Очистка сточных вод города

                                 R= 15,6 м.

Принимаем к установке на ОС три радиальных отстойника диаметром 30 м, строительной глубиной 3,4 м, типовой проект 902-2-83/76.

 Суточный объем  осадка равен:

                                  W_mud = ,                                            (46)                                                   

где P_mud – влажность осадка при удалении плунжерными насосами – 93,5 %;

        – плотность осадка, т/м³.

                    W_mud = м³/сут.

 

        7.7 Расчет биофильтров

 

В данном курсом проекте  биологическая очистка сточных  вод осуществляется на биологических фильтрах с объемной загрузкой.

Для расчета биофильтров  сначала определяют коэффициент  К:

                                          К = L_еn/L_ех,                                                       (47)

                                        К = 141,8/20 = 7,09.

По среднезимней температуре  сточной воды Т=14⁰С и найденному значению К по табл.3.10 [1] определяем высоту биофильтра Н = 3м, гидравлическую нагрузку q =20 м³/м² сут и расход воздуха В_уд=12 м³/м³ воды.

Площадь биофильтров F равна:

                                                    F = Q/ q                                                                                     (48)

                                                 F = 41500/20 = 2067,5м² 

Необходимый объем загрузки биофильтров W определяется по формуле:

                                                W =FH                                                            (49)

                                             W = 2067,5·3=6202,5м³

Расход воздуха определяется по формуле:

                                              В_общ= B_удQ                                                (50)

                                             В_общ =12·41500 =174000 м³/сут

Для подачи воздуха устанавливаем  два рабочих и один резервный  вентиляторы ЭВР-5 производительностью 8000м³/ч и напором до 80 мм.

Назначаем 6 секции биофильтров прямоугольной в плане формы размерами 18 х 21 и размещаем их в отапливаемом помещении. Подача исходной воды осуществляется под напором при помощи насосной станции биофильтров.

 

        7.8 Расчёт водораспределительной системы биофильтра

 

        Выбираем спринклерную систему  орошения биофильтра, расчёт которой сводится к определению расхода воды из каждого разбрызгивателя, необходимого их числа, диаметра разводящей сети, объёма и времени работ дозирующего бака.

При расчёте водораспределительной  сети начальный свободный напор  у разбрызгивателя Н_общ = 2 м, конечный – не менее 0,5 м, диаметр отверстий разбрызгивателя 25 мм; высота расположения головки разбрызгивателя над поверхностью загрузки 0,15 м; период орошения при Q_макс равен 5 – 6 мин. Водораспределительная сеть – на глубине 0,5 м от поверхности биофильтра.

Потери напора в сети для предварительного расчёта принимаем  равными 25 % общего напора. Максимальный свободный напор у головки спринклера Н_св = 0,75 · 2 = 1,5 м.                                                    

Каждый разбрызгиватель  орошает вокруг себя площадь радиусом R_ор, значение которого зависит от свободного напора у разбрызгивателя. При Н_св = 2 м определим диаметр и радиус круга орошения: D_ор = 3,8 м; R_ор = 1,9 м [10]; максимальный расход спринклера q^´_с.макс = 1,83 л/с [10].

Спринклеры располагают  в шахматном порядке на расстояние:

l_с = 1,73 R_ор = 1,73·1,9 = 3,3 м друг от друга в каждом ряду;

 Расстояние между рядами:

       l_р = 1,5 R_ор = 1,5·1,9 = 2,85 м.

Подсчитаем число рядов  спринклеров в секции биофильтра и число спринклеров в одном  ряду n^´_с: 

n_р = А / l_р = 18 / 2,85 = 6,31;  n^´_с = В / l_с = 21 / 3,3 = 6,36.

Общее число рядов  принимаем n_р = 6, а число спринклеров в каждом ряду с учётом их расположения в шахматном порядке по 6 и по 7 ( соответственно в чётных и нечётных рядах ). Общее число спринклеров в одной секции биофильтра составит n_с = 6·3+7·3 = 39. Расстояние между рядами назначаем l_р = 2,85 м, а между спринклерами в каждом ряду l_с = 3,3 м.

Сумма потерь напора в  водораспределительной сети:

h = h_дл + h_м = 0,24 + 0,572 = 0,812 м.

