Канализационные очистные сооружения производительностью 3 тыс. м3/сут

При проектировании очистных сооружений канализации необходимым условием является защита окружающей среды (водного и воздушного бассейнов) от загрязнений, образующихся в процессе очистки сточных вод и поступающих в водоем и атмосферу.

Загрязнение водоема, в который производится сброс сточных вод, отрицательно сказывается на состояние его фауны и флоры. Загрязнение воздушного бассейна влияет на условия проживания населения в прилегающих районах.

Для защиты водоема от загрязнений определяются условия выпуска сточных вод, при которых качество воды в реке не снижается ниже установленных предельно допустимых концентраций.

Защита населённых пунктов от влияния очистных сооружений обеспечивается соблюдением размеров санитарно-защитной зоны.

При проектировании очистных сооружений разрабатываются такие технические решения, которые уменьшают отрицательное воздействие очистных сооружений на окружающую среду. К числу таких решений относятся:

— применение оборудования и технологических процессов, обеспечивающих надежную работу сооружений и малую вероятность их остановки;

— использование в аэрационных сооружениях мелкопузырчатых пневмоаэраторов, работающих в режиме «мягкой» аэрации, что сокращает количество аэрозольных выбросов;

— соблюдение санитарно-гигиенических и водоохранных требований.

1. Определение основных расчетных параметров очистной станции

1.1 Определение расходов сточных вод

Сооружения очистной станции рассчитаны на суммарный приток в канализацию хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод.

Общая производительность станции — 3000 м³/сут.

Расчетные расходы сточных вод:

суточный расход — Q_w=3000 м³/сут

средний часовой расход

средний секундный расход

максимальный часовой расход

максимальный секундный расход

минимальный часовой расход

минимальный секундный расход

 — коэффициенты общей неравномерности, приняты в зависимости от среднесекундного расхода, [2, таблица 2], ,

1.2 Определение концентрации загрязнений в сточных водах

По заданию на проектирование характеристика сточных вод, поступающих на очистную станцию следующая:, ,, , хлориды 61,7 мг/л.

1.3 Определение приведенного населения

Влияние производственных сточных вод на состав общего стока учитываются по эквивалентному населению. Эквивалентное население. — это такое число жителей, которое вносит такое же количество загрязнений, что и данный расход промышленных стоков.

Приведенное население определяется по формуле:

где — общее число жителей.

Приведенное население по взвешенным веществам:

Приведенное население по БПК_полн:

Расчеты производятся по большему из значений, т. е. по

2. Определение требуемой степени очистки

Необходимая степень очистки определяется в соответствии с санитарными требованиями и условиями сброса их в водоем.

Очистку сточных вод, как правило, следует ограничивать до степени, обеспечиваемой сооружениями полной биологической очистки (БПК_полн очищенной воды — 10−15 мг/л), даже если по расчету требуется только механическая или неполная биологическая очистка. Расчеты по определению требуемой степени очистки сточных вод выполняются с целью выявления необходимости доочистки сточных вод, т. е. снижения БПК₂₀ ниже 10−15 мг/л.

Расчет требуемой степени очистки сточных вод производится из условия, что после сброса сточных вод концентрация загрязнений в расчетном створе реки не будет превышать их ПДК для рыбохозяйственных водоемов второй категории.

Таблица 2.1 Характеристика водоема

Определение необходимой степени очистки сточных вод, спускаемых в водоем, производится по содержанию: взвешенных веществ, допустимой величине БПК в смеси речной и сточной вод, потреблению сточными водами растворенного кислорода, по СПАВ и других вредных веществ.

2.1 Определение коэффициента смешения и степени разбавления сточных вод водами водоема

Коэффициент смешения, а определяется по методу В. А. Фролова и И. Д. Родзиллера:

где — коэффициент смешения;

— основание натурального логарифма;

— среднемесячный расход воды реки года 95%-ой обеспеченности, м³/с;

— коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения и определяемый по формуле:

;

где — коэффициент извилистости, ;

— коэффициент выпуска, для берегового выпуска;

— коэффициент турбулентной диффузии:

Кратность разбавления перед расчетным пунктом водопользования определяется по формуле:

Расчет производится по программе OS kSM. В результате расчета получаем:, кратность разбавления перед расчетным створом .

2.2 Определение необходимой степени очистки по взвешенным веществам

Согласно санитарным требованиям предельно допустимое содержание взвешенных веществ в воде спускаемой в водоем определяется по формуле:

где — допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в реке после сброса сточных вод. Для водоемов рыбохозяйственного водопользования второй категории ;

— концентрация взвешенных веществ в реке до сброса сточных вод, ;

— коэффициент смешения,

— среднемесячный расход воды реки года 95%-ой обеспеченности, ;

— среднесекундный расход сточных вод, м³/с.

Необходимая степень очистки (в процентах) сточных вод по взвешенным веществам:

Расчет выполнен на ЭВМ с использованием программы OS TSO (Приложение 2).

По результатам расчета допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в реку, необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам %.

2.3 Определение необходимой степени очистки сточных вод по БПК_полн смеси сточных вод и вод водоема

Концентрация загрязнений в сточных водах, удовлетворяющая санитарным требованиям при сбросе их в водоем определяется по формуле:

где — БПК_полн очищенных сточных вод, мг/л;

— БПК_полн речной воды до места сброса сточных вод, мг/л;

— предельно допустимое значение БПК полное смеси речной и сточной воды в расчетном створе, ;

 — константы скорости потребления кислорода сточной и речной воды, ;

— константа скорости потребления кислорода;

— продолжительность течения речной воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа.

Требуемая степень очистки сточных вод по БПК_полн.:

При полной биологической очистке сточных вод в аэротенках снижение БПК₂₀ возможно до 15 мг. Ели, то нужна доочистка сточных вод.

Расчет произведен на ЭВМ с помощью программы OS TSO (Приложение 2). По результатам расчета допустимое значение БПК сточных вод, спускаемых в реку, необходимая степень очистки сточных вод по БПК %.

Т.к., то производится полная биологическая очистка на аэротенках, где допустимое значение БПК снижается до необходимого значения без дополнительной доочистки.

2.4 Определение необходимой степени очистки сточных вод по растворенному кислороду

Допустимая концентрация спускаемых сточных вод по БПК полн. определяется по формуле:

где 4 — наименьшая концентрация растворенного в воде кислорода по санитарным требованиям

0.4 — коэффициент пересчета БПК полное в БПК₂

— содержание в воде кислорода

Т.к, то расчет ведется без учета аэрации.

Требуемая степень очистки сточных вод по растворенному кислороду определяется по формуле:

2.5 Определение необходимой степени очистки по СПАВ

Допустимая концентрация вредного вещества в сточных водах, спускаемых в водоем, определяется по формуле:

где — предельно допустимая концентрация СПАВ в водоеме, мг/л;

;

— концентрация СПАВ водоема выше сброса сточных вод, ;

— концентрация СПАВ в смеси производственных и хозяйственно-бытовых сточных водах, .

В процессе полной очистки может быть достигнута степень удаления СПАВ до 80%

По ряду показателей (азот аммонийный, фосфатов, азот нитритов и нефтепродукты) концентрация загрязнений в воде реки выше ПДК, поэтому допустимая концентрация этих веществ в очищенных сточных водах принимается не более их фонового содержания в воде водоема, т. е., концентрация азота аммонийного в очищенном стоке должна быть не более 0,78 мг/л; азота нитритов — не более 0,0 9 мг/л; нефтепродуктов — не более 0,2 4 мг/л.

2.6 Условия выпуска сточных вод в водоем

В соответствии с выполненными расчетами определена требуемая степень очистки сточных вод, при которой в расчетном створе реки будут обеспечены ПДК загрязняющих веществ, установленные для водоемов II категории рыбохозяйственного водопользования.

Ожидаемые показатели качества сточных вод после очистки и качества воды в реке приведены в таблице 2.2, при этом концентрация загрязнений в расчетном створе после выпуска сточных вод определена исходя из баланса загрязнений по формуле:

где — концентрация загрязнений в расчетном створе после выпуска сточных вод, мг/л;

— фоновая концентрация загрязнений в воде до выпуска сточных вод,

— концентрация загрязнений в очищенном стоке, мг/л;

— коэффициент смешения,

— среднемесячный расход воды реки года 95%-ой обеспеченности, ;

— среднесекундный расход сточных вод, м³/с.

Таблица 3.2 Условия выпуска сточных вод

Как видно из приведенных данных, после выпуска сточных вод в расчетном створе не обеспечивается допустимая концентрация по содержанию аммонийного азота, нитритов и нефтепродуктов из-за высокого фонового содержания этих загрязнений в речной воде. Так содержание азот аммонийного в речной воде (выше выпуска) превышает ПДК в 2 раза, азота нитритов — в 4,5 раза, нефтепродуктов — в 4,8 раза. При этом следует отметить, что концентрация указанных компонентов в очищенном стоке не превышает их ПДК для водоемов рыбохозяйственного водопользования.

3. Выбор и обоснование метода очистки сточных вод

Согласно [2], методы очистки сточных вод должны определяться в зависимости от местных условий с учетом возможного использования очищенных стоков для промышленных или сельскохозяйственных нужд.

Сточные воды, сбрасываемые в водоем, должны отвечать требованиям «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Состав очистной станции выбирается в зависимости от требуемой очистки сточных вод, пропускной способности очистной станции, состава сточных вод, метода использования осадка и других местных условий.

Анализ полученных данных показывает, что на очистных сооружениях может быть применена схема полной биологической очистки сточных вод без доочистки.

В соответствии с характеристикой сточных вод и расчетами по требуемой степени их очистки в проекте применена схема полной биологической очистки с аэротенками продленной аэрации.

Механическая очистка стоков осуществляется на решетках тонкого процеживания с прозорами 3 мм и в песколовках с круговым движением воды. Использование решеток с прозорами 3 мм и применение аэротенков продленной аэрации позволяет исключить из состава сооружений механической очистки первичные отстойники, что уменьшает количество образующегося осадка и упрощает эксплуатацию сооружений. Кроме того, эффективное удаление из сточных вод механических примесей повышает эффективность и надежности работы песколовок.

Биологическая очистка осуществляется в аэротенках продленной аэрации, сблокированных с вторичными отстойниками.

Работа аэротенков в таком режиме обеспечивает глубокую нитрификацию при минимальном приросте активного ила. Система аэрации — пневматическая с мелкопузырчатыми аэраторами из волокнисто-пористого полиэтилена.

Обеззараживание сточных вод предусматривается хлорированием с использованием передвижной хлораторной, при этом контакт сточных вод с хлором осуществляется в контактных прудах, выполняющих роль отстойников, а при необходимости — роль аварийных накопителей неочищенных сточных вод.

Контактные пруды выполняются в виде земляных резервуаров из двух отделений, которые могут заполняться и опорожняться поочередно.

Выпуск очищенных сточных вод производится в реку.

Обработка осадка предусматривает уплотнение избыточного ила в илоуплотнителях с последующей сушкой на высоконагружаемых иловых площадках, оборудованных системой вертикального дренажа. Подсушенный осадок может использоваться в качестве органоминерального удобрения в озеленении и лесоводстве.

Песок из песколовок удаляется эрлифтом в бункеры для обезвоживания.

Обезвоженный песок и отбросы с решеток вывозятся в места, согласованные с санитарной службой города.

Измерение расхода сточных вод, поступающих на очистные сооружения, производится ультразвуковым расходомером «Днепр-7» на отводящем трубопроводе очищенного стока после вторичных отстойников.

