Расчет горизонтального отстойника.

Требуемый эффект осветления рассчитывается исходя из того, что из отстойников не должно выноситься взвешенных веществ более 150 мг/л, эффект осветления будет равен:

где С_общ – исходная концентрация взвешенных веществ в сточной воде.

Общая длина отстойника, м определяется по формуле:

где V_w – средняя скорость в проточной части отстойника, мм/с определяется по таблице 11, приложение 9;

Н_set – глубина проточной части, м, определяется по таблице 11, приложение 9;

k_set – коэффициент объемного использования отстойника, определяется по таблице 1,1 приложение 9;

где t_set – продолжительность отстаивания, определяется по таблице 11, приложение 9;

h – слой в лабораторном цилиндре, принимаем h =500мм;

Ширина отстойника типовая: 4м, 6м или 9м. Кроме того, необходимо, чтобы выполнялось условие:

Число отстойников округляем до целого в большую сторону, тогда пересчитываем V_w:

Общий объем проточной (рабочей) части сооружения, м³:

Количество осадка Q_mud, выделяемого при отстаивании, м³/ч определим, исходя из концентрации взвешенных веществ в поступающей воде С_en и концентрации взвешенных веществ в осветленной воде С_ex:

где q_w– среднечасовой расход сточных вод, поступающий на один отстойник, м³/ч;

Объем пескового бункера, м³ (угол конического днища 65°) рассчитывается по формуле:

S₁- верхнее основание бункера, размером 2×2 м, 3×3 м; 4×4 м, 5×5м,6×6м;

S₂- нижнее основание бункера, размером 0,5×0,5 м, 1×1 м, 1,5×1,5 м, 2×2 м, 2,5×2,5м.

В курсовом проекте необходимо принять количество бункеров, и определить их общий объем, м³: i=3-8.

где Н_set – глубина проточной части отстойника;

В пояснительной записке необходимо привести эскизное изображение принятой конструкции отстойника и его основные конструктивные параметры: рабочую глубину, эффект осветления, строительную высоту, строительную ширину или диаметр, рабочий объём, объём осадочной части, пропускную способность, характеристики механических устройств (илоскрёбов, насосов и пр.).

4.2 Сооружения биологической очистки сточных вод

Преаэраторы и биокоагуляторы применяются для увеличения эффекта осветления сточных вод при первичном отстаивании, в частности, при наличии в поступающей воде взвешенных веществ более 300 мг/л. Эти сооружения не являются обязательными и применяются в том случае, если расчёт показывает, что первичного отстойника недостаточно для достижения необходимого эффекта очистки. Преаэраторы следует применять на станциях очистки сточных вод с аэротенками, при этом они устанавливаются перед первичными отстойниками и могут конструктивно с ними объединяться. Применение этих сооружений при большом количестве взвешенных веществ позволяет снизить строительный объём сооружений. Конструктивно они представляют собой прямоугольные резервуары высотой, Н_set, равной глубине проточной части отстойников и шириной, В, равной 1…1,5×Н_set [1]. Биокоагуляторы применяются на очистных станциях, технологическая схема которых может включать в себя как аэротенки, так и биофильтры. При применении вертикальных отстойников камера биокоагуляции и отстойник совмещаются (см. рис.4.44 [1]). Расчёт преаэраторов и биокоагуляторов выполняется с учётом требований (п. 6.116) [2] на максимальный приток воды.

Биофильтры применяются для полной и неполной биологической очистки. Капельные биофильтры применяются на станциях производительностью не более 1000 м³/сут, а высоконагружаемые – до 50 000 м³/сут. Биофильтры проектируются в виде круглых, многогранных или прямоугольных в плане резервуаров со сплошными стенками и двойным дном: верхнее дно – колосниковая решётка, нижнее – сплошное. Стенки биофильтров должны возвышаться над поверхностью фильтрующего слоя на 0,5 м.

В капельных биофильтрах предусматривается естественная аэрация через окна, располагаемые равномерно по всему периметру стен биофильтра в пределах междудонного пространства. Окна имеют устройства, закрывающие их наглухо. Площадь окон должна составлять 1…5 % площади биофильтра.

Высоконагружаемые биофильтры проектируют с искусственной аэрацией. На отводных трубопроводах аэрофильтров устанавливаются гидравлические затворы глубиной 200 мм.

