Расчет локальной очистки сточных вод автапредприятия

Общая площадь отстойника F_общ (м²) равна:

=9.49 м²

Площадь одного отстойника должна быть не более 100 м², поэтому площадь одного отстойника равна:

Диаметр отстойника D, м, рассчитывают по формуле:

=  3,4м

Диаметр камеры хлопьеобразования  рассчитаем по формуле:

Расчет осадочной  части отстойников

Объем осадочной части  горизонтальных  и вертикальных отстойников, если в них не предусмотрены  устройства для непрерывного удаления осадка, должен обеспечивать прием  и уплотнение осадка в течение 8÷24 ч.

Объем осадочной части  отстойника (м³) должен быть больше вычисленного по формуле:

=

где T – продолжительность  периода накопления осадка до его  выпуска,  принимается в переделах  от 8 до 24 ч;

_ср – средняя концентрация взвеси (твердой фазы) в уплотненном осадке, мг/л, принимается по таблице 3, в соответствии с временем накопления осадка T;

q – расход осветляемой  в отстойнике воды, м³/ч.

 

Таблица 3

Концентрация  взвешенных веществ в уплотненном  осадке

 

Содержание взвешенных веществ в воде, поступающей в  отстойник, мг/л	Концентрация  взвешенных веществ в осадках  (мг/л) после уплотнения осадка под слоем воды в течение часов
	2	4	6	8	12	24	более 24
До 50	5000	5500	6000	6500	7500	10000	15000
От 50 до 100	6500	7500	8000	8500	9500	15000	30000
От 100 до 400	17000	21000	24000	25000	27000	30000	50000
От 400 до 1000	20000	25000	27000	29000	31000	50000	70000
От 1000 до 2500	25000	31000	33000	35000	37000	70000	90000

 

Рассчитаем теоритическую  массу уловленного осадка:

М_ос=   =   =0,09

Рассчитаем объем осадка при влажности 98%

Принимая во внимание, что  при нормальной работе отстойника происходит снижение влажности осадка до 95%

  

где P₁ – влажность осадка после его уплотнения в отстойнике,

 – плотность осадка,  выбираем  в пределах 1÷1,8 т/м³

Тогда V₁+ V₂=4.011м³/сут

Сопоставив рассчитанный объем осадка V₁, образующегося в отстойнике, с объемом осадочной части отстойника W, делают  вывод о возможной продолжительности накопления осадка T.

Для дальнейшего обезвоживания  уплотненного осадка (влажность 98%) используют вакуум-фильтры, которые позволяют  снизить влажность до 95% (P₂).

 

Для дальнейшего обезвоживания  уплотненного осадка (влажность 95%) используют вакуум-фильтры, которые позволяют  снизить влажность до 75% (P₃).

 

=

 

3.2 Расчет  параметров скорых безнапорных  фильтров

Фильтрование является одним  из основных методов очистки воды, позволяющим довести ее качество до определенных требований или требований ГОСТа на питьевую воду.

Сущность метода заключается  в пропускании жидкости, содержащей примеси, через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и не проницаемый для твердых частиц.

Водоочистные сооружения, на которых осуществляется процесс  фильтрования, называются фильтрами.

Чаще всего на станциях водоочистки используются фильтры  с зернистой загрузкой. Эти фильтры  классифицируют по ряду признаков: 1) по скорости фильтрования: медленные со скоростью 0,1÷0,3 м/ч; скорые со скоростью 5÷12 м/ч; сверхскорые со скоростью 36÷100 м/ч; 2) по давлению, под которым они работают: безнапорные фильтры; напорные фильтры; 3) по крупности фильтрующего материала – мелкозернистые, среднезернистые, крупнозернистые; 4) по количеству фильтрующих слоев – однослойные, двухслойные, многослойные.

Фильтрующий слой выполняется  из отсортированного твердого материала. Раньше использовался речной кварцевый  песок крупностью от 0,5 до 2,0 мм.

 В последние годы  применяются другие материалы,  удовлетворяющие санитарным требованиям  и обладающие достаточной химической  стойкостью и механической прочностью  – антрацит дробленый, керамзит  дробленый и недробленый, вулканические  шлаки, шунгизит дробленый, доменные  шлаки, пенополистирол и др.

Извлечение взвешенных и  коллоидных частиц из воды и закрепление  их на зернах фильтрующей загрузки происходит под действием сил  прилипания (адгезии). Осадок, образующийся на зернистой загрузке, имеет непрочную  структуру. Под влиянием гидродинамических  сил, возникающих при движении воды, эта структура разрушается и  часть прилипших частиц отрывается от загрузки в виде мелких хлопьев  и проносится в последующие слои загрузки, где вновь задерживается. С течением времени по мере накопления осадка в загрузке фильтра, явление  отрыва ранее прилипших частиц начинает оказывать все большее влияние. После достаточно продолжительной  работы фильтра насыщение слоев  загрузки осадком становится предельным и они перестают осветлять  воду, при этом концентрация взвеси на выходе из фильтра начинает увеличиваться.

Время, в течение которого данная загрузка способна осветлять  воду до заданной степени, называется временем (продолжительностью) защитного  действия загрузки. Пока это время  не исчерпано, на выходе из загрузки получается вода требуемого качества. Продолжительность  защитного действия возрастает с  увеличением толщины слоя загрузки и уменьшается с увеличением  скорости фильтрования и размера  зерен загрузки.