Площадка очистных сооружений по разработанной схеме занимает площадь 1,57 га.

Реализация запроектированной схемы обеспечит очистку сточных вод до установленных расчетом концентраций.

4. Расчет канализационных очистных сооружений

4.1 Сооружения механической очистки сточных вод

очистной сточный вода станция

Приемная камера очистных сооружений

Приемная камера предназначена для приема сточных вод поступающих на очистные сооружения, гашения скорости потока и сопряжения трубопроводов с открытыми лотками. Камеры могут предусматриваться на поступление сточных вод по одному или двум трубопроводам. Приемная камера разрабатывается на прием сточных вод от главной канализационной насосной станции и дренажной насосной станции. Выбор типа размера камеры производится в зависимости от пропускной способности и диаметра напорных водоводов. Расчетный расход, поступающий на очистную станцию, поступает по двум ниткам напорного водовода диаметром 250 мм. Диаметр аварийного трубопровода 300 мм, расход от дренажной насосной станции поступает по напорному трубопроводу диаметром 100 мм.

Рисунок 4.1 Приемная камера

Размеры камеры принимаются конструктивно, А х В х Н = 1400×3800×1500 (см. рисунок 4.1).

Решетки

Для предотвращения попадания крупных загрязнений на очистные сооружения предусматриваются решетки.

Принимаем решетку-процеживатель «STEP SKRIN»

Решетка-процеживатель шагового типа устанавливается на канале между приемной камерой и песколовками.

Решетка имеет следующие размеры:

ширина — 400 мм,

длина — 1400 мм,

высота — 1600 мм,

ширина прозоров — 3 мм,

глубина канала в месте установки решетки — 900 мм,

рабочая глубина канала — 600 мм,

мощность электропривода — 1,1кВт.

Резервная решетка выполняется упрощенной конструкции с прозорами 6−8 мм и ручным удалением отбросов.

Количество отбросов, задерживаемое шаговой решеткой и удаляемое с очистных сооружений, составляет

где — отбросы, приходящиеся на одного человека в год, ;

— приведенное население по взвешенным веществам, ;

— коэффициент часовой неравномерности поступления отбросов, ;

— плотность отбросов, .

Отбросы с решетки сбрасываются в дырчатый контейнер, устанавливаемый над каналом за решеткой, откуда они вручную перегружаются в контейнер-накопитель с последующим вывозом.

Решетка оборудуется системой автоматики, позволяющей изменять режим работы (режим процеживания или фильтрования).

Рисунок 4.2 Решетки: 1 — решетка-процеживатель; 2 — дырчатое корыто; 3 — затвор щелевой; 4 — решетка с ручным удалением отбросов; 5 — подводящий канал; 6 — отводящий канал

Песколовки

Для выделения из сточных вод песка предусматривается горизонтальная песколовка с круговым движением воды по ТП 902-2−331 тип II (рисунок 4.3). Они более экономичны и надежны в работе. Эффективность их работы выше, чем обычных горизонтальных песколовок, что объясняется вращательным движением сточной жидкости в плоскости сечения потока, вызываемого круговым движением сточной воды в плане.

Песколовка представляет собой круглый резервуар с коническим днищем. Внутри песколовки находится кольцевой лоток, заканчивающийся внизу щелевым отверстием.

Сточная вода из распределительной камеры по подводящему лотку тангенциально поступает в кольцевой лоток песколовки. Минеральные частицы (песок) через щелевое отверстие в лотке опускаются в коническую часть песколовки, а вода по отводящему лотку направляется на последующую очистку.

Удаление песка из песколовки предусматривается эрлифтом, при этом эрлифт работает практически постоянно с подачей воды с примесью песка в бункеры для накопления и обезвоживания последнего. Отстоявшаяся в бункере вода возвращается в песколовки. Выгрузка песка из бункера производится по мере его заполнения.

Песколовка из двух отделений диаметром 4000 мм имеет пропускную способность 56−86 л/с ().

Размеры кольцевого лотка песколовки: ширина 500 мм; высота прямоугольной части 350 мм; высота треугольной части 350 мм. По таблицам гидравлического расчета канализационных сетей определяем размеры подводящего канала. Учитывая возможную интенсификацию работы очистных сооружений в будущем, определяем наполнение в подводящем канале на расчетный расход с коэффициентом 1,4:

;; ;; .

Таблица 4.1 Данные гидравлического расчета подводящего канала к одной песколовке

Размеры подводящего и отводящего лотка для каждой песколовки ВхН=300×450 мм.

Рисунок 4.3. Песколовки: 1 — подводящий канал, 2 — отводящий канал, 3 — пульпопровод, 4 — трубопровод опорожнения песколовки, 5 — эрлифт, 6 — воздухоотделительный бак, 7 — разделительный щит, 8 — желоб, 9 — затвор, 10 — подводящий лоток, 11 — отводящий лоток

Площадь живого сечения кольцевого лотка при расчетном расходе

;

где — скорость движения сточных вод: — при максимальном притоке сточных вод, — при минимальном притоке сточных вод;

— число песколовок или отделений.

Площадь сечения треугольной части кольцевого лотка

;

где — ширина кольцевого лотка песколовки, ;

— высота треугольной части, .

Площадь сечения прямоугольной части кольцевого лотка

.

Высота слоя жидкости в прямоугольной части кольцевого лотка

Площадь живого сечения кольцевого лотка при минимальном расходе

;

— наполнение подводящего канала при максимальном расходе, м;

— то же, при минимальном расходе, м.

Скорость протока сточных вод в песколовке при минимальном расходе

Длина песколовки по средней линии осадочной части

где — диаметр песколовки, ;

— ширина кольцевого лотка,.

Требуемая длина песколовки

где — коэффициент, принимаемый в зависимости от типа песколовок [2, таблица 27]: для горизонтальных песколовок с диаметром задерживаемых частиц 0,20 мм ;

— расчетная глубина песколовки, м;

— гидравлическая крупность песка, [2, таблица 28];

— скорость движения сточных вод, .

Таким образом,

Продолжительность протока сточных вод в песколовке должна быть не менее 30 с при максимальном протоке:

что удовлетворяет требованию СНиП.

Количество песка (влажность 60%), удаляемое из песколовок, определяется по норме 0,02 л/сут на 1 человека и составляет:

.

Принимаются два песковых бункера с размерами в плане 1000×1500 каждый.

4.2 Сооружения биологической очистки сточных вод

Аэротенки-отстойники разрабатываются в виде прямоугольных емкостей сооружений, объединяющих в себе аэротенки продленной аэрации (аэрационная часть) и вторичные отстойники вертикального типа (отстойная часть). Оба сооружения связаны между собой переливными окнами, обеспечивающими переток иловой смеси из аэрационной зоны в отстойную зону.

Режим продленной аэрации, который также называется методом полного окисления, отличается значительно большей продолжительностью пребывания сточных вод в аэротенках. Продолжительность аэрации сточных вод в продленном режиме составляет 1−3 сут. в зависимости от начальной концентрации сточных вод по БПК. Аэротенки с продленной аэрацией работают при дозах активного ила по сухому веществу 3−6 г/л в сут.

Аэротенки, работающие в режиме полного окисления, могут эксплуатироваться с удалением избыточного активного ила или без его удаления. В последнем случае избыточный активный ил выносится из вторичного отстойника, что снижает качество очистки. Поэтому для более высокой степени очистки проектом предусмотрено удаление избыточного ила из системы, тем более что низкий его прирост позволяет производить эту операцию через значительные промежутки времени.

Применение режима продленной аэрации обусловлено незначительным приростом активного ила и высокой степенью его минерализации, простотой эксплуатации, устойчивостью работы в режимах неравномерного поступления расхода сточных вод.

Рисунок 4.4 Аэротенки-отстойники: 1 — аэротенк, 2 — отстойник, 3 — трубопровод подачи сточных вод на очистку, 4 — трубопровод отвода очищенной воды, 5 — система аэрации, 6 — трубопровод циркуляционного ила, 7 — трубопровод отвода избыточного ила, 8 — воздухопровод, 9 — эрлифт, 10 — лоток, 11 — водослив зубчатый

Таблица 4.2 Исходные данные для расчета аэротенков-отстойников

Аэротенк

Расчет аэротенков производится по [2, п. 6.167] на режим продленной аэрации. Продолжительность аэрации составляет:

;

где — БПК_полн поступающего стока, ;

— БПК_полн очищенного стока,

— удельная скорость окисления, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества в 1 ч, согласно п. 6.167 ;

— зольность ила, принимаемая по [2, п. 6.167], ;

— доза ила, .

Необходимый объем аэротенков:

;

где — среднечасовой расход, м³/ч.

Принимаем рабочую глубину аэротенков Н=4, 6 м. Тогда необходимая площадь аэротенков составит:

Принимаем размеры одной секции аэротенков:,. Тогда необходимое количество секций составит:

.

Максимальная пропускная способность аэротенков в режиме продленной аэрации составляет 3787 м³/сут.

Степень рециркуляции активного ила определяется по формуле:

;

где — степень рециркуляции активного ила;

— доза ила, ;

— иловый индекс, см³/г.

В соответствии с при удалении ила эрлифтами степень рециркуляции принимается. Тогда расход циркулирующего ила:

.

Удельный расход воздуха для работы аэротенков определяется с учетом процесса нитрификации.

Расчет производится согласно [2, п. 6.167] по формуле:

;

где — удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_полн, согласно [2, п. 6.167] ;

— коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой системы аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка по [2, таблица 42] ;

— коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов и принимаемый по [2, таблица 43], ;

— коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле

здесь — среднемесячная температура воды за летний период, °С;

— коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85, при наличии СПАВ принимается в зависимости по [2, таблица 44], ;

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

,

здесь — растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления;

— средняя концентрация кислорода в аэротенке, .

.

Общая потребность в воздухе

.

Исходя из допустимой минимальной интенсивности 3,3 м³/м².ч. расчетный расход воздуха составляет:

.

По пропускной способности аэратора определяется число аэраторов (2,5−3 м³/ч).

Подбор воздуходувок производится по минимальной интенсивности.

Для подачи в аэротенки необходимого количества воздуха принимаются 2 рабочие и 1 резервная газодувки 32 ВФ-23/1,5 СМ2УЗ производительностью по 1368 м³/ч при давлении 50 кПа и мощности 30 кВт.

Вторичные отстойники

Вторичные отстойники устраиваются в блоке с аэротенками, поэтому количество отстойников и их размеры увязываются с размерами аэротенков. Конструктивно принимаем вторичные отстойники размерами в плане 6×6м² при рабочей глубине 3 м. По движению потока конструируемые отстойники могут быть отнесены к вертикальным отстойникам с периферийным выпуском. Для такого типа отстойников коэффициент использования объема принимается 0,4−0,5.

Расчетная гидравлическая нагрузка на поверхность вторичных отстойников определяется согласно по формуле:

;

где — коэффициент использования зоны отстаивания;

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

— концентрация активного ила в аэротенке, ;

— иловый индекс, см³/г;

— рабочая глубина отстойника, м.

Пропускная способность вторичных отстойников:

.

Таким образом, запроектированные отстойники обеспечат пропуск расчетного расхода (22 5 м³/час).

Удаление осадка из отстойников предусматривается эрлифтами с подачей циркулирующего ила в камеру перед аэротенками, а избыточного — в илоуплотнители.