В конструкции биофильтров предусматриваются устройства для промывки днища, ремонтные лазы и трубопроводы опорожнения на случай прекращения подачи жидкости зимой. Число биофильтров должно быть от 2 до 8, все рабочие.

Расчёт капельных биофильтров состоит в определении необходимого объёма загрузочного материала для очистки сточной воды и размеров элементов водораспределительных устройств, дренажа, лотков для сбора и отведения воды. Расчёт производят по максимальному расходу воды.

Проектирование производят в соответствии с рекомендациями [1,2,6]. Тип биофильтра подбирают по таблице 13 [7]. В п.3 курсовой вносят формулы для расчёта с пояснениями, вычисленные значения. После проведения вычислений выполняют эскизное изображение биофильтра (или копию с литературного источника) и таблицу “Основные параметры биофильтра”, где должны быть указаны: тип, окислительная мощность, загрузка, её объём, допустимая нагрузка по воде, общая площадь биофильтра и геометрические размеры.

При расчёте высоконагружаемых биофильтров пользуются сведениями, изложенными в тех же литературных источниках, что и в случае капельных биофильтров. Типоразмеры высоконагружаемых биофильтров приведены в [8] (табл. 20.9). Порядок расчёта высоконагружаемых фильтров и методика проведения вычислений подробно изложены в учебнике [1]. При вычислениях необходимо учесть расчёт воздуха, м³ на 1 м³ сточной воды.

В проекте необходимо предусмотреть распределительное устройство для равномерного орошения сточными водами всей поверхности биофильтров. Наибольшее распространение получило спринклерное орошение и орошение при помощи подвижных оросителей.

Для спринклерного орошения принимают величину свободного напора у разбрызгивателей около 1,5 м, конечного – не менее 0,5 м, диаметр расбрызгивателей – от 18 до 32 мм. Расчёт сводится к определению расхода воды из разбрызгивателя, необходимого их числа, диаметра разводящей сети, ёмкости и времени работы дозирующего бака. Необходимо привести все расчёты и схему расположения разбрызгивателей. Некоторые сведения для проектирования могут находиться в [9].

При расчёте реактивных оросителей свободный напор принимается не менее 0.5 м, диаметр отверстий – не менее 10 мм.

После вычислений приводится эскизное изображение оросителя и его характеристики.

Аэротенки различных типов применяются для биологической очистки городских и производственных сточных вод. По структуре потока все типы аэротенков делятся на аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители, аэротенки-отстойники. Концентрация взвешенных веществ в воде, подаваемой на аэротенки (после первичных отстойников) должна быть не более 150 мг/л. Аэротенки-отстойники применяются при пропускной способности станции до 50000 м³/сут; аэротенки-смесители различных модификаций применяются при значениях БПК_полн очищаемого стока более 500 мг/л, при наличии в стоке медленно окисляемых веществ, а также при колебаниях состава сточных вод; аэротенки-вытеснители – при БПК_полн очищаемого стока до 150 мг/л и при отсутствии залповых поступлений токсичных веществ. При значениях БПК_полн, превышающих 150 мг/л, необходимо предусматривать регенерацию активного ила.

Расчёт аэротенков включает определение емкости и габаритных размеров сооружения, объема требуемого воздуха и избыточного активного ила. Вместимость аэротенка определяется по среднечасовому поступлению воды за период аэрации в часы максимального притока. При проектировании аэротенков определяется период аэрации в зависимости от принципа их работы и наличия регенерации активного ила.

Степень рециркуляции активного ила в аэротенке определяется по формуле:

где а – доза ила в аэротенках, г/л, принимаем а=4 г/л;

J – иловый индекс, для предварительного расчета примем J = 100 см³/г.

БПК_полн сточных вод, поступающих в аэротенк с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

где L_ex – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_en – БПК_полн очищенной воды, принимаем L_ex= 20 мг/л;

Продолжительность обработки сточных вод в аэротенках, ч найдем по формуле

Доза ила в регенераторе, г/л определяется по формуле:

Удельная скорость окисления определяется по формуле:

где ρ_max – максимальная скорость окисления, мг БПК_полн /(г·ч), принимается по таблице 13, приложение 10;

C_о – концентрация растворенного кислорода, мг/л;

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_полн /л, принимается по таблице 13, приложение 10;

К_о – константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л принимается по таблице 13, приложение 10;

φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимается по таблице 13, приложение 10;

