Проектирование водоотводящий сети города, расположенного в Костромской области

Введение

Водные ресурсы играют важнейшую роль в обеспечении устойчивого функционирования экономики любой страны.

Во многих регионах России актуальна проблема очистки городских сточных вод. Это связано с крайней степенью физического и морального износа действующих очистных сооружений и с интенсивным ростом жилищного строительства.

Переход к рыночной экономике, реформирование жилищно-коммунального комплекса в условиях износа и старения инженерных систем жизнеобеспечения городов и населённых пунктов России, отсутствие достаточных материальных и финансовых ресурсов на их реновацию и обновление значительно обострили в последние годы проблему обеспечения их надёжности.

Гарантия качества систем водоснабжения и водоотведения является необходимым условием сохранения здоровья и санитарно-эпидемиологического благополучия населения, повышения уровня жизни, решения социальных проблем. Безопасность рек-водоприёмников обеспечивается в первую очередь эффективной работой очистных сооружений. Развитие очистных сооружений определяется экологической целесообразностью, в основе которой лежат данные производственного экологического мониторинга.

Учитывая вышеизложенные факты, основными задачами курсового проектирования являются:

оперативный сбор бытовых и производственных сточных вод и удаление их за пределы канализуемого объекта;

очистка сточных вод до такой степени, чтобы они не оказывали вредного влияния на водоём, в который эти воды выпускаются.

1. Общий раздел

1.1 Краткая характеристика объекта проектирования Объектом проектирования является город, расположенный в Кемеровской области и застроенный зданиями с ЦГВ. Расчетное количество жителей для данного объекта канализования N, чел., определяется по формуле

N=Р· F, (1)

где Рплотность населения, Р=290 чел/га

Fобщая площадь жилой застройки, F=327,75 га

N=95 048 чел.

В городе имеется одно промышленное предприятие. Сточные воды от этого производства отводятся в проектную систему. Предприятие работает в три смены. На предприятии имеются холодные и горячие цеха. Характер загрязнений производственных сточных вод удовлетворяет условиям выпуска производственных стоков в городскую сеть водоотведения. Расход производственных сточных вод Q_пр= 19 000 м³/сут.

С запада на восток протекает река, которая относится к питьевому водоёму. Площадка объекта проектирования сложена мокрыми грунтами и имеет выраженный уклон в сторону водоёма. Характер грунтовых вод — неагрессивный.

Климат резко-континентальный, средняя температура воздуха в январе минус 16,3?С, в июле плюс 18,7?С. Глубина промерзания грунта 2,15 м. [1]

1.2 Выбор схемы и системы водоотведения Объект водоотведения располагается на местности с хорошо выраженным уклоном к реке. Смесь бытовых и производственных сточных вод подлежит очистке на городских очистных сооружениях, поэтому принимается пересеченная схема водоотведение, при которой коллектора бассейнов канализования прокладываются перпендикулярно водоёму и перехватываются главным коллектором подающим все сточные воды на очистные сооружения.

К проектированию принимается неполная раздельная система водоотведения, предусматривающая укладку одной подземной сети труб. Для отведения смеси бытовых и производственных сточных вод за пределы города, и устройство открытой дождевой сети, состоящей из уличных лотков, кюветов и каналов.

При дальнейшем благоустройстве города, во вторую очередь строительства, рекомендуется устройство подземной сети труб для отведения дождевых и талых вод.

1.3 Трассировка сети Трассировка наружных водоотводящих сетей осуществляется с учетом принятой системы водоотведения. Границы бассейнов водоотведения устанавливаются из условия возможно большего охвата территории самотечной сетью. Трассировка уличных коллекторов выполнена по пониженной стороне квартала, параллельно красной линии застройки. Уличные коллектора по наикратчайшим расстояниям направляются к главному коллектору, отводящему сточные воды за пределы города. Главный коллектор расположен по пониженной части города, вдоль берега реки. Для подачи сточных вод на очистные сооружения предусмотрена главная канализационная насосная станция и напорные трубопроводы. Площадка очистных сооружений и выпуск сточных вод расположены за чертой населенного пункта, вниз по течению реки.

При трассировке сети учтены перспективы развития и расширения системы водоотведения в связи со строительством новых жилых кварталов и предприятий.

Трассировка водоотводящей сети показана на рисунке 1.

2. Расчетные расходы сточных вод

2.1 Определение расчётных расходов стоков от жилой застройки Максимальный суточный расход, м³/сут, составит

Q_{сут.макс}=К_{сут.макс}· (q_н·N/1000), (2)

где К_{сут макс} — коэффициент максимальной суточной неравномерности, К_{сут макс} =1,3 [2];

q_н— норма водоотведения, л/(сут· чел), q_н=240 л/(сут· чел) [2];

Nчисло жителей, чел, N=95 048 чел;

Q_{сут макс} = 1,3· (240·95 048/1000)=29 654,98 м³/сут Расчётный суточный расход, м³/сут, составит

Q_{расч сут}=К· Q_{сут макс,} (3)

где Ккоэффициент, учитывающий количество сточных вод от предприятий местной промышленности и на неучтённые расходы, К=1,06 [1];

Q_{расч сут}= 1,06· 29 654,98=31 434,28 м³/сут Коэффициент общей неравномерности определяется по формуле К_общ=К_{сут.макс}· К_{час.макс}, (4)

где К_{час макс}— коэффициент часовой максимальной неравномерности К_{час.макс}=б_макс· в_макс, (5)

где б_макс— коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятия и другие местные условия; б_макс=1,2 [2];

в_макс— коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте; в_макс=1,10 495 [2]0;

К_{час макс}= 1,2· 1,10 495=1,32 594

К_общ= 1,2· 1,32 594=1,72

В зависимости от К_общ определяем расходы сточных вод по часам суток.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 2

2.2 Расходы сточных вод от промышленного предприятия Расход бытовых сточных вод за каждую смену определяется отдельно для холодных и горячих цехов,

Q=q_{х, г}· N_см/1000, (6)

где q_{х, г}— норма водоотведения на одного работающего; для холодных цехов q_х=25 л; для горячих цехов q_г=45 л [4];

N_см— число работающих в смену в холодных или горячих цехах;

Расход сточных вод от душевых после каждой смены, мі/ч

Q_д=q_д· n_д*45/(1000*60), (7)

где q_д — норма расхода на одну душевую сетку, q_д=500 л/ч [4];

45 мин — продолжительность пользования душем после окончания смены;

n_д — число душевых сеток, определяемое для каждой смены отдельно

n_д=N_д.см/N_1д, (8)

где N_д.см— число людей пользующихся душем в каждой смене;

N_1д— число людей приходящихся на одну душевую сетку, N _д= 5 чел (см. задание);

Все расчёты по определению расходов сточных вод от предприятия сводим в таблицу 1

Отведение производственных сточных вод принимается равномерным.

Таблица 1

Расчетные расходы от предприятия

График отведения сточных вод по часам суток приведен на рисунке 2. Таблица 2

Сводное водоотведение

Рисунок 2 — Ступенчатый график водоотведения

3. Сеть водоотведения

3.1 Определение расходов на расчётных участках водоотводящей сети Средний секундный расход от каждого квартала, л/с, определяется по формуле

q_ср=q_o· F_i, (9)

где q_o— модуль стока, л/с· га;

F_i— площадь квартала, га (определяется по генплану);

Модуль стока определяется по формуле

q_o=(q_н/86 400)· Р, (10)

q_o=(240/86 400)· 290=0,8 л/с· га Расчёты по определению среднесекундных расходов от каждого квартала сводятся в таблицу 3

Таблица 3

Средние секундные расходы сточных вод от кварталов жилой застройки

Продолжение таблицы 3

Продолжение таблицы 3

Расчётный расход на участке сети, л/с, определяется по формуле

q_o= K_gen.мах q_cp, (11)

где K_gen.мах — общий максимальный коэффициент неравномерности,

q_cp— средний расход на участке сети, л/с, определяется по формуле

q_cp=q_попутн+q_бок+q_транз, (12)

где q_попутн — попутный расход, л/с;

q_бок — боковой расход, л/с;

q_транз — транзитный расход, л/с;

Общий расчётный расход на участке сети, л/с, определяется по формуле

q_общ=q_расч+q_соср, (13)

где q_соср— сосредоточенный расход от предприятия, л/с, определяется по формуле

q_соср=(q_техн+q_хол+q_гор+q_душ)/3,6, (14)

где q_техн,q_хол, q_гор,q_душ — расходы соответственно на технологические нужды, бытовых сточных вод в холодных и горячих цехах, расход сточных вод от душевых, м³/ч, в час максимального водоотведения;

q_соср=(791,67+3,06+2,36+45)/3,6=233,913 л/с Расчёты по определению расходов на расчётных участках сети сводятся в таблицу 4.

Таблица 4

Расходы на расчётных участках сети

3.2 Определение начальной глубины заложения Начальная глубина заложения канализационного коллектора в точке 1, м, определяется по формуле Н₁=(Н_пр-0,3) +Z₁— Zк_кв +j (L+I)+Д, (15)

где Н_пр — глубина промерзания грунта, м, Н_пр=2,15 м [1];

Z_кв — отметка поверхности земли у наиболее удалённого колодца внутриквартальной сети, м, Z_кв=143,5 м (см. генплан);

Z₁— отметка поверхности земли у смотрового колодца, м,

Z₁=142,3 м (см. генплан);

jуклон внутриквартальной сети, j=0,007 [3];

Lдлина внутриквартальной сети, м, L=240 м (см. генплан);

l — длина соединительной ветки, м, l=8 м [16];

Д — перепад между лотками внутриквартальной сети и уличного коллектора, м; Д=0,2 м Н₁=(2,15−0,3)+142,3 -143,5+0,007· (240+8)+0,2=2,59 м

3.3 Гидравлический расчёт сети Гидравлический расчёт выполнен для керамических труб по ГОСТ 2886–82 — при диаметре до 600 мм включительно. При большем диаметре приняты железобетонные трубы ГОСТ 6482–88. Результаты гидравлического расчета сведены в таблицу 5.

3.4 Устройство водоотводящей сети Для придания самотечного режима водоотводящей сети предаётся уклон с учётом минимальных скоростей и максимальных наполнений согласно таблице 16. Скорость от участка к участку возрастает, причём скорость в боковых коллекторах меньше чем в основном. Соединения трубопроводов осуществляется по шелыгам.