Общее количество ила, перекачиваемого эрлифтами, составляет:

;

где — расход циркулирующего ила, ;

— расход избыточного ила,

Расчетный расход на один эрлифт:

4.3 Сооружения по обеззараживанию сточных вод

На станциях биологической очистки обеззараживание сточных вод может производиться несколькими способами: хлорированием, озонированием, бактерицидным облучением, ультразвуковой обработкой, электролизом, обработкой воды коагулянтами или флокулянтами.

Наиболее простым и дешевым методом обеззараживания сточных вод является хлорирование, которое осуществляется с использованием жидкого хлора или гипохлорита натрия, получаемого методом электролиза из поваренной соли. В данном проекте рассматривается хлорирование с использованием жидкого хлора.

Обеззараживание сточных вод предусмотрено хлорированием с использованием передвижной хлораторной установки фирмы «ADVANCE» (Венгрия). Расход хлора составляет:

;

где — доза активного хлора, — для полностью очищенной сточной воды на станциях искусственной биологической очистки;

— максимальный часовой расход, .

В комплект передвижной хлораторной входят: хлораторы, эжекторы, расходные баллоны с хлором, устройства для автоматического дозирования хлора, предохранительные устройства, комплект технологических трубопроводов (шлангов), насос рабочей жидкости.

Установка размещается под навесом здания воздуходувной станции. Подача хлорной воды осуществляется в контактные пруды.

Необходимый контакт воды с хлором осуществляется в контактных резервуарах, выполняемых в виде двух земляных прудов.

Полезный объем резервуаров:

;

где — время контакта хлора со сточной водой в резервуаре, .

.

Количество осадка, выпадающего в контактных прудах за сутки, составит:

;

где — количество осадка, выпадающего в контактных прудах при дезинфекции сточных вод жидким хлором, на одного человека за сутки, на станциях полной биологической очистки ;

— приведенное население, .

Система подачи и отвода воды обеспечивает возможность отключения и опорожнения каждого пруда. В случае необходимости эти пруды могут использоваться как аварийные резервуары-накопители для неочищенных сточных вод. Объем прудов около 800 м³, что соответствует 6 часовому притоку сточных вод. Размеры прудов ВхLхН=12×22,5×1,3 м.

Из контактных прудов обеззараженный сток отводится в реку по трубопроводу диаметром 400 мм.

4.4 Сооружения по обработке осадка

Илоуплотнители

Осаждающийся во вторичных отстойниках активный ил имеет высокую влажность. Основная часть этого ила снова подается в аэротенк. В результате развития микроорганизмов масса активного ила, находящегося в системе «аэротенк — вторичный отстойник» непрерывно увеличивается и образуется так называемый избыточный ил, который отделяется от рециркуляционного и направляется на дальнейшую обработку и обезвоживания.

Осуществлять обработку избыточного активного ила с высокой влажностью (99,2−99,6%) нерентабельно, поэтому его предварительно уплотняют в илоуплотнителях. В процессе уплотнения уменьшается влажность, а следовательно, и объема избыточного ила.

Избыточный активный ил непрерывно поступает в илоуплотнитель, где отдает основную массу свободной влаги в виде иловой воды. Осадок из илоуплотнителя подается на дальнейшую обработку. Отделенная иловая вода содержит значительное количество растворенных органических загрязнений, поэтому она возвращается в цепочку очистки воды перед аэротенками.

Количество избыточного ила, удаляемого из аэротенков, определяется по норме 0,35 кг на 1 кг снятой БПК₂₀ [2, п. 6.169] и составляет:

;

гле — БПК₂₀ поступающего стока, ;

— БПК₂₀ очищенного стока,

— среднесуточный расход сточных вод, .

.

Расчетный расход избыточного ила, поступающего на илоуплотнитель:

.

где — влажность поступающего ила, ;

— плотность поступающего ила, .

.

Необходимый объем илоуплотнителей:

где — продолжительность уплотнения, .

Принимаем 2 илоуплотнителя в виде колодцев диаметром 2 м.

Количество уплотненного ила составляет:

;

где — влажность поступающего ила, ;

— влажность уплотненного ила, ;

— количество избыточного ила, удаляемого из аэротенков, ;

— плотность уплотненного ила, .

.

Количество воды, отводимой из илоуплотнителей, составляет:

.

Иловая вода отводится в аэротенк. Выпуск уплотненного ила осуществляется под гидростатическим напором на иловые площадки.

Иловые площадки

Иловые площадки являются одним из первых сооружений обработки осадка сточных вод. Иловые площадки предназначены для естественного обезвоживания осадков, образующихся на станциях биологической очистки сточной воды. Применение этих сооружений объясняется простотой инженерного обеспечения и легкостью эксплуатации по сравнению с фильтр-прессами, вкуум-фильтрами, сушильными установками.

Наиболее простым и распространенным способом обезвоживания осадка является сушка их на иловых площадках с естественным основанием (с дренажем или без дренажа), с отстаиванием и поверхностным отводом воды и на площадках-уплотнителях.

Данным проектом предусматриваются иловые площадки на естественном основании с дренажем.

Иловые площадки состоят из карт, окруженных со всех сторон валиками. Размеры карт определяют исходя из влажности осадка, способа уборки после подсыхания.

На иловых площадках устраиваются дороги с пандусами для съезда на карты автотранспорта и средств механизации.

Необходимая полезная площадь иловых площадок составляет:

;

где — уплотненного ила, ;

— нагрузка на иловые площадки, принимаемая по [2], ;

— климатический коэффициент, .

.

Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками, дорогами, канавами:

где — коэффициент, учитывающий дополнительную площадь от полезной. Принимаем .

Общая площадь иловых площадок

.

Иловые площадки проверяются, на зимнее намораживание:

;

где — количество уплотненного ила, ;

— продолжительность периода намораживания: число дней в году со средней суточной, температурой воздуха ниже -10°С; принимается ;

— полезная площадь иловых площадок, м²;

— коэффициент, учитывающий часть площади, отводимой под зимнее намораживание: ;

— коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации и испарения: .

