Расчет сооружений механической очистки сточных вод

H_S - расчётная глубина песколовки, принимаемая для аэрируемых песколовок равной общей глубине Н, которая в свою очередь определяется в зависимости от соотношения ширины В песколовки и её глубины, это соотношение принимается по табл. / , с. /;

V_S - скорость движения сточной воды в песколовке, м/с, принимается в соответствии с п. / , с. / равной 0,08 м/с;

U₀ - гидравлическая крупность песка, мм/с, принимается по табл. / , с. / в зависимости от диаметра задерживаемых частиц песка, при диаметре частиц песка 0.2 мм U₀ = 13,2 мм/с.

Площадь живого сечения песколовок

w_S = q / (V_S * n)

w_S = 0,66/(0,08*2)=4,13

В = w_S / H*n, где n=2

В = 4,13/1*2 =2,1 (м)

L_S = (1000*1,7*0,35*0,08) / 13,2 = 3,6 (м)

Принимаем две типовые  песколовки ТП 902-2-374.83 пропускной способностью 200 тыс. м³/сут .Основные показатели песколовки: число отделений 3; ширина 2,1; глубина 1; длина 3,6; В/Н 1,5.

Продолжительность пребывания сточной воды в песколовке

t = L_s/V_s

t = 4 / 0,08 = 50 (с)

Объем осадка в сутки

 

q_n = 0,02*N_пр/1000,

где 0,02 л/чел.сут - Количество песка, задерживаемого в песколовках, на 1 чел;

N_пр - приведенное число жителей = 121538 (чел)

q_n = 0,02*121538/1000= 2,43 (м³/сут)

Определим вместимость пескового  бункера

W_песк = (q_n*t)/n = (2,43*2)/3 = 1,62 (м),

_бунк

где t - время хранения песка  в бункере, принимаем согласно (1,п.6.32) = 2 сут;

n - число песколовок = 3 (шт).

Определим длину пескового  лотка и смывного трубопровода системы

гидромеханического удаления песка:

l_sc = L_s - l_б = 4-2,5 = 1,5,

где l_б - длина бункера = 2,5 м

Определим расход производственной воды q_h (л/с) для гидросмыва с помощью

Трубопровода  со спрыском:

q_h = V_h * l_sc * b_sc = 0,0065*15,5*0,5 = 0,005 (м³/с),

 

где V_h - восходящая скорость смывной воды в лотке, принимаемая 0,0065 м/с;

b_sc - ширина пескового лотка, равная 0,5 (м)

Скорость в начале смывного трубопровода поределяется по формуле:

V_тр = (4 * q_h) / (р*d²),

Где d - диаметр трубопровода, равный 150 мм.

V_тр = (4*0,05)/(3,14* (0,15)²) = 2,9 (м)

Определяем напор в  начале смывного трубопровода

Н₀ = (5,6 * h₀)+ (5,4 * (V²_тр / 2*g)),

Где h₀ - высота слоя осадка в песковом лотке, определяется по формуле:

h₀ = (g_n*0,8) / (l_sc * b_sc) = (2,43*0,8) / (1,5*0,5) = 2,6 (м)

H₀ = (5,6*2,6)+(5,4*((0,29)²/(2*9,81)) = 14,58(м)

Определяем число спрысков на смывном трубопроводе

N_спр = (2*l_sc) / 0,5 = (2*1,5)/0,5 = 6 (шт)

1.4.2 Расчёт песковых площадок

Песковые площадки рассчитываются на напуск песка слоем 3 м/год. Полезная площадь песковых площадок определяется по формуле

 

F_полез = (q_n*365) / 3 , (1.39)

F_полез = ( 2,43*365) / 3 = 296 (м²)

Полная площадь  песковых площадок принимается на 20% больше полезной:

F_полн = F_полез * 1,2 = 296*1,2 = 355 (м³)

В целях обеспечения  очерёдности наполнения карт пескопульпой и выгрузки обезвоженного песка, количество карт должно быть не менее двух. Принимаем две карты площадью по 178 м² квадратными в плане с длиной стороны 89 м по дну. Высота ограждающего земляного валика 2.0 м. Удаление подсушенного песка производится три раза в год.

1.5 Расчёт первичных отстойников

Расчётная концентрация взвешенных веществ в сточной  воде, поступающей на очистные сооружения, равна 223 г/м³. Обычные отстойники обеспечивают эффект очистки Э до 50%. При таком эффекте очистки сточная вода на выходе из отстойников будет иметь концентрацию взвешенных веществ C_cdp равной 112 г/м³. Согласно требованиям /5/ на сооружениях биологической очистки может быть принята вода с концентрацией взвешенных веществ не более 150 г/м³. Следовательно, в данном курсовом проекте могут быть приняты обычные отстойники любого типа. По табл.12.6 /6, с.109/ ориентировочно принимаем радиальные отстойники диаметром D_set = 24 м, глубиной Н = 3.4 м. Гидравлическая крупность частиц U₀, мм/с, задерживаемых в отстойнике, определяется по формуле

 

,

где Н_set - глубина проточной части отстойника = 3,1 м;

K_set - коэффициент использования проточной части отстойника, согласно / принимается равным 0.45;

t_set - продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h₁ = 0.5 м в зависимости от концентрации взвешенных веществ в исходной воде С_см^взв = 209 г/м³ , принимается по табл.7.1 /, с.40/ равным 874 с;

n₂ - показатель степени, зависящий от агломерации взвесей в процессе осаждения, принимается равным 0.22.

(мм/с)

U^t₀ = (µ_lab/ µ_pr)*U₀ = (0,0101/0,0114)*1,5 = 1,5 (мм/с)

Производительность  одного отстойника q_set , м³/ч, определяется по формуле

q_set = 2.8*K_set*( D_set - d_вп^уст)² * (U^t₀ - V_tв)

где d_вп^уст - диаметр впускного устройства, м, принимается равным 1.5 м;

V_tв - турбулентная составляющая, которая зависит от скорости потока в отстойнике, принимается по / /, при скорости движения воды в отстойнике U = 5 мм/с V_tв = 0.02

q_set = 2.8*0.45*( 24 - 1,5)² * (1.5 - 0,02) = 1070 (м³/ч)

Общее количество отстойников n, шт, находится по формуле

n = q_max.ч / q_set

где Q^макс - расчётный расход сточных вод, м³/ч.

n = 2256,6 / 785,8 = 3 (отст)

По табл.12.6 /6, с.109/ принимаем три отстойника диаметром 24 м и глубиной 3.4 м ТП 902-2-84 / 75 со следующими характеристиками:

· Максимальная пропускная способность - 930 м³/ч;

· Объём отстойной  зоны - 1400 м³;

· Объём зоны осадка - 210 м³.

Количество  осадка Q_mud , м³/ч, выпавшего в отстойниках, определяется по формуле

где P_mud - влажность осадка в зависимости от способа его удаления, при удалении осадка под гидростатическим давлением P_mud = 95%;

г - плотность  осадка, принимается равной 1 т/м³;

С_en - C_БПК^бсв = 250 ;

С_ek - C_БПК^бсв /2 = 250/2 = 125

(м³/ч)

Количество  осадка в сутки

 

Qmud1 = 24*Qmud

Qmud1 = 24*3,2=76,8 м³/сут

По сухому веществу

Qmud2 = (Qmud1*(100-94))/100 = (76,8*6)/100 = 4,6 (т/сут)

Количество  осадка на 1 отстойник за 8 ч.

Qmud3 = ( Qmud2*8) /(24*8)=(4,6*8) /(24*8) = 0,2 м³

 

2. БИОЛОГИЧЕСКАЯ  ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД НА КАНАЛИЗАЦИОННЫХ  ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

2.1 Расчёт аэротенков

В данном курсовом проекте принят аэротенк - вытеснитель

Степень рециркуляции АИ в аэротенке

где а_i - доза ила в аэротенке, г/л, принимается согласно п. /5, с./ равной 3 г/л;

J_i - иловый индекс, см³/г, согласно п. /5, с./ принимается равным 70100 см³/г, для расчёта принят 75 см³/г.

БПК_полн сточной воды поступающей в аэротенк

,

где L_ex - БПК_полн очищенной сточной воды, мг/л, так как согласно п.1.3.4 и п.2.1 КОС проектируются на полную биологическую очистку, то БПК_полн очищенной сточной воды составляет 15 мг/л.

(мг/л)

Продолжительность обработки воды в аэротенке

,

(ч)

С поправкой  на темпиратуру

t_at = (15/14)*0,66 = 0,73

Принимаем t_at =1 ч.

Доза ила  в регенераторе

,

(г/л)

Удельная скорость окисления загрязнений

где с_max - максимальная скорость окисления загрязнений, мг/г*ч, принимается по табл.40 /5, с.36/ равной 85 мгБПК_полн/г*ч;

С₀ - концентрация растворённого кислорода в аэротенке, мг/л, принимается по табл.40 /5, с.36/ равной 2 мг/л;

К_l - константа, характеризующая свойства органических загрязнений, мгБПК_полн /л, принимается по табл.40 /5, с.36/ равной 33 мгБПК_полн/л;

К₀ - константа, характеризующая влияние кислорода, мгО₂/л, принимается по табл.40 /5, с.36/ равной 0.625 мгО₂/л;

ц - коэффициент  ингибирования продуктами распада  активного ила, л/г, принимается по табл.40 /5, с.36/ равным 0.07 л/г.

(мг/г*ч)

Продолжительность окисления загрязнений t₀ , ч, определяется по формуле

где S - зольность  ила, принимается по табл.40 /5, с.36/ равной 0.3.

(ч)

С поправкой  на температуру

t₀ = (15/14)*9 = 9,9 (ч)

Продолжительность регенерации активного ила

(ч)

Расчетная продолжительность  обработки воды в системе аэротенк - регенератор

(ч)

Объем аэротенка

где q_w - средний часовой расход сточных вод, м³/ч,

(м³)

Объем регенератора

,

(м³)

Общий объём  аэротенка с регенератором

,

(м³)

Для уточнения  илового индекса определяется средняя  доза активного ила в системе  аэротенк - регенератор

(г/л)

 

Нагрузка на 1 г беззольного вещества активного  ила

(мг/г*сут)

По табл.1.2 /9, с.9/ проверяется соответствие принятого  илового индекса расчётной нагрузке на 1 г беззольного вещества активного ила.

По табл.1.2 /9, с.9/ нагрузке на активный ил 326,9 мг/г*сут  соответствует иловый индекс 73 см³/г, что близко к принятой величине J_i = 70 см³/г, следовательно, пересчёта не требуется.

Объем регенератора в % от общего объёма W_a-r составляет

,

(%)

2.1.1 Рабочий  объём одного аэротенка с регенератором

где n_a-r - количество аэротенков, принимается не менее двух. В данном курсовом проекте принято три аэротенка.

(м³)

 

По табл.27.7 /6, с.232/ приняты два аэротенка - вытеснителя ТП 902 - 2 - 178 со следующими

характеристиками:

· количество коридоров - 3;

· ширина коридора - 4.5 м;

· рабочая глубина - 3.2 м;

· длина коридора - 46 м.

2.1.2 Расчетная  длина коридора аэротенка

где: n - количество аэротенков;

m - количество коридоров в аэротенке;

Hat - расчетная  глубина аэротенка по типовому  проекту;

Bat - ширина коридора  аэротенка.

(м)

Принимаем L_p = 46 м

Рабочий объем  одной секции 46 м²

Длина регенератора в каждом аэротенке

l_r = L_р+0,42*L_р = 46+(0,42*46) ? 65

2.2 Расчет контактных резервуаров

Объем резервуаров

V_к.р. = Q_{max. ч} *T/60 = (2256,6*30)/60 = 1128 (м³)

где T - 30 (мин).

Длина резервуара

L = (v*T*60) / 1000 = (10*30*60)/1000 = 18 (м),

где v - скорость движения сточных вод, они равны 10 мм/с.

Площадь поперечного  сечения

щ= V_к.р. /L = 1128/18 = 62 (м²)

При глубине H = 2,8 м, B = 6 м число секций

n = щ/(B*H) = 62/(6*2,8) = 3 (шт)

Фактическая продолжительность  контакта воды с хлором в час мах

притока определяется

T₁ = V_к.р./Q_max.ч = 1128/2256,6 = 0,5

Принимаем контактный резервуар

Шириной секции B = 6 м.

Длиной L = 18 м.

Глубиной H = 2,8 м

 

2.3 Расчёт вторичных  отстойников

Вторичные отстойники принимаются такого же типа и диаметра, как и первичные отстойники. Таким  образом, в данном курсовом проекте  по табл.12.6 /6, с.109/ в качестве ВО приняты радиальные отстойники диаметром 24 м и общей глубиной 3.4 м. Согласно требований п.6.58 /5, с.30/ количество ВО должно быть не менее трёх.

Расчет производится по величине гидравлической нагрузки на ВО

,

где з - коэффициент  использования объема зоны отстаивания, принимаемый из п.6.161 /5, с.45/, для радиальных отстойников з = 0.4;

Н₁ - глубина остойника;

J_i - иловый индекс, см³/г;

а_i - концентрация активного ила в аэротенке, принимаемая равной не более 15 мг/л, для расчёта принято 15 мг/л;

a_t - концентрация АИ в осветлённой воде, на основании п.6.161 /5, с.45/ принимается равной не менее 10 мг/л, для расчёта принята 10 мг/л.

(м³/м²*ч)

Количество  вторичных отстойников

где S - площадь  отстойников, м²

(шт)

По табл.12.6 /6, с.109/ принимаем три отстойника диаметром 24 м и глубиной 3,4 м ТП 902-2-84 / 75 со следующими характеристиками:

· Максимальная пропускная способность - 930 м³/ч;

· Объём отстойной  зоны - 1400 м³;

· Объём зоны осадка - 210 м³.

2.4 Расчёт илоуплотнителей

Принимаем 3 вертикальных отстойника в качестве илоуплотнителей.

Высота проточной  части илоуплотнителя

,

где U - скорость движения жидкости, мм/с, согласно табл.58 /5, с.65/ принимается равной не менее 0.1 мм/с;

t - продолжительность  уплотнения, ч, согласно табл.58 /5, с.65/ принимается равной 11 - 14 ч, в  данном курсовом проекте продолжительность  уплотнения принята 14 ч.

(м)

Полезная площадь  поперечного сечения илоуплотнителя

где q_ж - максимальный расход выделившейся при уплотнении жидкости, м³/ч, определяется по форм.(2.40).

Где W₁ - влажность уплотнённого активного ила, %, 99,2%

W₂ - влажность уплотнённого активного ила, %, согласно табл.58 /5, с.65/ принимается равной 98%.

Максимальный  расход выделившейся при уплотнении жидкости составляет

(м³/ч)

Полезная площадь  поперечного сечения илоуплотнителя равна

(м²)

Площадь поперечного  сечения центральной трубы

 

где U_тр - скорость движения жидкости в вертикальной трубе, м/с, принимается равной 0.1 м/с.

(м²)

Общая площадь  илоуплотнителя

(м²)

Диаметр одного илоуплотнителя

где n - количество илоуплотнителей, принимается не менее  двух, в данном курсовом проекте  принято три илоуплотнителя.

(м)

В данном курсовом проекте принято три вертикальных илоуплотнителя диаметром 5 м.

Расход уплотнённого осадка

,

(м³/ч)

q_упл = 12 * 24 = 288 (м³/сут)

 

2.5 Расчёт метантенков

В метантенки поступают  три вида осадков:

· отбросы с  решёток, измельчённые на дробилках и разбавленные водой;

· осадок из первичных  отстойников;

· уплотнённый  активный ил из илоуплотнителей;

Для расчёта  метантенков необходимо определить какое количество осадка поступает  в них, для чего составляется таблица  поступления осадков в метантенки.

Расход сырого осадка (с решеток и первичных  отстойников) и уплотнённого избыточного  активного ила Q, м³/сут, был ранее рассчитан в соответствующих пунктах.