В местах изменения направления сети, присоединения одной или нескольких линий, изменения уклонов и диаметров трубопроводов, а также на прямолинейных участках сети устанавливаются смотровые колодцы. На прямолинейных участках расстояние зависит от диаметров труб: при диаметре 300 мм устанавливаются через 50 м; при диаметре 600 мм через 75 м; при диаметре 700−900 мм через 100 м; при диаметре 1000 мм через 150 м.

Наименьшая глубина заложения водоотводящих сетей принята с учётом глубины промерзания. Для труб диаметром до 500 мм на 0,3 м меньше глубины промерзания грунта; а для труб большего диаметра на 0,5 меньше глубины промерзания грунта. При этом минимальная глубина до поверхности должна быть не менее 0,7 метров.

4. Насосные станции перекачки сточных вод

4.1 Определение диаметров всасывающих и напорных трубопроводов Диаметр всасывающего трубопровода определяется в зависимости от расхода, пропускаемого через него, л/с, определяется по формуле

(16)

где — подача насосов, определяется по максимальному притоку сточных вод к главной канализационной насосной станции

= 3037,93 м³/ч (см. пункт 2.2);

n — число рабочих насосов, n=2;

л/с Фактическая скорость, м/с, определяется по формуле

(17)

Vфакт ==0,88 м/с По расходу и рекомендуемой скорости течения сточной воды во всасывающих линиях V=0,88 м/с по составит dвс=600 мм.

Диаметр напорных коллекторов определяется в зависимости от расхода, л/с, определяется по формуле

(18)

л/с

Vфакт = =1,5 л/с По расходу и рекомендуемой скорости течения сточной воды в напорном коллекторе V=1,5м/с по составит dн=600 мм, i=0,0021

4.2 Подбор насосов Требуемый напор насосов составит

(19)

где Z_ос — отметка уровня воды в приемной камере ОС,

Z_ос = 139,4 м;

Z_рез — отметка уровня воды в приемном резервуаре насосной станции, Z_рез= 135,1 м (принимается на 1 м ниже лотка коллектора, подводящего сточные воды к приемному резервуару КНС);

— потеря напора в коммуникациях насосной станции, =3 м [8];

— запас напора, hз. н=1 м [8]

— потери напора в напорных коллекторах, м, определяется по формуле

=1,2il, (20)

где i — единичное сопротивление, соответствующее диаметру напорного коллектора i=0,0045, dн=600 мм [6];

l — длина напорных коллекторов, l= 300 м (см. генплан);

= 1,2•0,0045•300 =1,62 м Требуемый напор составил Н=139,4−135,1+3+1,62+1=9,92 м По подаче =284,6 л/с и требуемому напору Н=9,92 м по принимаются насосы марки KRТ — K 300 — 315 /4р, в количестве 3 рабочих, 2 резервных.

4.3 Определение емкости приемного резервуара Минимальная регулирующая вместимость приемного резервуара, м³, определяется по формуле

(21)

где Qмин — минимальный приток сточных вод к насосной станции, Qмин = 1186,79 м³;

n' - число включений, n'= 3 [8];

м³

В соответствии объем приемного резервуара, м³, определяется по формуле

(22)

м³

За расчетный объем резервуара принимается Wрасч = 242,94 м³ (наибольшее из вычисленных значений по формулам (20) и (21)).

водоотведение канализация насосный трубопровод

5. Очистные сооружения

5.1 Выбор состава очистных сооружений и краткое описание схемы очистки стоков и обработки осадка Выбор состава очистных сооружений производится в соответствии [3], [7],. Состав очистных сооружений выбирается с учетом необходимой степени очистки сточных вод и в зависимости от производительности очистных сооружений. С учётом данных требований и производительности очистных сооружений равная 50 681 м³/сут принята следующая схема очистки, включающая следующие сооружения:

1) сооружения механической очистки (решётки, горизонтальная песколовка, горизонтальный отстойник)

2) биологическая очистка (аэротенк-вытеснитель без регенерацией, вторичные горизонтальные отстойники)

3) сооружения для обеззараживания очищенных сточных вод (хлораторная установка) В соответствии с [3], [10], в зависимости от производительности очистных сооружений Qос= 50 681 м³/сут, принята схема, содержащая сооружения для обеззараживания сточных вод, а также сооружения по обработке осадка, включающие в себя: метантенк, илоуплотнитель и иловые площадки.

При механической очистке из сточной воды удаляются загрязнения, находящиеся в ней в нерастворенном и частичном коллоидном состоянии. Крупные отбросы: тряпки, бумага, остатки овощей и фруктов, а также производственные отходы задерживаются решетками. Далее эти отбросы направляются на винтовой фильтр-пресс, где отжимаются, после чего поступают в контейнер и выводятся на полигоны ТБО. В летний период отбросы обрабатываются хлорной известью. Основная масса загрязнений минерального происхождения осаждается в песколовках горизонтального типа с прямолинейным движением воды. Песок из песколовок направляется в виде песчаной пульпы на песковые площадки, где он обезвоживается и периодически удаляется. Профильтровавшаяся вода собирается и перекачивается в канал перед песколовками. Основная масса загрязнений органического происхождения находящаяся во взвешенном и коллоидном состоянии выделяется из сточной жидкости из сточной жидкости горизонтальных отстойников, где обеспечивается необходимый эффект осветления сточной жидкости. Всплывающие на поверхность вещества жиры, масла, с помощью скребковых механизмов отделяется от сточной жидкости и направляется в жиросборные колодцы. Содержание жиросборных колодцев с помощью насосов опорожняются и направляются для сбраживания в метантенк.

Биологическая очистка в аэротенках осуществляется за счёт жизнедеятельности микроорганизмов использующих растворённые в сточных водах вещества в качестве питательной среды. С этой целью сточные воды смешивают с активным илом при помощи воздуха. Разделение иловой смеси после аэротенков осуществляется во вторичные горизонтальные отстойники. Часть ила после отстойников используется в аэротенках, а избыточный активный ил перекачиваются в метантенки. Сточные воды после вторичных отстойников поступают в ультрафиолетовую установку. Очищенная и обеззараженная вода сбрасывается в реку по рассеивающему русловому выпуску. Сброженная смесь осадка и ила после метантенков с термофильным режимом сбраживания подвергается естественному обезвоживанию на центрифугах.

Движение сточных вод по сооружениям осуществляется самотёком. Высотная схема движения сточных вод показана на рисунке 3

Потери напора в коммуникациях и сооружениях очистной станции приняты согласно.

Определение отметок уровней воды в сооружениях очистной станции:

Z₁=Z_зем+0,5=136,00+0,5=136,50 м;

Z₂=Z₁+h_уф.=136,50+0,5=137,00 м;

Z₃= Z₂+0,2=137,00+0,2=137,20 м;

Z₄=Z₃+h_отс=137,20+0,3=137,50 м;

Z₅=Z₄+0,2=137,50+0,2=137,70 м;

Z₆=Z₅+h_аэр=137,70+0,3=138,00 м;

Z₇=Z₆+0,2=138,00+0,2=138,20 м;

Z₈=Z₇+h_отс=138,20+0,3=138,50 м;

Z₉=Z₈+0,2=138,50+0,2=138,70 м;

Z₁₀=Z₉+h_песк=138,70+0,2=138,90 м;

Z₁₁=Z₁₀+0,2=138,90+0,2=139,10 м;

Z₁₂=Z₁₁+h_реш=139,10+0,1=139,20 м;

Zос=Z₁₂+0,2=139,20+0,2=139,40 м;

5.2 Расчет сооружений

5.2.1 Расчет сооружений механической очистки Расчет решеток Схема решеток приведена на рисунке 4

Рисунок 4 — Схема решетки Количество прозоров решетки определяется по формуле

n=, (23)

где k₃-коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, k₃ =1,05 [10];

b — ширина прозоров, b=0,016 м [3];

h₁— глубина воды перед решетками, h₁ =1 м [3];

V_р — средняя скорость в прозорах решетки, V_р = 1 м/с [3];

Общая ширина решеток, м, определяется по формуле

B_р = S (n1)+bn, (24)

где Sтолщина стержней решетки, S=0,006 м [1];

B_р =0,006(39−1) + 0,1 639 = 0,852 м Принимается число решеток Nр=1 и определяется ширина одной решетки, м

B₁=, (25)

B₁== 0,852 м

Объем улавливаемых загрязнений на решетках составит, м³/сут

V_сут =, (26)

где P_р — количество загрязнений, снимаемых с решеток, имеющих ширину прозоров b=0,016 м, P_р= 8 л/год на одного человека [3];

V_сут = м³/сут

Масса загрязнений составит, т/сут

M= V_сут^, (27)

где — плотность загрязнений, =0,750 т/м³ [12];

M = 2,080,750=1,56 т/сут

При количестве загрязняемых отбросов более 0,1 м³/сут принимается механическая очистка решетки.

В соответствии с выполненными расчетами подбирается типовая решетка, у которой:

тип решетки МГ 9 Т;

размеры канала перед решетками 10 001 000 мм;

число прозоров n^' =39;

угол наклона решетки к горизонту =60°;

число резервных 1 [3];

Проверка скорости движения сточных вод в прозорах решетки

(28)

м/с

Расчет горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды

Т. к. производительность очистных сооружений Qoc=50 681 м³/сут, это больше 10 000 м³/сут, к проектированию принимается горизонтальная песколовка с прямолинейным движением воды.

Схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 — Схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды

1 — рабочая часть;

2 — осадочная часть;

Площадь живого сечения песколовки, м², определяется по формуле

W =, (29)

где V — скорость движения воды в песколовке, V = 0,3 м/с 3;

n — число отделений, n = 2 3;

W = м²

Ширина песколовки, м, определяется по формуле

B =, (30)

где h₁ — глубина кромочной части песколовки, h₁ = 0,25 м 3;

B = м

Длина песколовки, м, определяется по формуле

L =, (31)

где k-коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовки, при Uo = 18,7 мм/с k=1,7 3;

L = м

Объем задерживаемого песка в сутки, м³/сут, определяется по формуле

Vn =, (32)

где Р_п — норма осаждения песка, Р_п=0,02 л/сут на одного человека 3;

Vn = м³/сут

Определяем площадь песковой площадки, м², определяется по формуле

(33)

где Н_n— нагрузка на площадку, Н_n=3 м³/м³ [3];

м²

Расчет первичных отстойников

Т. к. производительность очистных сооружений Qoc=50 681 м3/сут, это больше 15 000 м3/сут, к проектированию принимается горизонтальные отстойники.