Принимаем к устройству четыре карты с размерами 16×34 м каждая.

Количество обезвоженного осадка влажностью 70%, вывозимого с иловых площадок:

;

где — количество уплотненного ила, ;

— влажность уплотненного ила, ;

— влажность обезвоженного осадка, .

.

Площадка складирования подсушенного осадка

Для складирования обезвоженного осадка предусматривается открытая площадка, рассчитанная на 4-5 месячное хранение кека при высоте слоя 1,5−2 м. Ее площадь:. Размеры в плане 10,5×21,5 м

5. Компоновка генплана и построение высотной схемы очистных сооружений

5.1 Компоновка генплана очистных сооружений

Очистные сооружения размещены на выбранном участке плана с горизонталями в масштабе 1:500, а также, для наглядности, в масштабе 1:200.

При проектировании очистной станции учитывалось, что площадка для их строительства располагается ниже населенного пункта города по течению реки, с учетом незатапливаемости ее паводковыми водами и технологическим расположением уровня грунтовых вод.

Компоновка и взаимное расположение сооружений производилось с учетом:

— вариантности строительства по очередям или расширения очистной станции

— обеспечения минимальной протяженности коммуникаций очистной станции

— доступности для ремонта и обслуживания очистной станции

В составе очистной станции предусматриваются:

— устройства для равномерного распределения сточных вод между отдельными элементами очистной станции;

— устройства для выключения из работы, опорожнения, промывки, автоматического сброса сточных вод до и после сооружений механической очистки;

— устройства для замера количества сточных вод.

Кроме основных производственных зданий на очистной станции предусматриваются: воздуходувная станция, административный корпус. В состав основных помещений административно-бытового корпуса входят: котельная на твердом топливе, мастерская, химическая лаборатория. Кроме указанных помещений в административно-бытовом корпусе предусмотрены: кабинет начальника станции, комната для обслуживающего персонала, гардеробы, санузлы, водомерный узел.

Площадка очистных сооружений оборудуется системой хозяйственно-питьевого водопровода, обеспечивающей подачу воды питьевого качества к административно-бытовому корпусу, воздуходувной станции и на технические нужды хлораторной (от здания воздуходувной). Подача питьевой воды на очистные сооружения осуществляется от городского водопровода.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рассчитан в соответствии со СНиП 2.04.01−85 и составляет:, , .

Хозяйственно-бытовые сточные воды от административно-бытового корпуса и воздуходувной в количестве 1,3 1 м^э/сут. поступают в дренажную насосную станцию, и далее перекачиваются (вместе с внутриплощадочными производственными стоками: дренажные воды иловых площадок, иловая вода илоуплотнителей, фильтрат от песковых бункеров) в приемную камеру очистных сооружений. Общий объем сточных вод 7,75 м³/ч. Насосная станция оборудуется двумя насосами (1 рабочий и 1 резервный) погружными насосами GRUNDFOS типа SEG 40.09.2.50B производительностью 7,85 м³ при напоре 8,7 м (N=1,4 кВт).

Территория очистной станции должна быть ограждена забором высотой 1.2 м.

При разработке генплана руководствовались следующими положениями:

— сооружения должны располагаются компактно, расстояние между одноименными сооружениями 3 — 5 м, разноименными 5 — 10 м;

— расположение очистных сооружений должно обеспечивать самотечный режим движения воды и осадков по сооружениям;

— объемы земляных выемок и насыпей должны балансироваться;

— к каждому сооружению должны быть обеспечены свободный подъезд транспорта, при этом ширина проезжей части должна быть не менее 3.5 м.

Перечень зданий и сооружений и их размеры:

Приемная камера 1,4×3,8×1,5 м

Здание решеток 3,8×5,0 м

Песколовки с круговым движением воды 2 шт. d=4,0 м

Помещение песковых бункеров

Аэротенки-отстойники 6 шт. 6,0×30,0 м

Административный корпус 12,0×21,0 м

Контактный резервуар 2 шт. 15,0×22, 5 м

Илоуплотнители 2 шт. d=2,0 м

Иловые площадки 4 шт. 16,0×34,0 м

Площадка для складирования кека 10,5×21,5 м

Воздуходувная станция

Канализационная насосная станция d=1,5 м

5.2 Высотная схема очистных сооружений

Для определения взаимного высотного расположения отдельных сооружений очистной станции одновременно с составлением генплана составляются профили движения воды и осадка.

Профиль «по воде»

Сточные воды по очистным сооружениям должны проходить самотеком, поэтому отметка поверхности воды в приемной камере должна превышать отметку воды в водоеме при высоком горизонте на величину всех потерь напора по пути движения воды по сооружениям плюс 1−1,5 м с учетом запаса.

Высотное расположение отдельных сооружений определяет объем земляных работ. Сооружения большой высоты (вертикальные отстойники) целесообразно располагать на половину выше уровня земли.

Профиль представляет собой развернутый разрез по сооружениям, сделанный по самому длинному пути от приемной камеры до выпуска в водоем. Расчетные участки предварительно намечаются на генплане, а затем переносятся на профиль.

Отметка уровня воды в последующем сооружении вычисляется как отметка уровня в предыдущем сооружении за вычетом сумм потерь напора на участке между этими сооружениями. Потери напора складываются:

где — потери на трение при движении сточной воды по трубам или лоткам

— потери через водослив на выходе и входе в канала и трубопроводы

— потери в сооружении

Для предварительных расчетов потери напора могут приниматься следующие:

в решетках 5−20 см

в песколовках 10−20 см

в вертикальных отстойниках 40−50 см

в аэротенках 25−50 см

в контактных резервуарах 20−60 см

При составлении профилей следует руководствоваться следующими положениями:

— распределение и транспортирование сточных вод и осадков по отдельным сооружениям станции аэрации следует производить по открытым железобетонным лоткам прямоугольного сечения или по трубопроводам при подводе, отводе и отстаивании;

— расчет подводящего и отводящего каналов магистральных и к отдельным сооружениям должен производиться по максимальному секундному расходу сточных вод с коэффициентом 1.4, учитывающим возможность перегрузки сооружений.

Рекомендуются следующие скорости движения сточных вод:

V=0.9 — 1.0 м/с — для воды прошедшей решетки;

V=0.75 — 1.0 м/с — для воды прошедшей песколовки;

V=0.5 — 1.0 м/с — для биологически очищенной воды.

Наивыгоднейшим сечением прямоугольного канала, в соответствии с требованиями гидравлики является такое, при котором ширина в 1.5 — 2 раза больше расчетного наполнения канала. Строительную глубину принимают больше расчетного наполнения на 0.2 — 0.3 м при ширине канала до 1 м и на 0.3 — 0.4 м при ширине канала более 1 м.

На станциях аэрации канал между аэраторами и вторичными отстойниками должен рассчитываться на сумму расчетного расхода сточных вод и циркулируещего активного ила.

На профилях должны быть показаны отметки уровня воды, отметки лотков труб или каналов, а также отметки естественной и спланированной поверхности земли. При этом отметки планировки принимаются на 0.3 — 0.7 м ниже бортов канала этих сооружений.

6. Строительные конструкции

6.1 Техническая характеристика сооружения

В данном разделе к разработке принят аэротенк-отстойник, предназначенный для биологической очистки сточных вод в режиме продленной аэрации, поступающих от сооружений механической очистки. Строительство аэротенков производится на площадках с сухими грунтами. Грунты и грунтовые воды не агрессивны по отношению к железобетону.

Параметры одной секции аэротенка: В=6 м, L=24 м, Н=5,1 м. Принято два трех секционных аэротенка-отстойника, с размерами в плане: В=24 м, L=18 м. Аэротенк заглубляется в землю, но не полностью — 0,7 м возвышается над землей. Сооружение открытое с поперечными связями (балки-распорки). Грунт в месте заглубления — плотностью 16кН/м³.

Уровень грунтовых вод ниже дна днища. Днище резервуара выполнятся из монолитного железобетона, которое бетонируется на подготовку толщиной t=16 см. Толщина днища -16 см.

Стены запроектированы из сборных плоских стеновых панелей блочного типа. Стыки между стеновыми панелями замоноличиваются бетоном. Внизу стеновые панели заделываются в паз монолитного днища, вверху соединяются балками-распорками. Угловые сопряжения стен — из монолитного железобетона. Они устаиваются непосредственно на рабочем месте, сооружая опалубку, производя армирование и бетонирование. Размеры стеновых панелей принимаем исходя из размеров аэротенка.

В месте строительства данных канализационных сооружений преобладает умеренный климат, с умеренными температурами воздуха, как летом, так и зимой, поэтому специальных работ связанных с климатическими условиями производить не требуется.

6.2 Расчет стенки сборного железобетонного прямоугольного в плане аэротенка

Сборные железобетонные стеновые панели выполняются толщиной t=250 мм. Номинальная ширина стеновых панелей 3 м, конструктивная — 2,8 м. Стыки: прямые шириной 200 мм замоноличиваются бетоном класса С30/37. Предусмотрена заделка панелей внизу в пазах днища (жесткое защемление), вверху соединяются балками-распорками на сварке (шарнирно-подвижное защемление). Н=4800 мм.

Расчет производится для двух случаев:

— в период гидравлического испытания от гидростатического испытания жидкости при отсутствии обваловывания грунтом;

— в период эксплуатации на давление грунта обваловыния при отсутствии давления жидкости (опорожненное состояние — ремонт, профилактика и т. д.).

Стеновая панель рассчитывается по балочной схеме с жесткой заделкой внизу и шарнирно-неподвижным опиранием вверху. Расчетная ширина такой балки принимается 1 м (сечение I-I рисунок 6.1).

Рисунок 6.1. Расчетная схема стеновой панели

Определение расчетных нагрузок

1. Аэротенк находится в стадии испытания.

Нагрузки от гидравлического давления воды на уровне заделки стеновых панелей в паз монолитного днища (рисунок 6.1):

где — коэффициент надежности по нагрузке;

— плотность воды, кН/м³;

— расчетная высота стеновой панели (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2. Эпюра нагрузки от гидравлического давления воды

2. Аэротенк находится в стадии эксплуатации (случай ненаполненного жидкостью аэротенка).

Величина бокового давления грунта возрастает с увеличением глубины по линейному закону.

где — высота балки, ;

— временная нагрузка, м.

Временную нагрузку на поверхности 10 кН/м² (для такой расчетной схемы стеновой панели) заменяем эквивалентным слоем грунта. Плотность грунта .

.

Рисунок 6.3. Эпюра нагрузки в эксплуатационной стадии

Расчетная высота до верха стенки:

Расчетное боковое давление грунта по верху стенки:

где — расчетное давление на глубине от поверхности;

— коэффициент надежности по нагрузке;

— коэффициент связности грунта, ;

угол внутреннего трения грунта, .

Нагрузка от давления грунта с учетом обваловывания на уровне заделки стеновой панели (сечение I-I)

где — расчетное давление на глубине от поверхности;

Определение максимальных изгибающих моментов в расчетных сечениях по высоте стеновой панели

1. Для аэротенка в стадии испытания (от давления жидкости — расчетное сечение у защемления I-I).

Рисунок 6.4 Эпюра нагрузки стадии испытания от давления жидкости

Опорный момент в защемлении:

Пролетный момент:

Расчетное сечение, в котором действует пролетный момент:

2. Для аэротенка в стадии эксплуатации (от давления грунта):

Рисунок 6.5 Эпюра нагрузки стадии испытания от давления грунта

Суммарные расчетные моменты:

Этот момент действует в сечении на расстоянии:

.

Подбор сечения вертикальной рабочей арматуры ввиду небольшого различия между величинами пролетных вертикальных и опорных изгибающих моментов для двух случаев загружения стенки (водой и грунтом) принимаем симметричное армирование, и расчет производим по максимальным моментам из двух случаев загружения:

Расчетная ширина условной балки — полосы стеновой панели шириной b=1 м и толщиной 250 мм (толщина стеновой панели рисунок 6.6).

d=250−30=220 мм

класс бетона С25/30 с

класс арматуры S400 с

Расчет производится для прямоугольного сечения шириной 1 м с одинарным армированием.

Рисунок 6.6 Сечение стеновой панели

Требуемое количество стержней:

Принимаем 5ш12 S400 c (шаг S=200 мм) сетка С-1 (плоская сварная).

В опорном сечении:

Так как в опорном сечении стоит вертикальная арматура пролетного момента с, то дополнительно требуется

Принимаем 6ш12 S400 c (шаг S=150 мм). Дополнительная сетка С-2.

Устанавливаем симметрично с двух сторон сечения стеновой панели.

точки теоретического отрыва вертикальных стержней С-2, где они не нужны по расчету. За точкой теоретического отрыва необходимо их завести на длину зоны анкеровки 20 верхних стержней, т. е. 20×12=240. Тогда длина вертикальных стержней (поз. 3 С-2) равна: 2,2+0,24=2,44 м (2440 мм).

7. Техника и технология строительно-монтажных работ

7.1 Состав работ и технологическая последовательность их выполнения при укладке канализационного напорного трубопровода из стальных электросварных труб диаметром 250 мм протяженностью 500 м

1 Разработка и перемещение растительного грунта бульдозером

2 Разработка грунта экскаватором навымет

3 Укладка трубопровода

4 Устройство колодцев из монолитного бетона

4.1 Установка деревянной опалубки

4.2 Установка и вязка арматуры из отдельных стержней

4.3. Укладка бетонной смеси

4.4 Разборка опалубки

4.5 Укладка железобетонных плит перекрытия

4.6 Установка люков

5 Присыпка траншеи экскаватором

6 Предварительное гидравлическое испытание

7 Засыпка траншеи бульдозером

8 Уплотнение грунта

9 Окончательное гидравлическое испытание

7.2 Определение размеров и объемов грунта траншеи

Геологические условия данной местности: грунт растительный без корней и примесей толщиной 0,15 м и плотностью = 1200 кг/мі - группы для всех машин; песок без примесей плотностью = 1600 кг/мі - группы для одноковшового экскаватора и II группы для бульдозера.

Рисунок 7.1. Схема для определения размеров траншеи

Минимальная глубина траншеи:

где d_н — наружный диаметр трубы, м;

h_рг — высота растительного грунта, м.

Тогда

Способ укладки трубопровода — плетями в две нитки. По СНиП 3.02.01−87 «Земляные сооружения. Основания и фундаменты» в зависимости от типа и диаметра прокладываемых труб, способа их укладки? ширина траншеи по дну по таблице 39.1 [7]:

Заложение откосов траншеи m в зависимости от глубины траншеи и грунта принимается по таблице 39.2. Т.к. заданный грунт — песок, то при глубине траншеи до 3 м заложение откосов соответствует б = 45є и 1Уm = 1У1.

Ширина траншеи по верху:

Определение объемов траншеи выполняется в соответствии с продольным профилем и поперечными сечениями. Объем разрабатываемого грунта между характерными точками определяется по формуле:

где F₁ и F₂ — площадь поперечного сечения в характерной точке 1 и 2;

L_хт 1…2 — расстояние между характерными точками 1 и 2.

Определяем площадь поперечного сечения в характерной точке:

Средняя площадь сечения между двумя характерными сечениями равна:

Объем грунта траншеи между характерными точками определяется по формуле:

Общий объем грунта определяется суммированием отдельных объемов грунта между характерными точками. Расчет сводим в таблицу и располагаем под продольным профилем.

7.3 Определение зоны для размещения и разработки отвалов грунта

Объем кавальера подстилающего грунта:

где — площадь кавальера подстилающего грунта, м².

где — площадь поперечного сечения в характерной точке (берется с продольного профиля), м².

По приложению 2 коэффициенты разрыхления грунтов:

— песок К_р = 1,15;

— растительный грунт К_р = 1,25.

м².

Расчет ведется на 1 метр длины траншеи и кавальера в характерных точках:

м²;

м;

т.к.

м²;

м;

м.

где — ширина кавальера основного грунта, м;

— высота кавальера основного грунта, м.

Расчет сводим в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Определение размеров кавальеров основного грунта

Объем основного грунта для участка:

;

где L_i — расстояние между характерными точками, м.

Характерные точки намечаем в местах расположения колодцев.

Используя данные таблицы 7.1 находим объем подстилающего грунта:

где n — число участков между характерными точками.

Рисунок 7.2. Зона размещения кавальеров грунта

Объем кавальера растительного грунта:

где — площадь кавальера растительного грунта, м².

где — толщина слоя растительного грунта, ;

— расстояние, с которого снимается грунт, м.

гдеширина траншеи по верху, ;

— ширина кавальера подстилающего грунта, .

Величина определяется для каждой характерной точки.

м²,

где — высота кавальера растительного грунта, м;

— ширина кавальера растительного грунта, м.

;

;

;

где — ширина траншеи поверху, м.

Площадь, высота, ширина кавальера растительного грунта определяется для каждой характерной точки.

Таблица 7.2 Определение размеров кавальеров растительного грунта

Объем растительного грунта:

;

где — средняя длина снятия растительного грунта (м), определяется по данным таблицы 7.2.