Осадок, накапливающийся  в зернистой загрузке при фильтровании суспензий, изменяет геометрическую структуру  пористой среды зерен загрузки. Это, в свою очередь, приводит к увеличению гидравлического сопротивления  зернистого слоя и росту потери напора в нем.

Потерю напора в фильтрующем  слое (H_ф.с.) можно определить по эмпирической формуле:

где H_ф.с. – толщина фильтрующего слоя, м;

a, b – параметры, характеризующие  скорость проникновения осадка  в глубь загрузки: для загрузки  с размером зерен 0,5÷1мм эти  параметры равны 0,76 и 0,017, а  для зерен с размером 1÷2 мм  параметры равны соответственно 0,85 и 0,004;

w – интенсивность промывки  фильтра в период наиболее  высокой температуры промывной  воды, л/м²*с.

Промывка фильтрующего слоя проводится водой снизу вверх  в течение 5÷7 мин с интенсивностью, обеспечивающей 30÷50%-ное расширение фильтрующего слоя. При этом достаточно эффективно удаляются задержанные  загрязнения, остаточное загрязнение  не превышает 1÷1,5 % от веса загрузки.

Фильтры можно промывать  специальными промывочными насосами или  из бака, расположенного выше фильтра.

На больших фильтровальных станциях с числом фильтров более 14 забор воды промывными насосами проводится из канала фильтрованной воды.

Количество промывной  воды (м³/ч), подаваемой на фильтр через нижнюю распределительную систему, определяют по формуле:

=3,6 1,94 м² 15 л/м²=104,76 м³/час

где F – площадь фильтра, м²;

w – интенсивность промывки, л/м²*с, Расчетная интенсивность промывки принимается по таблице 5.

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

Рекомендуемая интенсивность и продолжительность  промывки фильтров с различными загрузками

 

Тип фильтра	Относит. расширение загрузки, %	Интенсивность промывки, л/м2*с	Время промывки, мин
Скорые фильтры с загрузкой  при dэкв.: - 0,7÷0,8 мм - 0,9÷1,0 мм - 1,1÷1,2 мм	45 30 20	12÷14 14÷16 16÷18	6÷5
Скорые фильтры с двухслойной  загрузкой	50	13÷15	7÷8

 

Расчет фильтров сводится к определению необходимой площади  фильтрования, числа фильтров, а  также толщины фильтрующего слоя и диаметра зерен загрузки. С учетом простоев фильтров во время промывки и расхода промывной воды, необходимая  суммарная площадь фильтров F (м²) вычисляется по формуле:

где Q – полезная производительность фильтров, м³/сут;

T – продолжительность  работы станции в сутки, при  производительности станции более  2000 м³/сут выгоднее трехсменная работа, т.е. 24 часа;

V_р – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме работы станции, принимается в зависимости от типа фильтров и крупности загрузки в пределах 6÷12 м/ч;

N – число промывок  каждого фильтра в сутки, принимается  равным 2÷3;

W – расчетная интенсивность  промывки, принимается в зависимости  от крупности зерен фильтрующего  слоя и температуры промывной  воды (таблица 5), л/м²*с;

t₁ – продолжительность промывки фильтра, ч;

t₂ – продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой, принимается для обычных скорых и двухслойных фильтров равной 0,33 ч;

t₃ – продолжительность спуска первого фильтрата в канализацию, принимается 0,17÷0,20 ч в зависимости от мутности фильтруемой воды.

Таким образом, второй член в знаменателе формулы 24 показывает то количество фильтрованной воды, которое идет на промывку всех фильтров в течение суток; третий член знаменателя  учитывает суммарное количество воды, которое недодают фильтры в  связи с их отключением на промывку за время t₂ за n раз промывки фильтров в течение суток; последний член знаменателя учитывает суммарное количество воды, которое недодают фильтры после каждой промывки в течение t₃, когда производится сброс фильтрата в канализацию.

По найденному значению суммарной  площади фильтров F определяют необходимое  число фильтров N по следующей формуле:

, т.е. достаточно одного фильтра

где значение принимают для обычных скорых фильтров и двухслойных фильтров равным 2.

Для фильтровальных комплексов при производительности до 3000 м³/сут устанавливают минимальное число фильтров равное 2 и при производительности более 3000 м³/сут – минимум 3 фильтра.

Для улучшения работы фильтровальной станции очищаемую воду рекомендуется  предварительно очищать методом  коагуляции и отстаивать, то есть фильтрование является завершающим этапом очистки  воды.

Величину расчетной скорости фильтрования можно принять по данным таблицы 6, в которой приведены  рекомендации по выбору толщины и  размера зерен фильтрующего слоя различных типов фильтров при  осветлении предварительно коагулированной  и отстоянной воды с общим содержанием  взвесей не более 15 мг/л.

По найденной расчетной  скорости фильтрования V_р при нормальной работе станции по формуле вычисляют общую площадь фильтров станции. Затем, выбрав число фильтров на станции по формуле, производят проверочный расчет скорости фильтрования при форсированном режиме работы станции, когда один из фильтров выключен на ремонт.

 

 

Резервуар чистой воды

Объем  резервуара чистой воды был рассчитан на 6 часов  пребывания в нем воды: V= 20м³/ч * 6ч=120м³, емкость для чистой воды была взята 120м³.

Шламонакопитель

Объем шламауплотнителя с  осадком влажностью 95%, рассчитывался  путем сложения осадка после усреднения(V₁=0.027м³/сут) и осадка после отстаивания (V₂=7,7м³/сут) и был взят равным 8м³