Схема горизонтального отстойника приведена на рисунке 6.

Рисунок 6 — Схема горизонтального отстойника с прямолинейным движением воды

1 — подводящий лоток;

2 — распределительный лоток;

3 — полупогружные доски;

4 — сборный лоток;

5 — отводной лоток;

6 — лоток для сбора и удаления плавающих веществ;

7 — трубопровод для удаления осадка

Ширина одного отделения отстойника, м:

В = (qмакс•1000)/(n•H1•V) (34)

где qмакс — максимальный секундный расход, мі/с;

n — число отделений, n=4;

H1- рабочая глубина отстойника, Н1=4 м [1];

Vпоступательная скорость рабочего потока, V=6,11 м/с [1];

В = (0,587•1000)/(4•4•6,11)=6 м

Принимается ширина отделения Вотд=6 м.

Скорость движения вод в отстойнике, мм/с

(35)

Vот = (0,587•1000)/(4•6•4)=6,11м/c,

Гидравлическая крупность U (мм/с), задерживаемых взвешенных частиц определяется по формуле:

(36)

где к — коэффициент использования объёма проточной части отстойника, к=0,5 [1];

t1 — продолжительность отстаивания воды в цилиндре с высотой столба воды h1=0,5 м, определяется по таблице 2.2 в зависимости от заданного эффекта осветления Э и концентрации взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку в первичные отстойники, t1=640 с;

n — показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе отстаивания, определяется по рисунку 2.8 [10], n=0,2;

U = (1000•4•0,5)/(640•(4•0,5/0,5)^0,2) = 2,37 мм/с

Длина отстойника, м

(37)

где Wвертикальная турбулентная составляющая, мм/с;

kкоэффициент, равный 0,5,

W=0,05· Vот, (38)

W=0,05· 6,11=0,306 мм/с

L=(6,11•4)/(0,5•(2,37−0,306))=23,7 м

Общая высота на выходе отстойника, м

Н=Н1+Н2+Н3, (39)

где Н2 — высота нейтрального слоя, Н2=0,3 м [1];

Н3- высота борта отстойника над кромкой водосливной стенки, Н3=0,5 м;

Н=4+0,3+0,5=4,8

На основании выполненных расчётов подбирается типовой проект № 902−2-305, длина отстойника 24 м и ширина отстойника 6 м.

5.2.2 Расчет сооружений биологической очистки

Расчет аэротенка-вытеснителя без регенерацией активного ила

Определяем степень рециркуляции,

(40)

где a_i — доза ила в аэротенке, a_i=3,8 г/л [10]

J_i — иловый индекс, J_i принимается 80 см³/г [1]

БПК_полн сточной воды, поступающей в начало аэротенка, с учетом разбавления циркуляционным илом

(41)

где L_en — БПК сточной воды, поступающей на очистку с учётом снижения при первичном отстаивании, мг/л

L_en = 0,6L_см (42)

L_en = 0,6•250 = 150 мг/л

Lех — БПК сточной воды на выходе из аэротенка, мг/л

мг/л Период аэрации, ч

(43)

где — коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, =0,07 л/г

_макс — максимальная скорость окисления, _макс=85 мгБПК_полн/(гч) [1]

С₀ — концентрация растворенного кислорода, С₀=2 мг/л [1]

S — зольность ила, S=0,3 [1]

К₀ — константа влияния кислорода, К₀=0,625 мгО₂/л [1]

К₁ — константа характеризующая свойства органических примесей, К₁=33 мгБПК_полн/л [1]

К_р — коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, К_р=1,25 при L_ex=16 мг/л;

ч Уточняем нагрузку на ил, мгБПК_полн/г беззольного вещества.

(44)

мгБПК_полн/г Определяем объем аэротенков, м³

(45)

м³

(46)

где n — число секций аэтотенка; n=6

м³

По типовому проекту № 902−2-195 приняты аэротенки-вытеснители без регенерации общим объёмом 6081,7 м³, объём одной секции 1520,4 м³, с чичлом секций — 6, число коридоров — 2, ширина коридора — 4,5 м, рабочая глубина коридора — 3,2 м. Длина аэротенка — 52,8 м.

Рисунок 7 — Схема аэротенка-вытеснителя без регенерации активного ила Расчет вторичных отстойников Т.к. к проектированию были приняты первичные горизонтальные отстойники, то вторичные будут такого же типа. Схема работы и устройство горизонтального отстойника приведена на рисунке 6.

Определяем гидравлическую нагрузку, м³/м²•ч

g_ssa=(4,5•k_ss•H_set^0,8)/(0,1•J_i•a_i)^0,5−0,01at (47)

где k_ss— коэффициент использования объёма зоны отстаивания, k_ss=0,45,

H_set— рабочая глубина отстойника, м, H_set=4м,

J_i— иловый индекс, J_i=80 см³/г,

a_i— доза ила, a_i=3,8 г/л, а_t— вынос ила из вторичных отстойников, а_t=35,2 мг/л,

g_ssa=(4,5•0,45•4^0,8)/(0,1•80•3,8)^{0,5−0,01•35,2}=3,67 м³/м²•ч, Площадь одной секции, м²

F=q_{макс.час}/(n•g_ssa) (48)

где nчисло секций отстойника, n=4 [1],

q_{макс.час}— максимальный часовой расход, м³/ч, q_{макс.час}=2111,7 м³/ч

F=2111,7 /(4•3,67) = 143,8 м², (49)

Длина отстойника, м

L=F/B, (50)

где Bширина отстойника, B=6 м [1]

L=143,8/6=23,97?24 м На основании проведённых расчётов выбран типовой горизонтальный отстойник № 902−2-305, ширина- 6 м, длина- 24, число секций- 4.

5.2.3 Расчет сооружений по обработке осадка Расчет вертикального илоуплотнителя Содержание избыточного активного ила, г/м³, определяется по формуле

P_макс=К_м•Р, (51)

где К_м — коэффициент месячной неравномерности притока ила, К_м=1,15 [3];

Р — прирост активного ила для полной биологической очистки, Р=160 мг/л [16];

Максимальный приток избыточного активного ила, м³/ч

(52)

где С — концентрация уплотняемого избыточного активного ила, С=20 000 г/м^3, таблица 58 [3];

м³/ч Максимальный расход жидкости, отделяемой при уплотнении ила, м³/ч, определяется по формуле

q_ж= q_макс(W₁-W₂)(100-W₂), (53)

где W₁ и W₂— влажность поступающего и уплотнённого ила,

W₁ = 99,2%; W₂ = 98% [3];

q_ж = 19,43•(99,2−98)(100−98) = 11,66 м³/ч, Полезная площадь илоуплотнителя, м², определяется по формуле

F_пол = q_ж/(3,6•V), (54)

где V — скорость течения жидкости в илоуплотнителе, V=0,1 мм/с [3];

F_пол = 11,66/(3,6•0,1)=32,39 м²

Площадь поперечного сечения трубы, м², определяется по формуле

f_тр= q_макс/(3600•V_тр), (55)

где V_тр — скорость движения жидкости в вертикальной трубе, V_тр=0,1 м/с [12];

f_тр = 19,43/(3600•0,1) = 0,053 м²,

Общая площадь илоуплотнителя, м², определяется по формуле

F_общ = F_пол+ f_тр, (56)

F_общ = 32,39+0,053 = 32,44 м²

Диаметр одного илоуплотнителя, м, определяется по формуле

(57)

где п — число илоуплотнителей, п = 2 [3];

Объём иловой части илоуплотнителя, м^3, определяется по формуле

(58)

где t_ил — продолжительность уплотнения, t_ил=10 ч [12];

м³

Принимаем вертикальные илоуплотнители диаметром 4 м и числом секций 3 [10]; Устройство вертикального илоуплотнителя аналогично отстойнику.

Расчет метантенка Схема метентенка приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 — Схема метантенка

1 — газопровод;

2 — газовые колпаки;

3 — выпуск газа в атмосферу;

4 — блок для монтажа смесителя;

5 — устройство для автоматического снижения давления газа;

6 — пропеллерный смеситель;

7 — загрузка сырого осадка;

8 — напорная труба;

9, 10 — соответственно напорный и всасывающий трубопроводы инжекторного подогревателя;

11-выгрузка сброженного осадка.

Количество сухого осадка вещества осадка, т/сут, определяется по формуле

(59)

где Э — эффективность задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках, в долях; Э = 0,5% [12];

К — коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализа, К = 1,1 [12]

т/сут Количество активного ила, т/сут, определяется по формуле

(60)

где акоэффициент прироста активного ила, а=0,5 [12];

a_t = 26.8 мг/л (см. расчет вторичных отстойников) т/сут Количество беззольного вещества осадка и активного ила, т/сут, определяется по формуле

(61)

(62)

где В_Г, В_Г'- гигроскопическая влажность сырого осадка и активного ила, В_Г=В_Г'=5% [12];

З_ос, З_ил— зольность сухого вещества и ила З_ос=30%; З_ил=25% [12];

т/сут т/сут Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м³/сут, определяется по формуле

(63)

(64)

где W_ос и W_ил — влажность сырого осадка и активного ила W_ос=95%, W_ил=97,5% [3];

 — плотности осадка и ила, ==1 т/м³ [12];

м³/сут

м³/сут Расход осадков по сухому веществу, т/сут, определяется по формуле М_сух = О_сух + И_сух, (65)

М_сух = 10.95 + 7.31 = 18.26 т/сут Расход осадков по беззольному веществу, т/сут, определяется по формуле М_без = О_без+И_без, (66)

М_без = 7.28+5.21=12.49 т/сут Расход осадков по объему смеси, м³/сут, определяется по формуле М_общ = V_ос+V_ил, (67)

М_общ = 219+292.4 = 511.4 м³/сут Средняя влажность смеси и зольность, %, определяется по формуле В_см=100•(1-М_сух/М_общ), (68)

В_см=100•(1−18.26/511.4)=96.43%

(69)

Объем метантенка, м³, определяется по формуле

V=М_общ•100/Д, (70)

где Д — суточная доза загрузки осадка, Д=18,4% [3];

V=511,4•100/18,4=2779,35 м³

По типовому проекту № 902−2-228 приняты 2 метантенка с полезным объемом резервуара 1600 м³, диаметром 15 м.

