Проектирование Контактных осветлителей

СОДЕРЖАНИЕ 

Приложение 1. Расчет коэффициента смешения 110

Приложение 2. Расчет требуемой степени очистки  по взвешенным веществам и по БПК 111

Приложение 3. Продольный профиль коллектора 112

Введение 

При проектировании очистных сооружений канализации необходимым  условием является защита окружающей среды (водного и воздушного бассейнов) от загрязнений, образующихся в процессе очистки сточных вод и поступающих в водоем и атмосферу.

Загрязнение водоема, в  который производится сброс сточных  вод, отрицательно сказывается на состояние его фауны и флоры. Загрязнение воздушного бассейна влияет на условия проживания населения в прилегающих районах.

Для защиты водоема от загрязнений  определяются условия выпуска сточных вод, при которых качество воды в реке не снижается ниже установленных предельно допустимых концентраций.

Защита населённых пунктов от влияния  очистных сооружений обеспечивается соблюдением размеров санитарно-защитной зоны.

При проектировании очистных сооружений разрабатываются такие технические решения, которые уменьшают отрицательное воздействие очистных сооружений на окружающую среду. К числу таких решений относятся:

- применение оборудования  и технологических процессов,  обеспечивающих надежную работу сооружений и малую вероятность их остановки;

- использование в аэрационных  сооружениях мелкопузырчатых пневмоаэраторов, работающих в режиме "мягкой" аэрации, что сокращает количество аэрозольных выбросов;

- соблюдение санитарно-гигиенических и водоохранных требований.

1. Определение основных расчетных параметров очистной станции 
   

1. Определение расходов сточных вод 
   

Сооружения очистной станции рассчитаны на суммарный приток в канализацию хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод.

Общая производительность станции – 3000 м³/сут.

Расчетные расходы сточных вод:

суточный расход - Q_w=3000 м³/сут

средний часовой расход

средний секундный  расход

максимальный  часовой расход

максимальный  секундный расход

минимальный часовой расход

минимальный секундный расход

, - коэффициенты общей неравномерности, приняты в зависимости от среднесекундного расхода, [2, таблица 2], ,

2. Определение концентрации загрязнений в сточных водах 
   

По заданию на проектирование характеристика сточных вод, поступающих на очистную станцию следующая:

, , , ,

хлориды 61,7мг/л.

3. Определение приведенного населения 
   

Влияние производственных сточных  вод на состав общего стока учитываются по эквивалентному населению. Эквивалентное население .- это такое число жителей, которое вносит такое же количество загрязнений, что и данный расход промышленных стоков.

Приведенное население определяется по формуле:

,

где – общее число жителей.

Приведенное население  по взвешенным веществам:

Приведенное население по БПК_полн:

,

Расчеты производятся по большему из значений, т.е. по

2. Определение требуемой степени очистки 
   

Необходимая степень очистки определяется в соответствии с санитарными требованиями и условиями сброса их в водоем.

Очистку сточных вод, как правило, следует ограничивать до степени, обеспечиваемой сооружениями полной биологической очистки (БПК_полн очищенной воды – 10-15мг/л), даже если по расчету требуется только механическая или неполная биологическая очистка. Расчеты по определению требуемой степени очистки сточных вод выполняются с целью выявления необходимости доочистки сточных вод, т.е. снижения БПК₂₀ ниже 10-15мг/л.

Расчет требуемой степени очистки  сточных вод производится из условия, что после сброса сточных вод концентрация загрязнений в расчетном створе реки не будет превышать их ПДК для рыбохозяйственных водоемов второй категории.

Таблица 2.1 Характеристика водоема

Определение необходимой степени очистки  сточных вод, спускаемых в водоем, производится по содержанию: взвешенных веществ, допустимой величине БПК в смеси речной и сточной вод, потреблению сточными водами растворенного кислорода, по СПАВ и других вредных веществ.

1. Определение коэффициента смешения и степени разбавления сточных вод водами водоема 
   

Коэффициент смешения а определяется по методу В.А.Фролова и И.Д.Родзиллера:

где - коэффициент смешения;

- основание натурального логарифма;

- среднемесячный расход воды  реки года 95%-ой обеспеченности, м³/с;

- коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения и определяемый по формуле:

;

где - коэффициент извилистости , ;

- коэффициент выпуска,  для берегового выпуска;

- коэффициент турбулентной диффузии:

Кратность разбавления перед расчетным  пунктом водопользования определяется по формуле:

Расчет  производится по программе OS kSM (Приложение 1). В результате расчета получаем: , кратность разбавления перед расчетным створом .

2. Определение необходимой степени очистки по взвешенным веществам 
   

Согласно санитарным требованиям предельно допустимое содержание взвешенных веществ в воде спускаемой в водоем определяется по формуле:

,

где - допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в реке после сброса сточных вод. Для водоемов рыбохозяйственного водопользования второй категории ;

- концентрация взвешенных веществ  в реке до сброса сточных  вод,  ;

- коэффициент смешения,

- среднемесячный расход воды  реки года 95%-ой обеспеченности, ;

- среднесекундный расход сточных  вод, м³/с.

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

Расчет выполнен на ЭВМ с использованием программы OS TSO (Приложение 2).

По результатам расчета допустимое содержание взвешенных веществ в  сточных водах, спускаемых в реку , необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам %.

3. Определение необходимой степени очистки сточных вод по БПК_полн смеси сточных вод и вод водоема 
   

Концентрация загрязнений в  сточных водах, удовлетворяющая  санитарным требованиям при сбросе их в водоем определяется по формуле:

где - БПК_полн очищенных сточных вод, мг/л;

- БПК_полн речной воды до места сброса сточных вод, мг/л;

- предельно допустимое значение БПК полное смеси речной и сточной воды в расчетном створе, ;

, - константы скорости потребления кислорода сточной и речной воды, ;

- константа скорости потребления  кислорода;

- продолжительность течения  речной воды от места выпуска  сточных вод до расчетного  створа.

Требуемая степень очистки сточных  вод по БПК_полн.:

При полной биологической очистке сточных вод в аэротенках снижение БПК₂₀ возможно до 15мг. Ели , то нужна доочистка сточных вод.

Расчет  произведен на ЭВМ с помощью программы OS TSO (Приложение 2). По результатам расчета допустимое значение БПК сточных вод, спускаемых в реку , необходимая степень очистки сточных вод по БПК %.

Т.к. , то производится полная биологическая очистка на аэротенках, где допустимое значение БПК снижается до необходимого значения без дополнительной доочистки.

4. Определение необходимой степени очистки сточных вод по растворенному кислороду 
   

Допустимая концентрация спускаемых сточных вод по БПК полн. определяется по формуле:

где 4 - наименьшая концентрация растворенного в воде кислорода по санитарным требованиям

0.4 - коэффициент  пересчета БПК полное в БПК₂

- содержание в воде кислорода

Т.к  , то расчет ведется без учета аэрации.

Требуемая степень очистки сточных вод  по растворенному кислороду определяется по формуле:

5. Определение необходимой степени очистки по СПАВ 
   

Допустимая концентрация вредного вещества в сточных водах, спускаемых в водоем, определяется по формуле:

где - предельно допустимая концентрация СПАВ в водоеме, мг/л;

;

- концентрация СПАВ водоема  выше сброса сточных вод,  ;

- концентрация СПАВ в  смеси производственных и хозяйственно-бытовых  сточных водах,  .

В процессе полной очистки может  быть достигнута степень удаления СПАВ до 80%

По ряду показателей (азот аммонийный, фосфатов,  азот нитритов и нефтепродукты) концентрация загрязнений в воде реки выше ПДК, поэтому допустимая концентрация этих веществ в очищенных сточных водах принимается не более их фонового содержания в воде водоема, т.е., концентрация азота аммонийного в очищенном стоке должна быть не более 0,78 мг/л; азота нитритов - не более 0,0 9мг/л; нефтепродуктов - не более 0,2 4мг/л.

6. Условия выпуска сточных вод в водоем

В соответствии с выполненными расчетами определена требуемая степень очистки сточных вод, при которой в расчетном створе реки будут обеспечены ПДК загрязняющих веществ, установленные для водоемов II категории рыбохозяйственного водопользования.

Ожидаемые показатели качества сточных вод после очистки  и качества воды в реке приведены в таблице 2.2, при этом концентрация загрязнений в расчетном створе после выпуска сточных вод определена исходя из баланса загрязнений по формуле:

,

где - концентрация загрязнений в расчетном створе после выпуска сточных вод, мг/л;

- фоновая концентрация загрязнений  в воде до выпуска сточных  вод,

- концентрация загрязнений в  очищенном стоке, мг/л;

- коэффициент смешения,

- среднемесячный расход воды  реки года 95%-ой обеспеченности, ;

- среднесекундный расход сточных  вод, м³/с.

Таблица 3.2 Условия выпуска сточных вод

Как видно из приведенных  данных, после выпуска сточных  вод в расчетном створе не обеспечивается допустимая концентрация по содержанию аммонийного азота, нитритов и нефтепродуктов из-за высокого фонового содержания этих загрязнений в речной воде. Так содержание азот аммонийного в речной воде (выше выпуска) превышает ПДК в 2 раза, азота нитритов - в 4,5 раза, нефтепродуктов - в 4,8 раза. При этом следует отметить, что концентрация указанных компонентов в очищенном стоке не превышает их ПДК для водоемов рыбохозяйственного водопользования.

3. Выбор и обоснование метода очистки сточных вод 
   

Согласно [2], методы очистки  сточных вод должны определяться в зависимости от местных условий с учетом возможного использования очищенных стоков для промышленных или сельскохозяйственных нужд.

Сточные воды, сбрасываемые в водоем, должны отвечать требованиям «Правил  охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Состав очистной станции выбирается в зависимости от требуемой очистки сточных вод, пропускной способности очистной станции, состава сточных вод, метода использования осадка и других местных условий.

Анализ полученных данных показывает, что на очистных сооружениях может быть применена схема полной биологической очистки сточных вод без доочистки.

В соответствии с характеристикой  сточных вод и расчетами по требуемой степени их очистки в проекте применена схема полной биологической очистки с аэротенками продленной аэрации.

Механическая очистка стоков осуществляется на решетках тонкого процеживания с прозорами 3мм и в песколовках с круговым движением воды. Использование решеток с прозорами 3мм и применение аэротенков продленной аэрации позволяет исключить из состава сооружений механической очистки первичные отстойники, что уменьшает количество образующегося осадка и упрощает эксплуатацию сооружений. Кроме того, эффективное удаление из сточных вод механических примесей повышает эффективность и надежности работы песколовок.

Биологическая очистка осуществляется в аэротенках продленной аэрации, сблокированных с вторичными отстойниками.

Работа аэротенков в  таком режиме обеспечивает глубокую нитрификацию при минимальном приросте активного ила. Система аэрации - пневматическая с мелкопузырчатыми аэраторами из волокнисто-пористого полиэтилена.

Обеззараживание сточных вод предусматривается  хлорированием с использованием передвижной хлораторной, при этом контакт сточных вод с хлором осуществляется в контактных прудах, выполняющих роль отстойников, а при необходимости - роль аварийных накопителей неочищенных сточных вод.

Контактные пруды выполняются  в виде земляных резервуаров из двух отделений, которые могут заполняться и опорожняться поочередно.

Выпуск очищенных сточных  вод производится в реку.

Обработка осадка предусматривает  уплотнение избыточного ила в  илоуплотнителях с последующей сушкой на высоконагружаемых иловых площадках, оборудованных системой вертикального дренажа. Подсушенный осадок может использоваться в качестве органо-минерального удобрения в озеленении и лесоводстве.

Песок из песколовок удаляется эрлифтом в бункеры для обезвоживания.

Обезвоженный песок и отбросы  с решеток вывозятся в места, согласованные с санитарной службой города.

Измерение расхода сточных  вод, поступающих на очистные сооружения, производится ультразвуковым расходомером "Днепр-7" на отводящем трубопроводе очищенного стока после вторичных отстойников.

Площадка очистных сооружений по разработанной  схеме занимает площадь 1,57га.

Реализация запроектированной  схемы обеспечит очистку сточных вод до установленных расчетом концентраций.

4. Расчет канализационных очистных сооружений 
   

1. Сооружения механической очистки сточных вод 
   

1. Приемная камера очистных сооружений

Приемная камера предназначена  для приема сточных вод поступающих на очистные сооружения, гашения скорости потока и сопряжения трубопроводов с открытыми лотками. Камеры могут предусматриваться на поступление сточных вод по одному или двум трубопроводам. Приемная камера разрабатывается на прием сточных вод от главной канализационной насосной станции и дренажной насосной станции. Выбор типа размера камеры производится в зависимости от пропускной способности и диаметра напорных водоводов. Расчетный расход, поступающий на очистную станцию, поступает по двум ниткам напорного водовода диаметром 250 мм [4]. Диаметр аварийного трубопровода 300мм, расход от дренажной насосной станции поступает по напорному трубопроводу диаметром 100мм [4].

Рисунок 4.1 Приемная камера

Размеры камеры принимаются конструктивно  А х В х Н = 1400 х 3800 х 1500 (см. рисунок 4.1).

2. Решетки 
   

Для предотвращения попадания крупных  загрязнений на очистные сооружения предусматриваются решетки.

Принимаем решетку-процеживатель  «STEP SKRIN»

Решетка-процеживатель шагового типа устанавливается на канале между приемной камерой и песколовками.

Решетка имеет следующие  размеры:

ширина- 400 мм,

длина - 1400 мм,

высота - 1600 мм,

ширина прозоров - 3мм,

глубина канала в месте установки решетки - 900 мм,

рабочая глубина канала - 600 мм,

мощность  электропривода - 1,1кВт.

Резервная решетка выполняется  упрощенной конструкции с прозорами 6-8 мм и ручным удалением отбросов.

Количество  отбросов, задерживаемое шаговой  решеткой и удаляемое с очистных сооружений, составляет

где - отбросы, приходящиеся на одного человека в год, ;

- приведенное население по  взвешенным веществам,  ;

- коэффициент часовой неравномерности  поступления отбросов, ;

- плотность отбросов, .

Отбросы с решетки сбрасываются в дырчатый контейнер, устанавливаемый над каналом за решеткой, откуда они вручную перегружаются в контейнер-накопитель с последующим вывозом.

Решетка оборудуется системой автоматики, позволяющей изменять режим  работы (режим процеживания или фильтрования).

Рисунок 4.2 Решетки

1 – решетка-процеживатель; 2 – дырчатое корыто; 3 – затвор  щелевой; 4 – решетка с ручным удалением отбросов; 5 – подводящий канал; 6 – отводящий канал.

3. Песколовки 
   

Для выделения из сточных вод  песка предусматривается горизонтальная песколовка с круговым движением  воды по ТП 902-2-331 тип II (рисунок 4.3). Они  более экономичны и надежны в работе. Эффективность их работы выше, чем обычных горизонтальных песколовок, что объясняется вращательным движением сточной жидкости в плоскости сечения потока, вызываемого круговым движением сточной воды в плане.

Песколовка представляет собой  круглый резервуар с коническим днищем. Внутри песколовки находится кольцевой лоток, заканчивающийся внизу щелевым отверстием.

Сточная вода из распределительной  камеры по подводящему лотку тангенциально поступает в кольцевой лоток песколовки. Минеральные частицы (песок) через щелевое отверстие в лотке опускаются в коническую часть песколовки, а вода по отводящему лотку направляется на последующую очистку.

Удаление песка из песколовки предусматривается эрлифтом, при этом эрлифт работает практически постоянно с подачей воды с примесью песка в бункеры для накопления и обезвоживания последнего. Отстоявшаяся в бункере вода возвращается в песколовки. Выгрузка песка из бункера производится по мере его заполнения.

Песколовка из двух отделений диаметром 4000мм имеет пропускную способность 56-86 л/с ( ).

Размеры кольцевого лотка песколовки: ширина 500мм; высота прямоугольной части 350мм; высота треугольной части 350мм. По таблицам гидравлического расчета канализационных сетей [5] определяем размеры подводящего канала. Учитывая возможную интенсификацию работы очистных сооружений в будущем, определяем наполнение в подводящем канале на расчетный расход с коэффициентом 1,4:

; ; ; ; .

Данные гидравлического расчета  подводящего канала к каждой песколовке приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Данные гидравлического расчета подводящего канала к одной

песколовке

Размеры подводящего и отводящего лотка для каждой песколовки ВхН=300х450мм.

Рисунок 4.3 Песколовки

1 - подводящий канал, 2 – отводящий канал, 3 – пульпопровод, 4 – трубопровод опорожнения песколовки, 5 – эрлифт, 6 – воздухоотделительный бак, 7 – разделительный щит,

8 – желоб, 9 – затвор, 10 – подводящий лоток, 11 – отводящий  лоток.

Площадь живого сечения кольцевого лотка при расчетном расходе

;

где - скорость движения сточных вод: - при максимальном притоке сточных вод, - при минимальном притоке сточных вод;

- число песколовок или отделений.

Площадь сечения треугольной части  кольцевого лотка

;

где - ширина кольцевого лотка песколовки, ;

- высота треугольной части, .

Площадь сечения прямоугольной  части кольцевого лотка

.

Высота слоя жидкости в прямоугольной  части кольцевого лотка

Площадь живого сечения кольцевого лотка при минимальном расходе

;

- наполнение подводящего  канала при максимальном расходе, м;

- то же, при минимальном  расходе, м.

Скорость протока сточных вод  в песколовке при минимальном расходе

Длина песколовки по средней линии  осадочной части

где - диаметр песколовки, ;

- ширина кольцевого лотка, .

Требуемая длина песколовки

где - коэффициент, принимаемый в зависимости от типа песколовок [2, таблица 27]: для горизонтальных песколовок с диаметром задерживаемых частиц 0,20мм ;

- расчетная глубина песколовки, м;

 - гидравлическая крупность песка, [2, таблица 28];

-скорость движения сточных вод, .

Таким образом,

Продолжительность протока сточных  вод в песколовке должна быть не менее 30с при максимальном протоке:

что удовлетворяет требованию СНиП [2].

Количество песка (влажность 60%), удаляемое  из песколовок, определяется по норме 0,02 л/сут на 1 человека [2] и составляет:

.

Принимаются два песковых бункера с размерами в плане 1000х1500 каждый.

2. Сооружения биологической очистки сточных вод 
   

Аэротенки-отстойники разрабатываются  в виде прямоугольных емкостей сооружений, объединяющих в себе аэротенки продленной аэрации (аэрационная часть) и вторичные отстойники вертикального типа (отстойная часть). Оба сооружения связаны между собой переливными окнами, обеспечивающими переток иловой смеси из аэрационной зоны в отстойную зону.

Режим продленной аэрации, который  также называется методом полного  окисления, отличается значительно  большей продолжительностью пребывания сточных вод в аэротенках. Продолжительность аэрации сточных вод в продленном режиме составляет 1-3сут. в зависимости от начальной концентрации сточных вод по БПК. Аэротенки с продленной аэрацией работают при дозах активного ила по сухому веществу 3-6 г/л. в сут.

Аэротенки, работающие в режиме полного окисления, могут эксплуатироваться с удалением избыточного активного ила или без его удаления. В последнем случае избыточный активный ил выносится из вторичного отстойника, что снижает качество очистки. Поэтому для более высокой степени очистки проектом предусмотрено удаление избыточного ила из системы, тем более что низкий его прирост позволяет производить эту операцию через значительные промежутки времени.

Применение режима продленной аэрации  обусловлено незначительным приростом  активного ила и высокой степенью его минерализации, простотой эксплуатации, устойчивостью работы в режимах неравномерного поступления расхода сточных вод.

Рисунок 4.4 Аэротенки-отстойники

1 - аэротенк, 2 – отстойник, 3 – трубопровод подачи сточных  вод на очистку, 4 – трубопровод  отвода очищенной воды, 5 – система  аэрации , 6 – трубопровод циркуляционного ила, 7 – трубопровод отвода избыточного ила, 8 – воздухопровод, 9 – эрлифт, 10 – лоток, 11 – водослив зубчатый.

Расчет таких биоблоков производится в соответствии с исходными данными, приведенными в таблице 4.2

Таблица 4.2 Исходные данные для расчета аэротенков-отстойников