Продолжительность окисления органических загрязняющих веществ определяется по формуле

где s – зольность ила, принимается по таблице 13, приложение 10;

Продолжительность регенерации ила определяется по формуле:

Вместимость аэротенка определим по формуле

где Q_ср.час – расчетный расход сточных вод, м³/ч,

Вместимость регенератора определим по формуле:

Продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк-регенератор» вычислим по формуле

Для уточнения илового индекса определим среднюю дозу ила в системе «аэротенк-регенератор» по формуле

Нагрузка на ил мг БПК_полн/(г·сут), определяется по формуле

Заданный кислородный режим и необходимую интенсивность перемешивания в аэротенках обеспечивают аэраторы. Число аэраторов в регенераторах и на первой половине длины аэротенков-вытеснителей принимается вдвое больше, чем на остальной длине аэротенков (п. 6.152 [1]).

Удельный расход воздуха

определяется по формуле:

где

- удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн, принимаемый 1,1;

- коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации по таблице 14, приложение 10;

- коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов

и принимаемый по таблице 15, приложение 10;

- коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, определяемый по формуле:

где

- среднемесячная температура воды за летний период, ºC;

- коэффициент качества воды, принимаемый по таблице 14, приложение 10;

- растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

где

- растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным,

=9,61 мг/л;

- средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л; в первом приближении

принимается 2 мг/л.

Средняя интенсивность аэрации, м³/(м²·ч) определяется по формуле:

- период аэрации, ч, определяемый по формуле:

где К_р- коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, при биологической очистке К_р=1,5

Если вычисленная интенсивность аэрации выше I_a_._max для принятого значения К₁, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны, если она менее I_a_._vin для принятого значения К₂ следует увеличить расход воздуха, приняв I_a_._min по таблице 15, приложения 10.

Прирост активного ила P_i, мг/л в аэротенках определяем по формуле:

где C_общ – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л.

K_g – коэффициент прироста для городских и близких к ним по составу

где a_t – концентрация ила в осветленной воде, a_t = 10 мг/л.

где ω_i – влажность неуплотненного активного ила:

где а_ил.к. – концентрация ила в иловой камере, г/л, равная

γ_i – плотность избыточного активного ила, принимается равной 1 т/м³.

Вторичные отстойники используют для отделения активного ила, поступающего вместе со сточной водой из аэротенков. Они конструктивно аналогичны первичным. В качестве вторичных отстойников принимаем горизонтальные отстойники.

Основные отличия вторичных отстойников от первичных заключаются в характере механизмов для сбора и удаления осадка и связанной с этим конструкцией днища.

Вторичные отстойники рассчитываются по гидравлической нагрузке, которая определяется по формуле:

где

– коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников - 0,4, вертикальных - 0,35, вертикальных с периферийным выпуском - 0,5, горизонтальных - 0,45;

– доза ила в аэротенке, следует принимать не более 15;

– концентрация ила в осветленной воде, следует принимать не менее 10 мг/л;

– рабочая глубина отстойника, согласно таблице 11, приложение 9.

Число вторичных отстойников, n следует принимать не менее 3.

Необходимо принять ширину, В одного вторичного отстойника м, тогда его длина составит F/B, м.

Расход циркулирующего активного ила, м³/ч определяется по формуле

где

– доля циркулирующего ила от расчетного расхода сточных вод, определяемая по формуле

Расход избыточного активного ила определяется по формуле

где К_в=С_общ- концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей на первичные отстойники, мг/л;

Е – эффективность задержания взвешенных веществ в первичном отстойнике, 0,5;

– вынос активного ила из вторичного отстойника, принимается 15 мг/л

В иловой камере ил не должен находиться более Т=2-х часов. В соответствии с этим ее объем будет равен

Количество избыточного активного ила в отстойниках рассчитывается по формуле

где Q_ср.сут – суточный приток сточных вод на станцию;

Уплотнение – наиболее простой и распространенный способ уменьшения объема осадков, обеспечивающий повышение производительности последующих сооружений по обработке осадков. Влажность осадков после уплотнения должна обеспечивать их свободное транспортирование по трубам.

На уплотнение поступает избыточный активный ил. Применим в качестве илоуплотнителей вертикальные отстойники.

По таблице 17, приложение 11 принимается продолжительность уплотнения, скорость движения жидкости в отстойной зоне, влажность исходного ила, уплотненного.

Расчёт илоуплотнителей ведется на максимальный часовой приток избыточного ила

где Р_i, С_с_dp=С_общ, Q_ср.сут – аналогично формуле расчёта количества избыточного ила;

С_i – концентрация активного ила, равная 4 г/л для вторичных отстойников

Полезная площадь илоуплотнителя, м², определяется по формуле

где q_ж – максимальный объем жидкости, отделяемой в процессе уплотнения ила за 1 ч

где ω_i и ω₂влажность соответственно поступающего и уплотненного ила;

v- скорость движения жидкости в отстойной зоне вертикального илоуплотнителя,

Диаметр илоуплотнителя определяется по формуле

где n – число илоуплотнителей, принимается от 2.

Высота рабочей зоны илоуплотнителей Н, составит

где q₀ – расчётная нагрузка на площадь зеркала уплотнителя, принимаем равной 0,4 м³/(м²×час) для избыточного активного ила из вторичных отстойников с концентрацией 4 г/л;

t – продолжительность уплотнения ила, определяемая по таблице 17, приложение 11.

где h – высота зоны залегания ила при илоскребе, принимаемое 0,3 м;

h_б – высота бортов над уровнем воды, принимаемое 0,1 м

Объём уплотнённого активного ила, м³ определяется по формуле

где W_i_изб – объём избыточного активного ила

Выпуск из илоуплотнителей производится непрерывно под гидростатическим давлением 0,5…1 м через водослив с порогом переменной высоты. Илоуплотнители в высотном отношении располагают так, чтобы вода из них могла быть подана в аэротенки самотёком.

В этих сооружениях происходит процесс обезвреживания осадков сточных вод, осуществляемый микроорганизмами, способными окислять органические вещества осадков. Расчёт метантенков заключается в вычислении количества образующихся на станциях осадков, выборе режима сбраживания, определении требуемого объёма сооружений и степени распада беззольного вещества осадков.

Одним из основных методов обезвреживания осадков сточных вод является анаэробное сбраживание.

Метантенк представляет собой цилиндрический железобетонный резервуар с коническим днищем и герметическим перекрытием. В верхней части резервуара имеется колпак для сбора газа, откуда он отводится для дальнейшего использования.

Количество сухого вещества осадка, образующегося на станции, определяестя по формуле

где С_взв=С_общ– концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в первичные отстойники;

Э – эффект очистки в первичных отстойниках, 0,5;

k – коэффициент увеличения объема осадка за счет крупных фракций, не улавливаемых при отборе проб для анализа, принимаемый 1,2;

Q – суточный приток сточных вод на станцию, м³/сут

Количество сухого активного ила, т/сут определяется как

где а – коэффициент прироста активного ила, принимаемый 0,3;

– вынос активного ила из вторичного отстойника, принимается 15 мг/л.

Количество беззольного вещества осадка вычисляют по формуле

где В_г– гигроскопическая влажность сырого осадка, принимаемая 5%;

Количество беззольного активного ила, т/сут вычисляют по аналогичной формуле

где

– гигроскопическая влажность активного ила, принимаемая 5%;

З_ил – зольность активного ила, принимаемая 25 %.

Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м³/сут вычисляют соответственно

где W_ос – влажность сырого осадка, принимаемая 95%;

W_ил – влажность уплотненного избыточного ила, принимаемая 98%;

Среднее значение зольности смеси, % определяется по формуле:

Требуемый объем метантенка, м³ определяется по формуле:

где

- суточная доза загрузки осадка в метантенк, %, принимается по таблице 18, приложение 12.

Исходя из требуемого объёма по таблице 19, приложение 12, выбирают размеры метантенков: диаметр, высота (верхнего конуса, цилиндрической части, нижнего конуса, строительный объём (здания обслуживания, киоска газовой сети).

Выход газа на 1 кг загруженного беззольного вещества, м³/кг (при плотности газа равной 1) определим по формуле:

где а_см – предел сбраживания смеси осадка, % рассчитываемый по формуле:

где а_о и а_и – пределы распада соответственно сырого осадка и избыточного активного ила, при отсутствии экспериментальных данных принимаемое а_о = 53% и а_и = 44%;

- экспериментальный коэффициент, зависящий от влажности осадка и температурного режима сбраживания, принимаемый по таблице 20, приложение 12.

