Содержание

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1  Определение основных расчетных характеристик проекта и выбор 
схемы очистки сточных вод. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

• Определение расчетной производительности очистных сооружений 
  канализации (ОСК).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1.2  Определение приведенного числа жителей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 
1.3  Определение расчетных концентраций загрязнений общего стока. . .9 
1.4  Определение требуемой степени очистки сточных вод. . . . . . . . . . 11 
1.4.1 Определение коэффициента смешения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 
1.4.2 Определение необходимой степени очистки сточных вод. . . . . . . .14 
1.5   Выбор схемы очистки сточных вод. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 
2    Расчет очистных сооружений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 
2.1   Расчет сооружений механической очистки сточных вод. . . . . . . . . 18

2.1.1  Приёмная   камера. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 
2.1.2  Решётки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 
2.1.3  Песколовки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 
2.1.4  Первичные отстойники. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 
2.2   Сооружения биологической очистки сточных вод. . . . . . . . . . . . .26 
2.2.1  Биофильтр. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 
2.2.2  Вторичные отстойники. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 
2.3    Расчет сооружений для обработки осадка. . . . . . . . . . . . . . . . . .29 
2.3.1   Илоуплотнители. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 
2.3.2  Метантенки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 
2.3.3   Центрифуга. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 
2.3.4   Песковые бункера. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 
2.4     Сооружение по обеззараживанию сточных вод. . . . . . . . . . . . . . 38

     Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

     Список  использованной литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Канализация предназначается для приема, отведения  и очистки сточных вод от производственных корпусов, установок и сооружений промышленных предприятий, жилых, коммунальных и общественных зданий, сооружений сельскохозяйственных комплексов, а также с территории, занимаемой перечисленными объектами.

     Под очисткой сточных вод подразумевается их обработка различными методами с цельно разрушения или извлечения содержащихся в них минеральных и органических веществ до степени, позволяющей сбрасывать эти воды в водоемы и водотоки или повторно использовать их для производственных и других целей. К очистке воды относятся также ее обезвреживание и обеззараживание, удаление вредных для человека, животных или растений веществ и устранение из воды болезнетворных микроорганизмов и вирусов.

     Канализация представляет собой комплекс инженерных сооружений, который включает канализационные трубопроводы (самотечные и напорные), насосные станции, узлы локальной и внеплощадочной очистки сточных вод и обработки канализационных осадков, вспомогательные и подсобные здания и сооружения.

     Канализацию разделяют на внутреннюю (внутри зданий и установок) и наружную: внутриквартальную, внутризаводскую, уличную, внеплощадочную. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 Определение основных  расчетных характеристик проекта и выбор 
схемы очистки сточных вод

     1.1 Определение расчетной  производительности  очистных сооружений 
канализации (ОСК)

     Наиболее  часто принимаемая в нашей  стране полная раздельная система водоотведения  предполагают совместную очистку бытовых  и производственных сточных вод. Для расчета концентрации загрязнений  смеси этих вод и необходимой  степени очистки необходимо знать среднесуточные расходы.

     Расчетная среднесуточная производительность ОСК  определяется в зависимости от суммарного расхода бытовых и производственных сточных вод:

,                                            (1)

     где Q^быт_{ср_сут} – среднесуточный расход бытовых сточных вод, м³/сут, определяемый по формуле:

,                                                     (2)

          где q_н – норма водоотведения, л/чел×сут;

              N – число жителей, чел.

          Q^пр_{ср_сут} – среднесуточный расход производственных сточных вод, равный 4390 м³/сут.

            Тогда,

     Среднечасовой расход находим делением среднесуточного расхода на 
24 часа:

     Среднесекундный расход найдем по следующей формуле:

     Для расчета сооружений очистки необходимо знать максимальный секундный расход. А также при необходимости  проверки работы сооружений необходимо рассчитать минимальный секундный расход. Максимальный (минимальный) секундный расход бытовых стоков определяется по следующей формуле:

,                                           (3)

     где К_gen.max(min) – общий коэффициент неравномерности притока сточных вод, определяем по табл. 2 [1].

