Водоотведение промышленных предприятий(фармацевтическая промышленность)

Смесь всех сточных вод  насыщается биогенными добавками на реагентной станции, для обеспечения протекания процессов биологической очистки (добавляют азот 20 мг/л и фосфор 1,4 мг/л) и поступает на биологическую очистку, состоящую из двух ступеней аэротенков. Для первой ступени принимаем аэротенк-смеситель, для второй аэротенк-вытеснитель, оба с регенерацией активного ила. Затем стоки попадают в контактные резервуары, где обезвреживаются хлором и по аэрируемому водотоку сбрасываются в водоём.

Осадок после третичного отстойника попадает на насосно-воздуходувную  станцию, туда же попадает и избыточный активный ил с иловой насосной станции  после аэротенков первой и второй ступени, откуда осадок направляется на обезвоживание на вакуум-фильтры и термическое обеззараживание, затем осадок поступает на иловые площадки.

 

8. Расчёт  сооружений для очистки сточных  вод

фармацевтического завода

 

Решётки

 

Определим максимальный расход сточных вод:

 

 м³/с,

 

где - общий коэффициент неравномерности притока сточных вод (определяется по таблице 2 СНиПа 2.04.03-85).

 

Принимаем ширину прозоров b=16 мм, расчётную глубину воды в решётке H_p=0,8 и среднюю скорость воды в решетке v_p=0,8 м/с (пункт 5.12 СНиП 2.04.03-85). Число прозоров решетки n_p подсчитаем по формуле:

 

,

 

где - коэффициент, учитывающий стеснение потока граблями и задержанными загрязнениями, равный 1,05.

 

Определим ширину решетки B_p, длину уширений перед решеткой и после решетки l₂ по формулам:

 

 м

 

 м;

 

 м,

 

где S – толщина стержня, S=0,01 м;

B_k – ширина подводящего канала, B_k=0,6 м.

 

Величину потерь напора в решетке h_p принимаем равной h_p=0,1 м. В соответствии с расчётами принимаем 1 рабочую и 1 резервную решетку марки РММВ-1000.

 

Песколовки

 

Необходимую площадь  зеркала песколовок при гидравлической крупности u₀=0,0187 м/с частиц песка =0,2 мм определяем по формуле:

 

 м²

 

Вычисляем площадь живого сечения песколовки при скорости протекания сточной воды v=0,3 м/с и числе песколовок n_n=2;

 

 м²

 

Принимаем расчётную  глубину песколовки H_п=0,5 м, а значение коэффициента K_п=1,7 (таблица 27 СНиПа 2.04.03-85). Длину проточной части лотка песколовки вычисляем по формуле:

 

 м.

 

Диаметр песколовки определяем по формуле:

 

 м.

 

В соответствии с проведённым расчётом принимаем 2 песколовки с круговым движением воды диаметром м.

 

Усреднители

 

При отсутствии графика  притока сточных вод объём  усреднителя рассчитываем по формулам СНиПа.

В данном случае концентрация взвешенных веществ составляет 750 мг/л, итак получаем:

Определяем коэффициент  усреднения по формуле:

 

.

 

где - концентрация загрязнений в залповом сбросе, - средняя концентрация загрязнений в сточных водах, - концентрация, допустимая по условиям работы последующих сооружений.

 

Пользуемся формулой (19) СНиПа:

 

 м³

 

Принимаем число усреднителей 2 штуки, размеры: общая ширина 54 метра, длина каждой секции 27 метров, ширина секций 3,0 метра, глубина воды 1,5 метра.

 

Нейтрализация сточных вод

 

Сточные воды, величина рН которых ниже 6,5 или выше 8,5, перед  отводом в канализацию населённого пункта или в водный объект подлежат нейтрализации.

Нейтрализацию следует осуществлять смешением кислых и щелочных сточных  вод, введением реагентов или  фильтрованием их через нейтрализующие материалы.

В данном случае имеем  рН=11 по заданию. Производим расчёт концентрации по формуле:

 

11,00=12+lg

 

11,0=12+(lgX₁-lg40),

 

где 40 – эквивалентная  масса NaOH, lg40=1,602, тогда 11,00=12+lgX₁-1,602; lgX₁=11,00-12+1,602=0,602, X₁=2,42 NaOH г/л.

Непрерывно действующие  фильтры, загруженные кусковым мелом, известняком, магнезитом, мрамором, доломитом и другими химическими веществами, подходят для нейтрализации соляно-кислых и азотно-кислых сточных вод.

 

Реагентные  методы очистки сточных вод

 

Дозу реагента надлежит принимать по данным научно-исследовательских  организаций в зависимости от характера загрязнений сточных вод, необходимой степени их удаления, местных условий. В данном курсовом проекте выше перечисленные условия не указаны, таким образом принимаем соли алюминия совместно с анионым флокулянтом или без него, катионые флокулянты. Приготовление и дозирование по СНиП 2.04.02-84, смешение реагентов в гидравлических смесителях или в подводящих трубопроводах. Доза реагента – соли алюминия 150 мг/л, анионого флокулянта 1,5 мг/л. Для нормального протекания биологической очистки насыщаем воды на реагентной станции следующими соединениями: азотом 20 мг/л и фосфором 2,4 мг/л. Данные значения взяты из практической деятельности по очистке сточных вод завода витаминов.

 

Первичные отстойники

 

Принимаем эффект осветления в отстойниках 50 %.

Гидравлическую крупность u₀ вычисляем по формуле:

 

 мм/с

 

где t_set – продолжительность осветления, по данным анализа t_set=744 c,

h₁ – высота слоя воды в лабораторном цилиндре, h₁=0,5 м,

n₂ – коэффициент, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения по рис.2. СНиП.

Н_set – глубина проточной части отстойника, Н_set=3 м.

 

Определим требуемое  время осветления в реальных условиях:

 

c = 0,86 ч.

 

где k_sct – коэффициент использования объёма отстойника по таблице 31 СНиПа, k_sct=0,45.

 

Определим общий объём  отстойных сооружений

 

 м³

 

Принимаем 2 типовых радиальных отстойника диаметром 18 м и с фактической глубиной отстойной зоны Н_set=3,4 м и объёмом отстойной зоны V=788 м³ (типовой проект 902-2-83/76).

Определим концентрацию взвешенных веществ в воде, выходящей  из отстойника:

 

мг/л

Эффективность снижения БПК_полн в первичных отстойниках составляет:

 

Э^БПК = 0,6×Э_ф = 0,6×50 = 30 %.

Определим концентрацию БПК_полн в воде, выходящей из отстойника:

мг/л

Расчёт аэротенка 1 ступени

 

а) Расчёт объёма аэротенка

Так как расход сточных  вод составляет значительную величину (25000 м³/сут), то в качестве сооружений биологической очистки принимаем аэротенки.

Поскольку БПК поступающих  вод равно 750 мг/л, то в соответствии со СНиП стр. 35 п. 6.141 рассчитываем аэротенки  с регенераторами. Принимаем аэротенк-смеситель  для первой ступени.

БПК_полн сточных вод, поступающих в аэротенк из первичного отстойника: L_en = 1400 мг/л

Доза ила в аэротенке  а_i = 3 г/л.

1) Определяем степень  рециркуляции активного ила:

J – иловый индекс, зависящий от нагрузки загрязнений на ил. Предварительно J = 100 см³/г.

2) Определим удельную  скорость окисления органических загрязнений по формуле (49) СНиП:

мг/ч

С₀ = 2 мг/л – содержание растворённого кислорода;

r_max – максимальная скорость окисления, мг/(г×ч), принимаемая по табл. 40;

k_e – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, (мг×БПК_полн)/л, и принимаемая по табл. 40;

k₀ – константа, характеризующая влияние кислорода, (мг×О₂)/л, и принимаемая по табл. 40;

j – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый по табл. 40.

3) Общий период окисления при ρ = 45,1 рассчитываем по формуле (48) СНиП

ч

 

где  L_en – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;

L_ex – БПК_полн очищенной воды, мг/л;

s – зольность   ила,  принимаемая   по табл. 40;

4) Общий объем аэротенка  и регенератора

W_atm + W_г = q_max∙t_atm = 1500∙9,5 = 14250 м³.

5) Общий объем аэротенка  определяется по формуле 

Для расчета аэротенков, предназначенных для очистки  городских сточных вод, степень  регенерации R_r задается по данным исследований или по опыту эксплуатации.

В данном случае степень  регенерации принимается R_r = 0,3 (объем, занятый регенератором, составляет 30 %).

 

м³

6) Объем регенератора W_r = 14250 – 9965 = 4285 м³.

7) С учетом величины периода аэрации следует уточнить нагрузку на ил, а затем значения илового индекса. По формуле (53) СНиП определим значения q_i

мг/(г·сут)

По табл. 41 СНиП при  этом значении q_i для сточных вод: J = 120 cм³/г, что отличается от ранее принятого J = 100 cм³/г.

8) С учетом проектирования  значения J по формуле (52) СНиП 2.04.03-85 уточняется величина коэффициента рециркуляции

Принимаем трёхкоридорный, 2-х секционный аэротенк АР-3-6-5 с шириной коридора 6 м, глубиной 5 м, длина коридора L = 84 м.

W_кор = 6·5·3·84 = 7560 м³.

Общий объём W_at = 7560·2 = 15120 м³.

ч

Это значение приблизительно равно расчётному, следовательно, аэротенк рассчитан правильно.

 

Вторичный отстойник

 

В соответствии со СНиП вторичные отстойники рассчитываются на нагрузку по очищенной сточной воде на поверхность вторичных отстойников по формуле:

 

 м³/(м²×ч)

 

где - гидравлическая крупность биоплёнки, при полной биологической очистки 1,4 мм/с, значение коэффициента следует принимать по п 6.61 СНиПа.

Площадь поверхности зеркала вторичных  отстойников будет составлять

 

 м²

 

Принимаем число отстойников n=3 радиального типа и вычисляем диаметр каждого отстойника:

 

 м

 

Таким образом  в результате принимаем 3 радиальных отстойника диаметром 18 метров.

Эффект осветления – 60 %. Тогда получаем:

 

Определим концентрацию взвешенных веществ в воде, выходящей  из отстойника:

 

мг/л

 

Эффективность снижения БПК_полн в вторичных отстойниках составляет:

 

Э^БПК = 0,6×Э_ф = 0,6×60 = 36 %.

 

Определим концентрацию БПК_полн в воде, выходящей из отстойника:

мг/л

Расчёт аэротенка 2 ступени

 

а) Расчёт объёма аэротенка. Принимаем аэротенк-вытеснитель.

1) Определяем степень  рециркуляции активного ила:

J – иловый индекс, зависящий от нагрузки загрязнений на ил. Предварительно J = 100 см³/г.

2) Определим удельную  скорость окисления органических загрязнений по формуле (49) СНиП:

мг/ч

С₀ = 2 мг/л – содержание растворённого кислорода;

r_max – максимальная скорость окисления, мг/(г×ч), принимаемая по табл. 40;

k_e – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, (мг×БПК_полн)/л, и принимаемая по табл. 40;

k₀ – константа, характеризующая влияние кислорода, (мг×О₂)/л, и принимаемая по табл. 40;

j – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый по табл. 40.

3) Общий период окисления при ρ = 45,1 рассчитываем по формуле (48) СНиП

ч

 

где  L_en – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), мг/л;

L_ex – БПК_полн очищенной воды, мг/л;

s – зольность   ила,  принимаемая   по табл. 40;

4) Общий объем аэротенка  и регенератора

W_atm + W_г = q_max∙t_atm = 1500∙4,3 = 6450 м³.

5) Общий объем аэротенка  определяется по формуле 

Для расчета аэротенков, предназначенных для очистки  городских сточных вод, степень  регенерации R_r задается по данным исследований или по опыту эксплуатации.

В данном случае степень  регенерации принимается R_r = 0,3 (объем, занятый регенератором, составляет 30 %).

м³

6) Объем регенератора W_r = 6450 – 4510 = 1940 м³.

7) С учетом величины периода аэрации следует уточнить нагрузку на ил, а затем значения илового индекса. По формуле (53) СНиП определим значения q_i

мг/(г·сут)

По табл. 41 СНиП при  этом значении q_i для сточных вод: J = 120 cм³/г, что отличается от ранее принятого J = 100 cм³/г.

8) С учетом проектирования  значения J по формуле (52) СНиП 2.04.03-85 уточняется величина коэффициента рециркуляции

Принимаем трёхкоридорный, 2-х секционный аэротенк АР-3-6-4,4 с  шириной коридора 6 м, глубиной 4,4 м, длина коридора L = 48 м.

Объём трёх коридоров:

W_аt = 6·4,4·3·84 = 6653 м³.

 

ч

 

Это значение приблизительно равно расчётному, следовательно, аэротенк рассчитан правильно.