Фактическая доза загрузки понизится, %

Д'=М_общ•100/V_факт, (71)

где V_факт -объем метантенка фактический, м³, V_факт=3200 м³

Д' = 511,4•100/3200 = 15,98%

Выход газа, м³/кг, определяется по формуле У' = (а-К_r•Д')/100, (72)

где апредел сбраживания осадка, %, определяется по формуле, а = (а_о•О_без+а_и•И_без)/М_без, (73)

где а_о и а_и— пределы распада осадка и ила, а_о=53%, а_и = 44% [3];

а = (53•7,28+44•5,21)/12,49 = 49,25%

К_r— коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания, К_r=0,21 [3];

У'=(49,25−0,21•15,98)/100=0,46 м³/кг Суммарный выход газа, м³/сут, определяется по формуле Г= У'•М_без•1000, (74)

Г=0,46•12,49•1000=5745,4 м³/сут Объем газгольдеров, м³, определяется по формуле

V_Г=(Г•t)/24, (75)

где tвремя выхода газа, t=2 ч [3];

V_Г=(5745,4· 2)/24=472,8 м³

По типовому проекту № 7−07−03/66 принят 2 газгольдера объемом 600 м³.

Расчет иловых площадок Площадь иловых площадок, га, определяется по формуле

(76)

где q_год— годовая загрузка на иловые площадки, q_год=0,8 м³/м² [3];

К₅— климатический коэффициент, К₅=1,0 [3];

га Площадь, требуемая на намораживание, га

(77)

где t_нам — период намораживания, t_нам=110 сут [3];

— коэффициент зимней фильтрации, =0,45 для супеси [3];

h_нам — высота слоя намораживания, h_нам=1,2 м [3];

h_з.ос. — высота слоя зимних осадков [1], h_з.ос.=50 см

p — плотность льда, р=0,9 т/м³

га Общая площадь площадок, га, определяется по формуле

F_общ=К•F_расч•К', (78)

где Ккоэффициент, учитывающий площадь валиков, К=1 [3];

F_расч— расчетная площадь, га, F_расч=23,33 га;

К'- коэффициент, К'=1,2 т.к. F_расч= F_, [3];

F_общ = 1,2•23,86•1=28 га Число карт, определяется по формуле

N_к=F_общ/F_к>4, (79)

где F_к— площадь одной карты, га F_к=2га;

N_к=28/2=14

5.3 Обеззараживание очищенных сточных вод Принимаем дозу хлора для обеззараживания очищенных сточных вод Д_хл = 3 мг/л, так как осуществляется полная биологическая очистка.

Расход хлора за один час, q_хл, кг/ч, составит

q•Д, (80)

2111,7•3 = 6335,1 г/ч К проектированию принимаем два рабочих вакуум — хлоратора серии «Адванс» с максимальной производительностью каждого 4000 г/ч и один резервных. Тип хлоратора номер 270, с установкой на бочку, ротаметр 76 мм.

На каждой бочке имеется по два клапана. При эксплуатации бочка должна располагаться таким образом, чтобы клапаны располагались вертикально. Тогда верхний клапан выпускает газ, а нижний жидкость. Хлоратор устанавливается на верхней, газовый клапан посредством адаптера, снабженного электрическим нагревом. Выходное отверстие клапана должно быть правого или левого исполнения.

Хлорная вода для дезинфекции сточной воды подается в смеситель. Принимаем смеситель типа «лоток Паршаля» с горловиной шириной 1 м. Смеситель типа «лоток Паршаля» состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба.

Конструктивная схема смесителя «лоток Паршаля» и его геометрические размеры приведены на рисунке 9 и в таблице 6.

Рисунок 9 — Схема смесителя «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 смешения.

Таблица 6

Геометрические размеры выбранного смесителя типа «лоток Паршаля», м

Объем резервуаров, V_{к. р.}, м³, определяется по формуле

V_{к. р} = (q_{. час}•Т) / 60, (81)

где Т — продолжительность контакта хлора со сточной водой, Т = 30 мин [3]

V_{к. р} = (211,1 • 30) / 60 = 1055,9

При скорости движения сточных вод в контактных резервуарах V = 10 мм/с длина резервуара, L, м, определяется по формуле

L =(V•Т•60)/1000, (82)

L = (10•30•60) / 1000 = 18 м Площадь поперечного сечения, щ, м², определяется по формуле щ = V_{к. р} / L, (83)

щ = 1055,9 / 18 = 58,66 м²

При глубине Н = 2,8 м [12], и ширине каждой секции b = 6 м [12], число секций, n, определяется по формуле

n = щ / (b•Н), (84)

n = 58.66 /(6•2,8) = 3,49? 4

Принимаем 4 секции в контактных резервуарах.

Фактическая продолжительность контакта воды с хлором, Т, час, составит Т = n•b•H•L/Q_{ср. час.}, (85)

Т = 4•6•2,8•18 / 2111,7= 0,57 ч >0,5 ч — условие выполняется.

5.4 Выпуск очищенных сточных вод в водоем Для выпуска сточных вод в водоемы применяют два типа выпусков: русловые и береговые.

Строительная стоимость береговых выпусков ниже стоимости русловых. Однако в створе выпуска достигается незначительное первоначальное смешение потоков, и, следовательно, на практике они могут быть применены только для спуска стоков с концентрацией загрязнений. Не влияющих на санитарное состояние водоема.

Русловые выпуски располагаются на определенном расстоянии от берега. Эти выпуски подразделяются на сосредоточенные, рассеивающие и энжекторные. Русловые выпуски дают лучшее смешение потоков, поэтому для сброса сточных вод в реку проектируются рассеивающие выпуски.

Схема руслового рассеивающего выпуска приведена на рисунке 10.

Рисунок 10 — Рассеивающий русловой выпуск сточных вод в реку. Общая схема

1 — береговой колодец выпуска;

2 — решетка;

3 — береговой трубопровод;

4 — трубопровод выпуска.

6. Мероприятия по рациональному использованию воды и охране водных ресурсов В данном курсовом проекте разработаны мероприятия по защите и охране окружающей среды, включающие защиту и охрану водоёмов, почвы и воздуха.

В проекте для защиты и охраны водоёмов от загрязнения предусмотрены следующие мероприятия:

1) город полностью благоустроен канализирован, все наружные водоотводящие сети и коллекторы рассчитаны на приём максимального количества расхода во избежание затопления территории города стоками;

2) в насосных станциях перекачки стоков предусмотрены необходимые мероприятия по обеспечению бесперебойной откачки непрерывно поступающих стоков (резервные решётки, резервные насосные агрегаты, автоматическая работа, двойное электроснабжение станции от двух независимых источников);

3) очистные сооружения и главная канализационная насосная станция расположены с соблюдением санитарно-защитной зоны;

4) сточные воды подвергаются полной биологической очистке в аэротенках

5) перед выпуском в водоём сточные воды после биологической очистки подвергаются обеззараживанию на ультрафиолетовой установке;

6) смесь осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила после уплотнения сбраживается в метантенках, с термофильным режимом сбраживания, и обезвоживается на иловых площадках, подсушенный осадок может использоваться в качестве удобрения в сельском хозяйстве;

7) песок, задержанный в песколовках, подсушивается на песковых площадках;

8) при проектировании технологических процессов предусматривается доведение стоков путем их очистки до такой степени, чтобы после смешения с речной водой их концентрации не превышали предельно — допустимых норм Для защиты и охраны почвы и подземного потока воды в проекте предусматриваются следующие мероприятия;

1) дренажные воды с песковых и иловых площадок собираются дренажной системой и насосной станцией перекачки подаются в «голову «очистных сооружений на очистку;

2) на площадке очистных сооружений предусмотрено система питьевого водоснабжения с подключением двумя нитками к городскому водопроводу и система бытовой канализации с подачей стоков в «голову «очистных сооружений на очистку;

3) все канализационные колодцы и лотки выполняются из гидротехнического бетона с железнением и тщательной затиркой, во избежание утечек, стоков.

Заключение

В данном проекте были спроектированы водоотводящие сети города, расположенного в Костромской области. Были определены расчетные расходы сточных вод от жилой застройки и промышленного предприятия, составлен профиль трубопровода. Спроектирована насосная станция, в которой были определены диаметры всасывающих и напорных трубопроводов, подобраны марки насосов, определена емкость приемного резервуара. Были спроектированы очистные сооружения.

В очистных сооружениях сточная вода прошла механическую, полную биологическую очистку и обеззараживание. Выпуск очищенных сточных вод в водоем был выполнен в соответствии с санитарными требованиями.

Список использованных источников

1. СНиП 23−01−99 Строительная климатология — Москва.: Стройиздат, 2000. — 57с.

2. СНиП 2.04.02−84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. — М.: ФГУП ЦПП, 2004. — 128 с.

3. СНиП. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР.М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986 — 72 с.

4. СНиП 2.04.01. 85* Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: Стройиздат, 1986. — 55 с.

5. Фёдоров Н. Ф. Канализационные сети. — М.: Стройиздат, 1985. — 223 с., ил.

6. Лукиных А. А., Лукиных Н. А. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле академика М. П. Павловского: Справочное пособие — 5 изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1986. — 152 с., ил.

7. Зацепин М. В. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений — М.: Стройиздат, 1986. — 152 с., ил.

8. Карелин А. Н., Минаев Н. В. Насосы и насосные станции — М.: Сторйиздат, 1986. — 123 с.

9. Каталог оборудования. Выпуск 1. Раздел 1,2. Насосы для загрязненных сточных вод. — М.: ЦНИИЭП инженерного оборудования, 2001. — 134 с.

10. Справочник проектировщика. Канализация населённых мест и промышленных предприятий (под редакцией В.Н. Самохина) — М.: Стройиздат, 1981. — 693 с.

11. Правила охраны поверхностных вод (типовое приложение) — Москва, 1981. -639 с.

12. Ласков Ю. М. и др. Примеры расчетов канализационных сооружений — М.: Стройиздат, 1987. — 255 с.

13. Паспорт на основные типы дозаторов хлор-газа серии «Адванс» — М.: Стройиздат, 2001. — 113 с.

14. Воронов Ю. В., Алексеев Е. В. Водоотведение: Учебник. М.: ИНФРА — М, 2007 — 415 с.

15. Очистка сточных вод (примеры расчетов). — М. П. Лапицкая и др. — Мн.: Выш. Школа, 2007 — 255 с., ил.

16. Яковлев С. В. и др. Канализация — М.: Стройиздат, 1979. — 631 с.