Проект сооружений биологической очистки хромсодержащих сточных вод производительностью 930 м3/сут

    Избыточный активный ил из вторичных отстойников плунжерным насосом (21) подается в илоуплотнитель (22), а также туда поступает осадок из первичного отстойника (5). Уплотненный активный ил далее подается на фильтр-пресс (26).

Газ, образующийся в анаэробном биореакторе (10), поступает в газгольдер (14), откуда отводиться на нужды предприятия.

Из фильтр-пресса (26) осадок вывозится на захоронение. Иловая вода из уплотнителя и фильтр-пресса поступает в сборник надиловой воды (24).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет и подбор основного технологического оборудования

 

3.1 Определение расчетных параметров очистной станции и   необходимой степени очистки сточных вод

          3.1.1 Определение расходов сточных вод

По заданию производительность предприятия равна 2500 дал в сутки. Образуется сточных вод :

Q=P∙S  

P – производительность предприятия, дал/сутки

S – количество сточных вод, м³ на 1 дал продукции.

Q=2500∙1,5=3750 м³ /сут   

Средний суточный расход: 

q_{ср сут} =3750 м³ /сут

Средний часовой расход в сутки:

q_{ср ч} = q_{ср сут} /24 

q_{ср ч} =3750/24=156,3 м³ /ч

Максимальный часовой расход:

q_{макс ч} =К_общ ∙ q_{ср ч}   

К_общ - коэффициент неравномерности притока сточных вод

Для промышленных сточных  вод К_общ =2,5

q_{макс ч} =2,5∙156,3=390,6 м³ /ч

Средний секундный расход:

q_{ср с} = q_{ср ч} /3,6    

q_{ср с}=156,3 /3,6=43,4дм³/с

Максимальный секундный расход:

q_{макс с} = q_{макс ч} /3,6 

q_{макс с}=390,6/3,6=108,5 дм³/с  

3.1.2 Определение концентрации загрязнений в сточных водах

В сточных водах промышленных предприятий концентрация взвешенных веществ b_пр принимается по справочным данным [2].

b_пр =700 мг/дм³

Значение БПК_п в сточных водах также принимается по литературным данным [2].

L_пр =4000 мг О₂ /дм³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3.1.3 Определение необходимой степени очистки сточных вод

Проектирумые сооружения рассчитываются на полную очистку сточных вод (до значения БПК очищенной воды-15мг/л, содержания взвешанных веществ в очищенной воде-15мг/л).

 

3.2 Расчет сооружений механической очистки сточных вод

 

3.2.1 Приемная камера очистных сооружений

 

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

Камеры предусматриваются  на поступление сточных вод по одному или двум трубопроводам и располагаются в насыпи высотой 5 м,

Типоразмер камеры выбираем в зависимости от пропускной способности, диаметра и количества напорных трубопроводов. Так как максимальный секундный расход равен 108,5 л/с, то выбираем приемную камеру:

Таблица   3.1 - Характеристика приемной камеры

Пропускная способность, л/с	Диаметр трубопровода, мм	Марка приемной камеры	Размеры камеры    А*В*Н, мм
134	400	ПК-140а	1000 1000 1200

 

3.2.2 Расчет песколовок

 

Песколовки предусматриваются, если пропускная способность сооружений более 100 м³/сут. Число отделений песколовок должно быть не менее двух.

Площадь живого сечения песколовки ω, м²:

ω=q _макс.с/v·n

где   v – скорость движения сточных вод (v ≤ 0,3 м/с при максимальном притоке сточных вод)

  n – число песколовок.

ω=0,108/0,3·2=0,18 м².

Длина песколовки, м:

l = К·1000·H_р·v / u₀,

где    К – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа песколовок и диаметра задерживаемых частиц: К=1,7;

Н_р – расчетная глубина песколовки: Н=0,5 м; 

u₀ – гидравлическая крупность песка, подлежащего задержанию:

u₀=18,7 мм/с.

l=1,7·1000·0,5·0,3/18,7=13,6 м.

