит от требуемой  степени очистки сточных вод, пропускной способности очистной станции, состава сточных вод, поступающих  на очистную станцию, метода использования  осадка.

     Типы  сооружений на очистной станции канализации зависят от количества сточных вод. При расходе равном 16640 м³/сут рекомендуются [2]:

     Для механической очистки – решетки с механической очисткой, горизонтальные песколовки и горизонтальные отстойники.

     Обработка осадков производится в метантенках с последующим высушиванием на иловых площадках, на песковых площадках с последующим вывозом.

     Схема очистки сточных вод приведена в приложении.

4. Сооружения механической  очистки

4.1 Приемная камера

     Приемная  камера предназначается для приема сточных вод, поступающих на очистные сооружения канализации по напорным трубопроводам, гашения скорости потока жидкости и сопряжения трубопроводов с открытым лотком.

     Сточные воды с расчетным расходом Q = 1350 л/с = 4860 м³/ч поступают на очистную станцию по двум ниткам напорного трубопровода диаметром 600 мм. Принимаем камеру размерами 4500×5000×4500 м [4] (соответственно длина ширина высота). Яковлев С.В., Карелин Я.А. Канализация. – М.: Стройиздат, 1975. – 632 с.

4.2 Решетки

      Из  приемной камеры сточная вода по трем каналам поступает в здание решеток, где располагаются 3 решетки, в том числе резервная.

      В составе очистных сооружений предусмотрены  решетки с прозорами 16 мм с закругленными стержнями.

      Расчет  решеток начинается с подбора  живого сечения подводящего канала перед камерой решетки. По одному каналу будет поступать л/с. Каналы сооружений рассчитываются на максимальный секундный расход с коэффициентом 1,4. Скорость движения сточной жидкости в канале лежит в пределах от 0,7 м/с до 1,4 м/с, в прозорах механизированной решетки – 0,8 – 1 м/с.

      Начинаем  с квадратного сечения канала:

      где  Q – максимальный секундный расход, м³/с

      v – скорость движения сточной жидкости в канале, равная 1 м/с.

      Ширина  лотка составит 0,8 м, уклон в лотках равен 0,0008, скорость движения жидкости 0,88 м/с [5], наполнение а = 1,2, тогда высота воды в лотке составит 0,96 м

      К решеткам жидкость подается по лотку, расход в котором составит:

      Скорость  движения жидкости 0,92 м/с, наполнение а = 1,6 [5], высота воды в лотке составит 1,6∙0,8=1,3 м.

      Число прозоров в решетке n определяется по формуле:

где k₃ – коэффициент, учитывающий стеснение сечения потока граблями, при механической очистке 1,05;

      Н_р – глубина воды в канале перед решеткой, м;

      b – ширина прозоров между стержнями, м;

v_p – скорость движения сточной жидкости в прозорах решетки, м/с.

      Общая ширина канала в месте установки решетки:

где S – ширина прутьев, м. Наиболее употребляемы прутья прямоугольного сечения с закругленными краями размером 8 16 мм;

      Общая строительная длина решетки:

      где l₁ – длина уширения перед решеткой, м, принимается:

      где В_р – ширина камеры решетки, м

            В_п – ширина подводящего канала, м

l_р – рабочая длина решетки, принимаемая конструктивно равной 1,5 м

      l₂ – длина сужения после решетки, м, равная:

      Общая строительная высота камеры в месте  решеток: