Очистка городских сточных вод

 

Величина БПК_полн сточных вод, которое должно быть достигнуто в процессе биологической очистки, определим по формуле:

,

 

ГдеК_ст, К_р – константы скорости потребления кислорода соответственно сточной и речной воды. Принимаем равными 0,15 сут^-1 и 0,1 сут^-1

L_пд – предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе. Для водоемов первой  категории L_пд = 3 мг/л.

L_р - БПК_полн речной воды до выпуска сточных вод, равное 1,2 мг/л.

t_сут – продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа;

 

t_сут=L_ф / V_ср = 7322/(1,416*86400) = 0,059сут.

 

 

Эффект  очистки по БПК_полн:

 

 

Расчет необходимой степени  очистки сточных вод по растворенному  в воде водоема кислороду

 

Допустимая величина БПК_полн для сточной жидкости при выпуске её в водоём определяют по формуле:

 

 

 

где О_р – содержание растворенного кислорода в речной воде до места выпуска сточных вод, равное 5,861 мг/л.

О – минимальное содержание кислорода  в воде. Для водоемов питьевого  и  культурно-бытового водопользования  принимается равным  4 мг/л.

0,4 – коэффициент пересчета.

 

 

_{Вывод: нужно дополнительное насыщение сточной воды кислородом.}

 

Допустимое содержание азота аммонийного  в спускаемый водоем

 

m = Р× (а × Q/q + 1)=0,39×(0,956×8,071/0,73+1)= 4,5мг/л

 

Необходимая степень очистки:

 

Э = (23,45– 4,5) / 23,45*100% = 80,8%

 

 

 

Допустимое содержание фосфора  в спускаемый водоем

 

 

m = Р× (а × Q/q + 1)=0,25×(0,956×8,071/0,73+1) = 2,89мг/л

 

 

 

Эффект  очистки по Р₂О₅ в %:

 

	На входе, мг/л	На выходе, мг/л
Взвешенные вещества	189,9	14,89
БПК	172,32	22,87
Аммонийный азот	258,7	4,5
Фосфор	4,9	2,89

 

 

Определение степени очистки

 

Рассчитываем  концентрации после очистки. Используя  соотношение БПК:N:P=100:5:1,находим значения:

 

ΔL=172,32-22,87=149,45

 

Т.к. на каждые 100мг/л БПК концентрация N уменьшается на 5 ,а фосфатов на 1,тогда:при изменении БПК на 149,45

находим коэффициент k=149,45/100=1,49 ,тогда

 

Nex=Nen-K*5=23,45 – 1,49*5=16>НСО=1,5 мг/л

 

Pex=Pen-k*1=4,9 – 1,49=3,41>НСО=2,89мг/л

 

Вывод: в доочистке или глубокой очистке необходимости нет.

 

Принимаем схему полной биологической  очистки в составе следующих  сооружений:

 

         1

 

 

 

1 –  Решетки.

2 –  Песколовки.

3 –  Первичные отстойники.

4 –  Аэротенк.

5 –  Вторичные отстойники.

6 –  УФ обеззараживание.

 

 

 

 

 

 

2.Расчет сооружений  по очистке сточных вод

2.1.Расчет сооружений механической очистки

Решётки.

Решетки применяются для  задержания из городских сточных  вод крупных крупных и волокнистых материалов и являются сооружениями предварительной очистки. Основным элементом решеток является рама с рядом металлических стержней, расположенных параллельно друг другу и создающих плоскость с прозорами, через которую процеживается вода.

Решетки устанавливаются  в расширенных каналах, называемых камерами. Движение воды происходит самотеком.

 

Общее число  прозоров:

- глубина воды  перед решётками;

−максимальный расход стоков;

- коэффициент,  учитывающий стеснение прозоров  граблями и загрязнениями;

- скорость в  прозорах решётки;

 – прозоры между  решётками;

S − толщина стержней решётки.

Общая ширина решёток:

.

Принимаем количество решеток равное четырем,3-рабочих,1-резервная

Решётки фирмы  «Риотек» РС-630L с шириной решетки- шириной канала (бака) - 570 (600) с шагом 50мм и глубиной канала 1м. Угол наклона решетки – 60 градусов. Ширина прозоров 5 мм, толщина фильтрующих пластин 3мм, ширина фильтрующей части 437 мм.

Тогда при  принятых значениях количество прозоров на одну решетку будет равно

 

 

скорость  движения сточной жидкости будет  равна:

.

Коэффициент местного сопротивления:

 

Потери  напора в решётках: .

 

Количество  загрязнений, снимаемых с данных решёток составляет10,4 л/(чел∙год) на 1 человека.При норме водоотведения n=283,9 л/чел. сут.

Число жителей  города: .

Объём улавливаемых отбросов: .

При плотности  отходов , масса загрязнений

. 
подбираем пресс транспортер гидравлический фирмы «Риотек» ПТГ-300

 

 

 

 

 

 

Подбор каналов 

  , тогда подбираем подводящий канал по таблицам Лукиных. При наполненииВ=800мм, v=1,122 м/с, i=0,0012

При поступлении  на решетки вода разделяется на 3 потока , тогда при наполнении , В=600 мм, v=0,935м/с, i=0,0014

 

1 – песколовка                          9 – промывная вода

2 – гидроэлеватор                                         10 – органика из сепаратора

3 – пескопромыватель                                11 – бункер для органики

4 – отвод промывной воды                          12 – песок

5 – подача воды                                            13 – фильтрат

6 – подача воздуха                                        14 – пропарочная камера

7 – подача промытого осадка                      15 – ленточный вакуум-фильтр

8 – барабанный сепаратор                           16 – обезвоженный песок

 

 

Горизонтальные песколовки.

Проектируем горизонтальные песколовки. n=2– отделения песколовок.

Площадь живого сечения:

= 1,089/0,3 =1,82.

Ширина отделений  при глубине проточной части = 0,6 м: 1,82/0,6 =3,03 м.

Ширина отделения В=3м. .

Длина песколовки: .

k- коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовки. [СНиП 2.04.03.85 табл. 27]

U₀- гидравлическая крупность песка расчетного диаметра [СНиП 2.04.03.85 табл. 27]

Принимаем типовую песколовку:

L=15м

В=3м

H=0,6м

Число отделений-2

Проверяем скорость в песколовке: , что в норме.

При норме  водоотведения n=283,9 л/чел. сут.

Число жителей  города: . Объём осадка,

улавливаемый  за сутки: .

Общая площадь  рабочих песколовок в плане: .

Минимальный расход на песколовку: , минимальное наполнение: .

Отношение максимального расхода к минимальному: .

Перепад между дном песколовки и порогом  водослива:

Ширина  водослива: .

- коэффициент расхода  водослива, зависящий от условий  бокового сжатия.

Осадок  из песколовки удаляется с помощью  гидромеханической  системы. В начале

песколовки  ниже уровня днища предусматривается  устройство бункера диаметром

D_б= 2м.         

Длина пескового лотка и смывного трубопровода будет:

 

Предусматриваем выгрузку песка один раз в сутки. Считаем (по эксплуатационным данным) для горизонтальной песколовоки в бункер поступает 30%, а остальная часть располагается по днищу песколовки. Высота песка в каждом отделении песколовки будет равна

Высота  песка в каждом отделении песколовки будет равна:

.

коэффициент, учитывающий  неравномерность распределения  осадка по площади песколовки.

Высота  зоны накопления осадка  ( при е = 0,1) должна быть не менее:

.

где К_Г  -  коэффициент запаса равный 1,5.

  По  конструктивным соображениям принимаем  h_л = 0,2 м, а гидромеханическую систему - состоящей из двух смывных трубопроводов в каждом отделении. Максимальная высота слоя осадка h_max = 0,5 м

Для расчета  необходимой восходящей скорости в  лотке принимаем: эквивалентный  диаметр зерен песка d_экв =0,05 см; температуру сточной воды 28⁰С, при которой динамическая вязкость = 0,0084 г/(смс).

Восходящую скорость промывной  воды находим по формуле:

_^.

Общий расход промывной воды, подаваемой по одному смывному трубопроводу, вычисляем  по    формуле^.

где b - ширина пескового лотка; l - длина пескового лотка.

При скорости v_тр = 0,3 м/с диаметр смывного трубопровода:

_.

Принимаем диаметр смывного трубопровода d_тр = 200 мм.

