Очистка сточных вод

Количество  воздуха Q_воз, м³/ч, необходимое для аэрации, принимаем исходя из удельного расхода его согласно [1] 5 м³ на 1 м³ сточных вод:

Q_воз=5*q_w,

Q_воз =5*2328,75=11643,75 м³/ч.

Расчет преаэраторов ведем согласно [1,п.п. 6.113...6.116) исходя из времени аэрации 10-20 мин (0,33 ч):

W_np=q_w*t, м³,

где t - время аэрации, ч.

W_np=2328,75*0,33=768,49 м³.

 

Длина преаэратора L, м, будет равна:

L= W_np./(B*H*n_c*n_k),

где В - ширина коридора преаэратора;

      Н - глубина преаэратора, равная  глубине проточной части отстойника;

      n_c - количество секций (принимаем не менее двух);

      n_k - количество коридоров в секции.

 

L=768,49/(9*3,1*2*2)=6,89м.

7.1.7. Отстойники первичные

Первичные отстойники располагаются  в технологической схеме непосредственно  за песколовками после измерительного лотка и предназначаются  для  гравитационного выделения взвешенных веществ из сточной воды, что при достигаемом эффекте осветления 40-60 % приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20-40 % исходного значения.

Во избежание  повышенного прироста избыточной биопленки на аэрофильтрах, остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-150м г/л.

Принимаем горизонтальный первичный отстойник.

Требуемую эффективность  снижения концентрации взвесей при первичном осветлении воды в отстойнике Э_тр, %, определяем по формуле:

Э_тр=(С_en-C_t)100/C_en,

где С_en - исходная концентрация взвеси, мг/л;

      C_t - концентрация взвеси после первичного отстаивания, мг/л, принимаемая

 100-150 мг/л.

Э_тр=(304,34-100)*100/304,43=67,15 %.

Гидравлическую  крупность Uо, мм/с, взвешенных веществ определяем согласно [1] по формуле:

 Uо=1000*Н_setК_set/t_set(H_setК_set/h_set)ⁿ²,

где H_set - глубина проточной части принятой конструкции отстойника, 1,5-5

       h_set - глубина при отстаивании в покое, равная по [1] 0,5 м;

       п₂ - показатель, зависящий от способности взвесей к агломерации, принимаем по [1], равный 0,12

       t_set - продолжительность осветления воды в отстойнике, принимаем 3600

       К_set – коэффициент, равный 0,45

Uo= 1000*3*0,45/ 3600*(3*0,45/0,5)^0,12 = 0,33мм/с.

        Расчетный объем первичных отстойников W_pac, м³, определяем по формуле:

W_pac=q_w*t_set/3600,

W_pac =2328,75*3600/3600=2328,75 м³.

 

         Исходя из выбранного типа отстойников и их возможной компоновки в схеме очистной станции, принимаем два первичных горизонтальных отстойника, каждый объемом 1740 м³. По [8, табл. 12.5] выбираем основные параметры радиального первичного отстойника:

- ширина B_set -6 м;

- длина –  24 м;

- глубина зоны отстаивания B_set - 3,15 м.

 

       Объем задерживаемого в отстойниках осадка Q_mud, м³/ч, определяем по формуле:

Q_mud=[q_w*(C_en-C°_ex)]/[(100-P_mud)*Y_mud*10⁴],

где С°ех - остаточная концентрация взвесей после первичного отстаивания, мг/л;

С°_ех=С_еп *(1-Э),

       Э - эффективность работы отстойника  в долях единицы в зависимости от типа принятого отстойника;

       P_mud - влажность осадка, %, (94,5% - в схеме с преаэрацией);

       Y_mud - плотность осадка, 1 г/см³.

С°_ех=304,43*(1 – 0,4) = 152,22 мг/л.

Q_mud = [2328,75*(304,43-152,22)]/[(100 – 94,5)*1*10⁴] = 6,44 м³/ч

 

7.2. Расчет сооружений  биологической очистки

7.2.1. Аэрофильтры  (высоконагружаемые биофильтры)

Биологический фильтр - сооружение, в котором сточная вода фильтруется  через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой, образованной колониями микроорганизмов. Отработанная пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра. Необходимый для биохимического процесса кислород воздуха поступает в толщу загрузки путем искусственной вентиляции фильтра.

Концентрация L_ен при подаче на аэрофильтры не должна превышать 300 мг/л, иначе необходимо устраивать рециркуляцию очищаемых стоков. Так как в данном курсовом проекте L_еn= 215,82 мг/л, то рециркуляцию не предусматриваем.