свободный напор у  головки спринклера:  

Hсв = Hобщ – h = 2 – 0,812 = 1,188 м.

Объем дозирующего бака  равен:

 

                                           Vбак = Qмакс t 60,                                               (51)

 

где t – продолжительность опорожнения бака, мин;

                                         Vбак = 20,13·5·60 = 6000 = 6 м³.                                        

 

 

 

 

       7.9 Расчет вторичных отстойников

 

Вторичные отстойники предназначены  для разделения смеси после биофильтров на очищенную воду и биоплёнку. Количество вторичных отстойников принимаем не менее 3, все рабочие. При расчете на минимальное количество необходимо учитывать объем с коэффициентом 1,3. Принимаем радиальные отстойники и расчет  ведем по гидравлической нагрузке на зеркало воды отстойника по формуле:

                                            q_ssb = 3,6 K_set U₀ ,                                                  (52)                                 

 

где U₀ – гидравлическая крупность биопленки, при полной биологической

очистке  U₀ = 1,4 мм/с;

     K_set – коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимается для радиальных отстойников 0,45;

Тогда нагрузка на вторичные отстойники равна:

 

q_ssb = 3,6 · 0,45 · 1,4 = 2,27 м³/(м² ч).

 

Площадь вторичных отстойников  равна:

 

                                                  F_set = Q_max / q_ssи,                                              (53)               

 

F_set = 2263,12 / 2,27 = 953,75 м².

 

По аналогии с первичными отстойниками принимаем вторичные отстойники D = 30 м.

Принимаем три вторичных радиальных отстойника по [5], типовой проект 902-2-83/76 с рабочей глубиной 3,7 м.

Суточный объём осадка равен:

 

                      W_ос = N_пр^БПК a  100 / 10⁶ ( 100 – p ) γ,                                        (54)                

 

где  а = 28 г/сут ·чел;

       γ = 1 т/м³

       p = 96%.

 

W_ос = 147407· 28·100/10⁶ · ( 100 – 96 ) ·1 = 103,2 м³.

 

 

7.10 Расчёт двухслойного фильтра

 

Для глубокой очистки вод от мелкодиспергированных  частиц, а также для доочистки  сточных вод после биологической очистки применяем двухслойные фильтры с подкачкой воды сверху вниз.

Расчетная скорости фильтрации при  нормальном режиме:

                                       V_р  = V_ф (N – n_р)/N,

где V_ф – скорость фильтрации при форсированном режиме;

        N – общее число фильтров на станции;

        n_р – число фильтров находящихся в ремонте (при N<20 n_р = 2).

Принимаем число фильтров N = 10. Тогда расчетная скорость фильтрации равна:

                                       V_р  = 10(10 –2)/10 = 8 м³/ч.

Суммарная площадь фильтров:

       F = Q/(24V_р –nV_рT) = 41500/(24·8 –2·8·0,2) = 219,8 м²

Принимаем 10 фильтров с площадью каждого 24 м² и размерами в плане 8x3 м.

Общая высота фильтра:

H = H_з + H_в + h_c + d_к = 1,2 + 2 + 0,5 + 0,6 = 4,3 м.

БПК сточных вод после  песчаных фильтров снижается и составляет:

L_ex = 20(1 –0,7) = 6 мг/л; C_ex = 20(1 –0,6) = 8 мг/л.

 

 

7.11 Расчет смесителя хлора с водой

Для смешения хлора с водой принимаем  смеситель типа «лоток Паршаля».

Принимаем размеры смесителя  с учетом расхода сточных вод  по табл. 15.2 [5].

 Пропускная способность в данном случае 41500 м³/сут. Подбираем размеры подводящего и отводящего лотка  таким образом, чтобы:

                                  0,65

Подводящий лоток при q_тах = 600 л/с;

 В = 800 мм;

 h = 0,7 м;

 i = 0,0016;

 V= 1,15 м/с                                                

 Отводящий лоток:

В = 800 мм;

           h = 0,56 м;

 i = 0,0025;

 V= 1,37 м/с;

 Отношение:    (0,72 – 0,56)/0,72 = 0,22

Длина отводящего лотка  до створа полного перемешивания  при:

          Е = 1,7 м,

          F = 0,9 м         

  l = L – (E + F+ 0,6 + 0,4)                                                                            

  l = 6,6 – (1,7 + 0,9 + 0,6 +0,4) = 3 м.

Определим потери напора в смесители по формуле:

  Dh = Z + Z¢ = 0,183 + 0,0025 = 0,1855 м

 где Z = 0,3 Н_А= 0,3·0,61 = 0,183 м;   Z¢ = il = 0,0025 · 3 = 0,0075 м. 

 

7.12 Расчет контактных резервуаров

 

Контактные резервуары рассчитываются на максимальный приток сточных вод (Q_max = 2163,12 м³/ч), и время контакта воды с хлором t = 30 мин. Число резервуаров принимаем не менее двух. В качестве контактных резервуаров принимаем горизонтальные отстойники, оборудованные системой труб с насадками для смыва осадка технической водой с днища отстойника осадочной части. Предварительно взмученный осадок удаляется самотеком под гидростатическим давлением. Объем контактных резервуаров равен:

 

                                                         W = Q_max t,                                                (55)

 

W = 2163,12 · 0,5 = 1081,56 м³.

 

Принимаем горизонтальный отстойник по [5, табл. 12.5]; типовой проект 902-2-305 с шириной отделения 6 м, длиной 24 м, глубиной 3,15, числом отделений – 3.

Количество осадка, выпадающего  в контактных резервуарах, принимаем  в литрах на 1 м³ сточной воды при влажности р_ок = 98 % [1] после биологической очистки а = 0,5. Тогда количество осадка в нашем случае

 

                                                  W_ок = а Q / 1000,                                             (56)                                        

 

W_ок = 0,5 · 41500 / 1000 = 20,68 м³/сут.

 

7.13 Расчет выпуска

 

 

Расстояние от выходного колодца  контактных резервуаров до уреза  воды в реке при высоком горизонте  воды принимается 100 м. При расчете  коэффициента смешения был принят выпуск очищенных стоков в фарватер реки (x = 1,5). Ширина реки 140 м (по заданию), а оголовок выпуска устанавливаем в наиболее глубоком месте русла на расстояние 30 м от уреза воды (при высоком горизонте воды).

Таким образом, длина выпуска равна 100 м. Выпуск в реку осуществляют водоводом  в одну нитку. Определяем диаметр выпуска [6] при расходе q_max= 600,0 · 1,4 = 840 л/с (с учетом интенсификации работы станции при расширении). При наполнении h = 1, V = 1,91 м/с, i = 0,006. Потери по длине h_l = 0,006 ·  100 = 0,6 м.

Определим потери на местные сопротивления. В речной части выпуска между береговым колодцем и оголовком местные сопротивления будут: при входе потока из берегового колодца выпуска, h_вх; один плавный поворот на 30°, h_пов; резкий поворот трубы на 90° при входе трубы в оголовок, h¢_пов; потери на выходе потока жидкости из трубы в водоем, h_вых.

Определяем потери:

 

                                                       h_вх = xV²/2g,                                              

 

где  x - коэффициент при входе в трубу из колодца, x = 0,5, принят по рекомендации [8].

h_вх = 0,5 ·  1,91² / ( 2 ·  9,81 ) = 0,093 м.

 

                                                   h_пов = xV²/2g,                                                 

 

                                                      x = x_90°a,                                                     

 

где  x при угле поворота равный a, x_90° = 0,8 по данным Кригера, при отношении радиуса закругления к диаметру трубы R/d =1; зависит от угла поворота трубы, a = 0,55.

x = 0,8 ·  0,55 = 0,44,

 

h_пов = 2 ·  0,44 ·  1,91² / ( 2 ·  9,81 ) = 0,164 м,

 

h¢_пов = xV²/2g,

 

h¢_пов = 0,8 ·  1,91² / (2 ·  9,81) = 0,149 м,

 

h_вых = (V – V_p)²/(2g),

 

где  V_р – скорость движения воды в реке, V_р можно пренебречь, так как скорость водоема создается не потоком сточной жидкости, а самим водоемом, т.е. можно пренебречь эжектирующим действием потока жидкости, тогда

 

h_вых = ( 1,91 – 0 )² / ( 2 ·  9,81 ) = 0,186 м.

 

Суммарные потери напора  равны 

h = 0,6 + 0,093 + 0,164 + 0,149 + 0,186 = 1,192 м.