Скорость движения воды в начале его будет:

_^.

Требуемый напор в начале смывного трубопровода определяем по формуле:

 

При расстоянии между спрысками  Z = 0,5 м   и число их на каждом смывном трубопроводе составит:

Диаметр отверстия спрысков определяем по формуле:

 

 

где n - число спрысков  на смывном трубопроводе;

- коэффициент  расхода спрысков, ориентировочно  равный 0,82.

Расход из песколовки: .

 

 

 

Расчет песковых площадок

 

Число жителей  города: .

Суточное  накопление: 4,45 м³/сут.

Годовое накопление: 4,45*365 = 1627,9 м³/год.

Принимаем годовую нагрузку на песковые площадки: h_{год =} 3м³/м²*год.

рабочая площадь песковой площадки равна .

Общая площадь  песковых площадок: S_p=1,2*S_p=1,2*542,6 = 651м².

Принимаем 2 площадки 18х18м.

 

Подбор каналов 

  , тогда подбираем  подводящий канал по таблицам  Лукиных. При наполнении , В=800мм, v=1,122м/с, i=0,0012

 

Радиальные отстойники.

Исходя из величины расхода сточных  вод, принимаем к строительству  первичные отстойники радиального  типа.

 

 

Схема радиального отстойника (продольный разрез):

1 – центральная труба; 2 – желоб; 3 –трубопровод отвода воды; 4- трубопровод отвода осадка.

 

При поступлении сточных вод  с концентрацией взвешенных веществ  , необходимо снизить их в первичных отстойниках до 108 мг/л и не более чем на 42% от исходной концентрации.

 

 

Тогда минимальный  процент очистки от взвешенных веществ  составит:

 

 

  _{Принимаем поЭmin.}

Для достижения заданного эффекта осветления продолжительность отстаивания должна быть: t_set = 324,24cек) [учебник Калицун, стр. 30, табл. 2.2]

 

Содержание взвешенных веществ 189,9 мг/л.

Условная  гидравлическая крупность:

        где  H1 =3,4 м - глубина проточной части в отстойнике, м

t1-  продолжительность отстаивания (соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h1 ), с

n = 0,31 – показатель степени , зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения

При температуре  воды t = 10°C:   .

и - динамическая вязкость воды, полученная в лабораторных и производственных условиях.

При условии, что скорость потока 3 м/с, то .

Диаметр радиального отстойника: .

Примем  2 радиальных отстойника. Диаметром 24 м.

скорость  на половине радиуса: .

теоретическое время осветления воды: .

Скорость  оказалась практически равной принятой. Пересчёт отстойника не производится.

 

Масса уловленного  осадка: .

 

Влажность осадка при самотечном его удалении = 95%, плотность 1 т/.

.

Высоту  зоны накопления осадка у внешней  стенки отстойника: , а возвышение борта отстойника над кромкой сборного водослива м. Общая высота отстойника: .

Максимальный  секундный расход на один отстойник: .

Диаметр трубопровода для выпуска осадка. Выпуск осадка будет производиться 1 раз в смену, то объём выпускаемого осадка из одного отстойника:

.

Выпуск  осадка за 1 час: .

Скорость  движения осадка должна быть не менее 1,1 м/с. Для принятых условий диаметр трубопровода получается менее 200 мм. Для исключения засорения трубопровода диаметр его принимаем 200 мм. При скорости 1,1 м/с, расход по трубопроводу будет равен: .

При этом выгрузка осадка производится за время: .

 

 

2.2.Сооружения для биологической очистки сточных вод

Аэротенк

     Так как расход  сточных вод составляет значительную  величину (63360 м³/сут), то в качестве сооружений биологической очистки принимаем аэротенки. Поскольку БПК вод, поступающих на очистку после первичных остойников равно 137,6 мг/л, то в соответствии со СНиП стр. 35 п. 6.141 рассчитываем аэротенки без регенераторов.

      Определяем БПК  сточных вод, выходящих из отстойника. Она снижается на 20% по сравнению  БПК воды, поступающей на отстаивание.

БПК_полн поступающих сточных вод L_en = 137,6 мг/л - с учётом снятия 20% от L_en  в       первичных отстойниках ( БПК_полн осветленной воды );