     Для 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:

,                                  (4)

     1.2 Определение приведенного  числа жителей

     Некоторые параметры работы очистных сооружений принято рассчитывать как приведенное число жителей (N_пр), вычисляемое с учетом эквивалентного числа жителей (N_экв). Эквивалентное население (N_экв) – это число жителей, которые вносят такое же количество загрязнений, что и данный расход производственных сточных вод.

     Приведенное число жителей рассчитывается по формуле:

  ,                                                   (5)

где N – фактическое число жителей города, чел.

N_экв – эквивалентное число жителей от каждого промышленного предприятия, чел, определяется по формуле:

,                                                 (6)

где Q^пр_{ср_сут} – среднесуточный расход производственных сточных вод, м³/сут;

а – количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут, определяемое по табл.25 [1];

              С_пр – концентрация загрязнений промстоков, г/м³.

     Для расчетов определяется число жителей  по следующим показателям:

     – содержанию взвешенных веществ (С_пр^взв, мг/л):

       тогда,

     – БПК_полн осветленных сточных вод (С_пр^{БПК осв.п}, мг/л):

       тогда,

     – БПК_полн неосветленных сточных вод (С_пр^{БПК осв.п}, мг/л):

       тогда,

       Считаем, что промстоки поступают в  городскую канализационную сеть после отстаивания на локальных ОСК. 

     1.3 Определение расчетных  концентраций загрязнений  общего стока

     Определение необходимой степени очистки  и расчет ОСК производится по основным показателям загрязнений, которыми являются количество взвешенных веществ и сумма органических загрязнений, выраженных по БПК_полн.

     Количество  загрязняющих воду веществ на одного жителя для определения их концентрации в бытовых сточных водах необходимо применять по табл. 25 [1]. Концентрацию загрязняющих веществ надлежит определять исходя из удельного водоотведения на одного жителя.

     Концентрация  загрязнений бытовых сточных  вод вычисляется по формуле:

,                                               (7)

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

а – количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут, определяемое по табл.25 [1];

q_н – норма водоотведения на одного человека, л/чел в сутки.

     Поскольку бытовые сточные воды поступают  на очистные сооружения вместе с производственными, то по расходам бытовых и производственных сточных вод и по концентрации загрязнений в них можно определить концентрацию загрязнений общего стока по формуле:

,                                             (8)

где С_быт, С_пр – концентрации взвешенных веществ в бытовых и производственных сточных водах, г/м³;

Q_быт, Q_пр – средние суточные расходы соответственно бытовых и производственных сточных вод, м³/сут.

     Концентрация  загрязнений по количеству взвешенных веществ составляет:

     – для бытовых сточных вод:

     – для общего стока:

     Концентрация  загрязнений по БПК_полн осветленной жидкости составляет:

     – для бытовых сточных вод:

     – для общего стока:

     Концентрация  загрязнений по БПК_полн неосветленной жидкости составляет:

     – для бытовых сточных вод:

     – для общего стока:

     Кроме того, для определения возможности  осуществления биологической очистки определяется содержание в поступающих на ОСК сточных водах биогенных элементов.

     Концентрация  загрязнений по содержанию азота  равняется:

     – для бытовых сточных вод:

     – для общего стока:

     Концентрация  загрязнений по содержанию фосфора равняется:

     где 142 – молекулярная масса Р₂О₅;

          62 – молекулярная масса Р₂. 
 

     – для бытовых сточных вод:

     – для общего стока:

     В соответствии с п. 6.2. [1] на каждые 100 мг/л БПК_полн должно приходиться не менее 5 мг/л азота (N) и 1 мг/л фосфора (Р).

     Определим, требуется ли добавка биогенных  элементов для осуществления биологической очистки. В соответствии с требованиями [2], содержание биогенных элементов в сточных водах при биологической очистке зависит от БПК_полн поступающих сточных вод. 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 случае соотношение  БПК_п осветленной воды к азоту и к фосфору 331,04:25,02:4,5 что принимает вид – 100:7,56:1,36. Это больше, чем минимально допустимые количества, и поэтому добавки биогенных элементов в бытовые воды не требуется.