Ширина отделения песколовки В, м:

В = ω/Н_р.

В = 0,18/0,5=0,36 м.

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

Т = l /v ≥ 30

Т = 13,6/0,3=45,3 с.

   Объем осадочной части песколовки W,м³:

W=b_пр·q _ср.сут·T _ос·α / a·1500·1000,

где    α – доля взвешенных веществ, удаляемых из сточных вод в песколовке: α =18,5%;

а – доля сухих веществ  в осадке: а=40%.

W =700·3750·2·18,5/40·1500·1000=1,6 м³.

Высота слоя песка  в песколовке h, м:

h _ос = W / l· B· n;

h _ос = 1,6/13,6·0,36·2=0,16 м.

Полная строительная высота песколовки Н _стр, м:

Н _стр = Н_р+ h_ос+ 0,4

Н =0,5+0,16+0,4=1,06 м.       

 

Таблица 3.2 - Горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды

Пропускная способность, тыс. м³/сут.	Число отделений	Размеры отделения, м
		длина	ширина
3,75	2	13,6	0,36

 

Количество взвешеных  веществ в сточной воде после песколовки:

b_пр =700·0,815=571 мг /дм³

Принимаем 10-% снижение БПК в песколовке:

БПК_после=4000·0,9=3600 мг О₂ /дм³

 

3.2.3 Расчет усреднителя

 

Объем усреднителя W, м³, определяется из графика притока сточных вод и требуемой степени усреднения по расходу. Для практических расчётов можно принимать время усреднения 4-8 часов:

W=T· q_ср.ч.

Т – время усреднения;

W=6·156,3= 937,5 м³

Исходя из этого выберем усреднитель (таблица 3.3)

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3 Параметры усреднителя

Номер усред- нителя	Рабочий объем, м³		Число усред- нителей	Размеры, мм
	макс.	мин.		общая шири- на секций	Длина секций	Ши- рина сек- ций	Глу- бина воды	Ширина сборного лотка
10	1000	750	1	27000	27000	3000	1500	800

 

Принимаем 5-% снижение БПК в усреднителе:

БПК_после=3600·0,95=3420 мг О₂ /дм³

 

3.2.4 Расчет первичных вертикальных отстойников

 

В первичный отстойник поступает вода с количеством взвешенных веществ равным 571 мг/ дм³.

Добавим коагулянт CaO для увеличения степени отстаивания, который дает возможность для доочистки сточных вод от фосфора. Коагулянт необходим также и для нейтрализации сточных вод с pH=4. Расход CaO равен 300 мг/л. Коагулянт образует взвесь, поэтому количество взвешенных веществ увеличивается:

b =571+300=871 мг/ дм³

Коагулянт дает возможность  удалить 90% взвешенных веществ:

b_отс =871·0,9=783,9 мг/ дм³

Остается b =87,1 мг/л взвешенных веществ.

Радиус отстойника R, м [2]:

R = (q _ср.ч/3,6 π·K·u₀) ^0,5

где  K - коэффициент использования объема проточной части отстойника: K=0,35;

u₀ - гидравлическая крупность частиц взвеси, мм/с.

u₀ =1000·K·H / α·t·K·H / h )ⁿ – ω,

Н - глубина проточной  части отстойника, м: Н=4 м;

t - продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h: Т=2230 с;

α - коэффициент, учитывающий влияние температуры воды на ее вязкость. Для данного производства со среднегодовой температурой стока равной 35 α=0,66;

n - показатель степени, зависящий от агломераций взвеси в процессе осаждения: n=0,4;

ω - вертикальная составляющая скорости движения воды в отстойнике, которая в зависимости от скорости рабочего потока принимается по таблице. ω=0,05

u₀ = 1000·0,35·4 / 0,66·2230 (0,35·4/0,5)^0,4 -0,05=0,58 мм/с

Тогда радиус равен:

R = (156,3/3,6·3,14·0,35·0,58)·^0,5  =8,3 м

Так как рассчитаный  радиус слишком велик, то выбираем типовой вертикальный отстойник с максимальным радиусом равным 4,5 метра.

 

Таблица 3.4 - Основные размеры типового вертикального отстойника

Номер типового проекта	Отстойник	Диаметр, м	Строительная высота, м			Пропускная способность, (м³/ч) при времени отстаивания,ч
			Цилиндрической части		Конической части	1,5
902-2-166	Первичный из сборного железобетона	9	4,2	5,1		156,5

 

Число отстойников:

N= W_общ /W_з.о.

Общий объем отстойников W_общ, м ³:

W_общ = q _макс.с·T/1000

W_общ =108,5·5123/1000 = 556 м ³

Т– расчетная продолжительность отстаивания, с

Т=t·(H / h )ⁿ = 2230·(4 / 0,5 )ⁿ = 5123 с

Объем зоны отстаивания W_з.о., м ³, определяется по геометрическим размерам цилиндрической части отстойника:

W_з.о.=3,14·9²·3,9/4=248 м ³

Число отстойников:

N=556 /248=2,24

Принимаем 3 рабочих первичных отстойника и 1 резервный. Объем иловой части отстойников W_ос, м ³ из расчета накопления в нем осадка за период Т=8 ч определяем.

W _ос=b_пр ·q _ср.ч·Т· Э/(100 – Р)·10³· N·p,

где Р – влажность  удаляемого осадка: Р= 94%;

p – плотность удаляемого осадка: p=1000 кг/ м ^3;

Э – эффект осветления: Э=90%.

N– число отстойников

W_ос=871·156,3·8·90/(100 – 94)·10³·1000·3=5,4 м ³

За сутки образуется осадка в трех отстойниках:

W_ос=5,4·3·3=49 м ³

За счёт удаления осадка дальнейший объем сточных вод уменьшается:

q_ср.сут=3750-49=3701 м ³

Принимаем 10-% снижение БПК  в отстойнике:

БПК_после=3420·0,9=3078 мг О₂ /дм³

Взвешеных веществ остается:

b =871·0,1=87,1 мг/л.

3.3 Расчет сооружений биологической очистки сточных вод

 

3.3.1 Расчет комбинированного  анаэробного  биореактора 

 

Анаэробные биореакторы  с иммобилизованной микрофлорой  применяют для локальной предварительной  очистки сильно загрязненных (ХПК> 1500- 2000 мг/л ) сточных вод до уровня загрязненности, допустимого для  сброса стоков в городскую канализацию. Полная очистка стоков возможна при использовании двухступенчатого анаэробно-аэробного процесса обработки сточных вод. Расчет анаэробных биореакторов производят по величине показателя ХПК сточных вод, исходя из требуемого снижения загрязненности сточных вод и удельной производительности биореактора (Q, кг ХПК/ м ³  ·сут).

Величина  удельной производительности биореактора определяется типом  применяемых аппаратов, которые  отличаются способом иммобилизации  микрофлоры анаэробного активного  ила или удержания его в реакционном объеме, концентрацией биомассы, системой распределения сточных вод в биореакторе.

В общем случае требуемый  объем анаэробного биореактора W, м³ , рассчитывается по формуле:

W=q _{ср сут} ·(ХПК_а - ХПК_t)/Q·φ,

        ХПК=БПК/0,7

где  ХПК_а   - значение ХПК исходных сточных вод, мг/л: ХПК_а =3078/0,7=4397 мг/л;

ХПК_t  -  значение ХПК сточных вод, прошедших стадию анаэробной очистки, мг/л: ХПК_t =462/0,7=660 мг/л;

Q - производительность биореактора, кг ХПК/ м ³·сут:  
          Q=15 кг ХПК/м ³  ·сут;

φ – коэффициент заполнения анаэробного биореактора: φ=0,8.