Принимаем один рабочий, аэрофильтр на 4 секции.

Определяем  коэффициент К_аf = L_еn /L_ех=215.82/6,06 = 35,6; по средне-зимней температуре сточных вод f ^см_cp.зuм=T_w=15°C и по найденному значению K_af определяем высоту слоя загрузочного материала биофильтра H_af = 4 м, гидравлическую нагрузку

q_af  = 10 м^з/(м²•cym), удельный расход воздуха ,q_в=12 м³/м³ по [8, табл. 26.3].

 

Определяем  требуемую площадь аэрофильтра F_af, м², по формуле:

F_af=Q/q_af,

где Q - среднесуточный расход сточных вод, м³/сут.

F_af=39500/10 = 3950 м².

Объем фильтрующей  загрузки V, м³, будет равен:

V= F_af *H_af,

V= 3950*4 = 15800 м³.

Расход воздуха  для вентиляции аэрофильтров Q_в, м³/сут, определяем по формуле:

Q_в=q_в *Q,

Qв=12*39500 = 474000 м³/cyт.

Количество  избыточной биопленки для аэрофильтров по сухому веществу влажностью 96 % принимаем 28 г/(чел. сут).

7.2.2. Отстойники вторичные

Сточная вода, обработанная на станциях с биологической очисткой, содержит отработавшую биологическую пленку (после аэрофильтров). Для выделения из сточной воды этих масс применяем вторичные отстойники.

Расчет отстойников  ведем по нагрузке на поверхность q_ssb (после биофильтров) в соответствии с требованиями [1, п. п. 6.160...6.165] по формуле, (м³/м²*ч):

q_ssb =3,6*K_set*Uo,

где K_set - принимаем согласно [1, п. 6.61];

      Uo - гидравлическая крупность, мм/с.

q_ssb=3,6* 0,45*0,33 =0,53 м³/м²*ч.

Необходимая поверхность  отстойников, м², будет равна:

F=q_max/ q_ssb,

где q_max - максимальный часовой расход сточных вод при отсутствии рециркуляции, м³/ч.

F=2328,75/0,53 = 4393,87 м².

Объем отстойников W_omcm, м³, вычисляем при отстаивании в течение времени t=1,5 ч по формуле:

W_omcm =q_max* t

W_отст = 2328,75*1,5 = 3493,13 м³.

Высота зоны отстаивания H_set, ,м, будет равна:

H_set = W_omcm /f,

H_set= 3493,13 / 4393,87 = 0,8 м.

 Количество биопленки (после биофильтров) Wn.6, м^з/cyт, определяем по формуле:

W_п.б.=(N_прив ^БПК*28*100)/[10⁶(100-96)],

W_n.6=(140073,13*28*100)/(10⁶*100-96)) = 98 м³/сут.

Время хранения осадка - двое суток (для биофильтров).

Принимаем 4 вторичных  отстойника. По [5, прил. 11] выбираем вторичный радиальный отстойник. Основные параметры вторичного радиального отстойника:

- диаметр,  м - 18;

- глубина, м  - 3,7 ;

объем, м³:

- проточной  части - 788 ;

- осадочной  части - 160;

- общий- 948.

7.3. Сооружения  доочистки сточных вод

Биологическая очистка сточных вод позволяет  снизить концентрацию загрязнений по взвесям и БПК_n лишь до 15 мг/л, и не может обеспечить достаточную, по требованиям настоящего времени, глубину удаления соединений азота и очистка дополняется фильтрованием и физико-химическими методами доочистки. Введение узла доочистки позволяет удалить из биологически очищенных сточных вод остаточные загрязнения до предельно допустимых концентраций органических соединений 3...5 мг/л по БПК_n, соединений азота 0,5...2 мг/л по NН ⁺₄-N, 10 мг/л по NO^-₃-N, 3...5 мг/л по взвешенным веществам.

Установки доочистки  представляют собой блоки фильтров и производственно-вспомогательных  помещений. Принимаем 1 установку доочистки на 17000 м^з/cym с размерами в плане подземной части 36х22,5 м, надземной части соответственно 12х12 м и 1 установку доочистки на 25000 м³/сут с размерами в плане подземной части 24х36м и надземной 12х18м согласно [4].

Для доочистки  применяются фильтры.

Здание барабанных сеток совмещаем со зданием насосных установок (подача на сетки, промывка сеток и фильтров, при необходимости - подача на фильтры).

7.4. Обеззараживание  сточных вод

Для обеззараживания  очищенных сточных вод от патогенных бактерий и вирусов, удаления вредных веществ, а также для борьбы с биологическими обрастаниями на сооружениях применяем хлорирование. Производительность установки для хлорирования сточных вод рассчитываем на принятую дозу хлора d=3 г/м³ с коэффициентом 1,5 согласно [1, п. 6.223].

Максимально часовой  расход хлора, кг/ч, определяем по формуле:

P_ч=1,5*q_max*d/1000,

Р_ч=1,5*2328,75*3/1000 = 10,48 кг/ч.

        Для дозирования хлора и приготовления  хлорной воды предусматриваем вакуумные или эжекторные хлораторы ЛОНИИ-100 с ротаметром РС-5. Для обеспечения максимального расхода хлора используем баллоны или бочки соответственно со съемом хлора 0,5 кг/ч и 3 кг/ч с одного квадратного метра их поверхности. Бочки принимаем объемом 500 л, весом 428 кг, весом жидкого хлора - 640 кг, давлением -15 кгс/см², длиной - 1800 мм, диаметром - 640 мм, боковой поверхностью - 4,2² (F=3,14*0,64*1,8+3,14*0,64/4=4,2 м²). Для весового контроля расхода хлора устанавливаем весы марки РП-2Ц13М с пределом взвешивания 100...2000 кг. В складе хранится 30-дневный запас хлора. Общее количество бочек будет равно:

n =Р_сут *30/640;

n = 314,4*30/640 = 12шт.

Бочки располагаем  в три ряда по 4 в ряду. Расстояние между бочками и стенами - 0,8 м.

В соответствии с указаниями [5, прил. 12, 14] выбираем размеры хлораторной - 12х18 м с  расходом хлора 12,5 кг/ч, марка хлоратора -ЛК-10Б.

7.4.1. Смесители

Для смешения сточных  вод с реагентами сточных вод  различных видов перед последующей совместной обработкой применяем смесители. Так как расход сточных вод превышает 400 л/с, используем смесители типа лотка Паршаля с механическим перемешиванием (рис. 4). Смеситель состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется гидравлический прыжок, в котором происходит интенсивное перемешивание потока.

Рис. 4. Смеситель типа "лоток Паршаля"

1 - подводящий  лоток; 2 - переход; 3 - трубопровод хлорной  воды;

4 -подводящий  раструб; 5 - горловина; 6 - отводящий  раструб; 7 - отводящий лоток; 8 - створ полного смешивания.

Согласно [8, табл. 16.2] принимаем размеры смесителя, м:

А -1,35;      D- 0,78;       Н' - 0,26;        I’-1,7;

В-0,3;         Е- 1,32;        Н - 0,32;        I-4,7;

С- 0,55;      Нд- 0,29;      L- 5,89;         I"-7,17;                b-0,23.

7.4.2. Контактные резервуары

            Применяем контактные резервуары для обеспечения расчетной продолжительности контакта очищенных сточных вод с хлором или гипохлоритом натрия.

Контактные  резервуары проектируем в виде первичных  отстойников без скребков на время  пребывания сточных вод 30 минут. При  этом учитываем и время протока сточных вод в выпуске. Принимаем два контактных резервуара.

Количество  осадка, выпадающего в контактных резервуарах, принимаем на 1 м³ сточной воды при влажности 98% - 0,5л

Осадок удаляем  периодически после слива отстоянной воды (один раз в 5...7 суток) перекачкой его в начало очистных сооружений.

Емкость (общую) контактных резервуаров рассчитываем по максимальному часовому притоку сточных вод, м³, согласно [1, п. п. 6.228.. .6.231].

W_к.p.=0,5*q_w;

W_к.p.= 0,5*2328,75 = 1164,36 м³.

Принимаем 2 контактных резервуара.

По [5, прил. 13) подбираем  основные параметры резервуара:

- число отделений  - 3;

- расчетный  объем резервуара, м³ - 972;

размеры отделения, м:

- ширина -6;

- длина - 18;

- глубина-3,2.

7.4.3 Выпуски  сточных вод

Выпуски сточных вод проектируем согласно [1, п. п. 4.42...4.43] на расход, равный 1,4*q_max=1,4*646,88 = 905,63 л/с. Причем наименьшая скорость в подводящей части выпуска должна быть не менее 0,7 м/с.