     1.4 Определение требуемой  степени очистки  сточных вод 

     Водоемы обладают самоочищающейся способностью, что следует учитывать при  проектировании очистных сооружений и  определении необходимой степени  очистки. Сточные воды, спускаемые в водоем, должны быть очищены до такой степени, чтобы не оказать вредного воздействия на него.

     Общие условия выпуска сточных вод  в поверхностные водоемы определяются народнохозяйственной значимостью этих водоемов, характером водопользования и их самоочищающей способностью и регулируются «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения» [4].

     1.4.1 Определение коэффициента  смешения

     Для определения необходимой степени  очистки по основным показателям необходимо знать значение коэффициента смешения сточных вод с водой водоема, куда будут сбрасываться очищенные сточные воды. При спуске сточных вод в проточные водоемы коэффициент смешения определяется по полуэмпирической зависимости:

                            ,                                   (9)

     где е – основание натурального логарифма;

q_p – минимальный расход воды (при 95%-ной обеспеченности) в створе реки у места выпуска сточных вод, равный 8,8 м³/с;

Q_{ср_сек} – средний секундный расход сточных вод, равный 0,148 м³/с;

L – расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа по течению (фарватеру) реки, м, определяемое как расстояние до ближайшего пункта водопользования (L_ф), уменьшенное на 1 км, равное 4000 м;

α – коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения и определяется по формуле:

                             ,                                           (10)

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

φ – коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния от места выпуска до расчетного створа по течению (фарватеру) (L) к расстоянию между этими же пунктами по прямой (L_пр), примем равным 1,1.

Е – коэффициент турбулентной диффузии, определяемый для равнинных рек по формуле:

,                                              (11)

где V_ср – средняя скорость течения при минимальном расходе,  
V_ср = 0,34 м/с;

      Н_ср – максимальная глубина водоема при низком горизонте воды, Н_ср = 1,1 м;

     = 200.

     Коэффициент смешения составляет:

     Кратность разбавления перед расчетным  пунктом водопользования определяем по формуле:

,                                                (12)

     1.4.2 Определение необходимой  степени очистки  сточных вод

     Степень очистки сбрасываемых в водоем сточных  вод определяется по количеству взвешенных веществ, допустимой величине БПК и количеству растворенного в водоеме кислорода.

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

                                            ,                                  (13)

где p – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в воде водоема после сброса сточных вод, для расчетного случая р = 0,75 мг/л;

C_r – содержание взвешенных веществ в водоеме до выпуска сточных вод, мг/л.

     Требуется полная биологическая очистка.

     Необходимая степень очистки (в процентах) сточных  вод по взвешенным веществам определяется по формуле:

        ,                                        (14)

где С_общ – концентрация загрязнений по количеству взвешенных веществ, С_общ =319,98 мг/л.

     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:

        ,                              (15)

где 0,4 – коэффициент пересчета БПК_п в БПК₂;

      4 – наименьшая допустимая по санитарным правилам концентрация растворенного кислорода в воде водоема, мг/л, [1];

      Q_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:

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

        ,                           (16)

где k₁ и k₂ – константы скорости биохимического потребления кислорода сточной и речной водой, определяемые опытным путем  
(k₁ = 0,16; k₂ = 0,1);

L_N – предельно допустимое значение БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе, равная для данного вида вод 3 мг/л;

t – время движения сточных вод до расчетного створа, сут, которое вычисляется по формуле:

        ,                                                     (17)

     Так как L_ст < 0, то для данного водоема требуется глубокая биологическая очистка. Но в рамках курсового проекта мы выполняем расчет сооружений механической очистки с последующей биологической очисткой. 
 
 
 
 

     1.5 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. После проектируемых очистных сооружений сточные воды направляются на станцию доочистки.

       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 12790 м³/сут принимаем:

      - для механической очистки – приемные камеры, решетки с механической очисткой, горизонтальные аэрируемые песколовки и горизонтальные отстойники;

     - для биологической очистки – высоконагружаемые биофильтры, горизонтальные вторичные отстойники;

     Обработка осадков производится в илоуплотнителях  с последующим высушиванием в центрифугах.

     Схема очистки сточных вод представлена на рис. 1. 

Рисунок 1 – Схема очистки сточных вод