Суммарный выход газа, м³/сут рассчитывается по формуле:

Газ, получаемый в метантенках в результате процесса сбраживания осадка, используется на энергетические нужды канализационных станций в качестве горючего в котлах с газовыми горелками, для обогрева метантенков и отопления зданий очистной станции.

В процессе сбраживания происходит распад беззольных веществ, приводящий к уменьшению массы сухого вещества и увеличению влажности осадка. Суммарный объем смеси после сбраживания практически не изменяется. Величина

, выраженная в процентах, представляет собой степень распада беззольного вещества, подсчитанную по выходу газа. Зная степень распада, подсчитаем массу беззольного вещества в сброженной смеси:

Разность между массой сухого вещества и массой беззольного вещества в сброженной смеси представляет собой зольную часть, не поддающуюся изменениям в процессе сбраживания. Поэтому масса сухого вещества в сброженной смеси выразится суммой:

М_сух = (О_сух + И_сух) – (О_без + И_без) + М_без,т/сут (116)

Сброженный осадок после метантенков направляется на иловые площадки для обезвоживания.

Выполняются на естественном или искусственном основании, с поверхностным отводом и площадки-уплотнители. Площади на естественном основании применяются на хорошо фильтрующих грунтах (песок, супесь) и при глубоком залегании грунтовых вод (п. 6.390. [1]).

Полезную площадь иловых площадок, м²/год определяют по формуле

где М_общ– суточный объем сброженного осадка, м³/сут;

k – годовая нагрузка на иловые площадки определяется по таблице 21, приложение 13;

n – климатический коэффициент, определяемый по чертежу 2, приложение 13.

При проектировании учитывают зимнее намораживание. Высота слоя намораживания, м, находится по формуле

где Т = 130 – количество дней в году с температурой ниже -10˚С – период намораживания;

k₁=0,75́ – коэффициент уменьшения объема осадка вследствие зимней фильтрации и испарения.

Полная площадь иловых площадок увеличивается на 20..40% для устройства разделительных валиков и дорог. При выпуске за один раз заполняется вся карта, при этом высота слоя составляет h_ос=0,3…0,5м. Полная высота вала равна

где h_д – превышение высотой оградительных вальков слоя намораживания, равное 0,3м;

Площадь одной карты определяется выражением

В проекте необходимо определить каким образом карты будут размещены и как сгруппированы. Приводится схема расположения иловых площадок. Количество дренажной воды, отводимой с площадок, принимается равным 0,41 л/(га-с) для иловых площадок с дренажным устройством и 35…50% объема обезвоживаемого осадка для площадок с поверхностным отводом воды. Иловая вода с площадок перекачивается в лоток перед решетками. Дополнительные загрязнения от дренажной воды составляют по взвешенным веществам – 1000…2000мг/л, по БПК_полн– 1000…1500мг/л. Объем подсушенного осадка за год вычисляется по следующей формуле

В_ос.п. – влажность подсушенного осадка, принимается равной 75%.

4.4 Обеззараживание очищенных сточных вод и выпуск в водоем

Обеззараживание применяется для уничтожения патогенных микробов и исключения их попадания в водоёмы.

После полной биологической очистки с последующей доочисткой рекомендуется обеззараживание ультрафиолетовым излучением без применения химикатов. Тем самым устраняется потребность потребления, хранения, транспортирования или производства опасных растворов и газов.

В качестве источников УФ - излучения для технического применения используются газоразрядные излучатели, изготовляемые из прозрачного для УФ- лучей кварцевого стекла. УФ - источники содержат смесь газов, паров, которая в возбужденном состоянии излучает спектр, состоящий преимущественно из отдельных дискретных линий. Наиболее интенсивным является УФ - излучения на основе паров ртути.

Выбор конкретного типа УФ - установок для каждого сооружения очистки сточных вод производится по результатам технологического обследования. Это связано с разнообразием качества сточных вод и необходимостью выбора оптимальной дозы УФ - облучения для обеспечения требуемого эффекта при минимальных затратах на внедрение. Выбор необходимой дозы УФ – облучения производится на основе результатов модельных облучений воды.

В разделе «Заключение» указываются принятые сооружения, их размеры и характеристики. Подводятся итоги и делается вывод.

Библиографический список учебников, справочников, каталогов составляется в алфавитном порядке по фамилии авторов, а затем под отдельным заголовком нормативная литература также в алфавитном порядке.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: