Проектирование очистных сооружений

Схема очистки.

Сточные воды из приёмной камеры самотёком по лоткам поступают в здание решёток, где задерживаются крупные нерастворимые загрязнения. Затем по лоткам стоки подводятся в песколовки, где улавливаются песок и другие минеральные загрязнения. Из песколовок, пройдя водоизмерительный лоток «Вентури», стоки распределяются по секциям блока ёмкостей.

В блоке ёмкостей сточные воды проходят последовательно: первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники и аэробный стабилизатор.

Полная биологическая очистка сточных вод осуществляется в аэротенках. Аэрация — через фильтросные пластины. Пройдя затем вторичные отстойники, где осаждается активный ил, сточная вода поступает в аэрационные резервуары для обогащения её кислородом путём аэрации воздухом, подаваемого через дырчатые трубы. После аэрационных резервуаров биологически очищенная вода отводится на сооружения доочистки. На этих сооружениях сточная вода проходит последовательно: приёмный резервуар, перекачивается во вторую камеру фильтров, откуда поступает на песчаные фильтры. Отфильтрованная вода с концентрацией по и по взвешенным веществам 5,0 мг/л, отводится в биологические пруды с искусственной аэрацией, где снижается до 3 мг/л.

После биопрудов сточная вода поступает на обеззараживание в контактный резервуар, где смешивается с хлором и отстаивается. Время прибывания — 2,5 часа.

Затем стоки самотёком сбрасываются через бетонный огоровок берегового выпуска в реку Юловка.

Песок из песколовок с помощью гидроэлеватора отводится на песковые площадки, откуда по мере подсушивания вывозятся на свалку.

Всплывающие частицы из первичных отстойников поступают в резервуар сбора плавающих веществ с последующей откачкой и вывозом, вода с дна отводится в канализацию. Выпавший в отстойниках сырой осадок удаляется из конусной части и направляется через иловую камеру в аэробный стабилизатор при помощи фильтров.

Активный ил из вторичных отстойников эрфильтрами подаётся в иловую камеру, из которой циркулирующий ил поступает в аэротенк, а избыточный в аэробный стабилизатор, где вместе с осадком из первичных отстойников сбрасывается в аэробных условиях. Для отведения иловой воды в аэробном стабилизаторе предусмотрена отстойная зона, откуда вода перекачивается в аэротенк.

Сброженный осадок из аэробных стабилизаторов перекачивается насосами, установленными в производственно-вспомогательном здании, на иловые площадки, где происходит его обеззараживание влажности 90−91%. Подсушенный осадок влажностью 75% поступает на биотермическое обезвреживание.

Дренажные воды из песковых и иловых площадок отводятся в резервуар бытовых сточных вод и перекачиваются в голову очистных сооружений.

Приёмная камера.

Приёмная камера предназначена для приёма сточных вод, поступающих на очистные сооружения, гашения скорости потока и напора, сопряжения подающих трубопроводов с лотками решёток дробилок.

Подача стоков в камеру осуществляется по одному водоводу. Камера подбирается по максимальной часовой подаче насосов.

Объём приёмной камеры рассчитывается на 10-секундное пребывание в ней стоков.

[].

где — максимально часовая подача насосов.

По значению принимаем размер камеры A? B — 1,0?1,5 м. К строительству принимается приёмная камера канализационных очистных сооружений при напорном поступлении сточных вод. Типовые узлы и деталь серия 4.902.-3:ПК-2−30а. Максимальная пропускная способность камеры 134 л/с. Расход с учётом коэффициента неравномерности [1, п. 6,14].

; [л/с].

где — максимальный расход стоков, л/с.

л/с По [4] принимаем канал B=600 мм; наполнение Н/В=0,4; скорость в канале М=0,65 м/с; уклон i=0.004/.

Строительная высота канала.

; [м].

где — слой воды в канале; 02 — высота борта, м.

Решётки Ширина решётки.

[м].

где n — число прозоров решётки, in.

[шт].

где b — ширина прозоров решётки — 0,016 м [1. п.6ю16];

— скорость движения воды через решётку [1. П. 5.14];

— глубина потока стоков в канале, м;

1,05 — коэффициент, учитывающий стеснение потока граблями;

— расход сточных вод, поступающий на очистку;

S — толщина стержня решётки, принимается от формы.

Количество рабочих решёток:

; [шт.].

где — типовая ширина решётки — 0,82 м.

Принимаем количество решёток 2 шт. (1 рабочая, 1 резервная).

Высота камеры решёток:

[м].

где — высота бортов камеры, 03 м;

h — сумма сопротивления по всем узлам решётки, 0,16 м.

Длина камеры решёток:

[м].

где — длина умирения при входе лотка в камеру:

[м].

где b — ширина канала;

— длина, необходимая для поворота решётки в горизонтальное положение вокруг шарнира, который находится на 0,3 м выше пола — 1,5 м;

— горизонтальная проекция решётки при установке её в канале под углом 60 к горизонту:

[м].

— длина камеры за решёткой, 1 м;

— длина сужения камеры решётки при переходе её в отводящий канал, равна 0,5, м.

Принимаем к установке решётки РМУ-1Б для задержания крупных загрязнений ТП 902−2-449.88.

Задержанные отбросы периодически удаляются граблиной и сбрасываются в контейнер, установленные за решёткой. Заполненные контейнеры не реже одного раза в 2 суток вывозят в места обработки отходов, согласованные с местными санитарными органами.

Песколовки.

Длина проточной части, м:

где — коэффициент, 1,6 по [1 табл. 27];

— расчётная глубина песколовки, принимаемая на 0,2−0,3 м больше глубины воды в подводящем канале, но не более 1 м;

— скорость движения сточных вод — 0,3 [1, табл. 28];

— гидравлическая крупность песка — 20 мм/с [1, табл. 27].

Радиус песколовки, м:

Площадь живого сечения желоба, :

где n — число песколовок, 2 шт.;

— расчётный расход стоков, .

Ширина проточного треугольного желоба, м:

;

где — глубина желоба по центру, м, .

.

Принимаем типовую ширину 0,8 м.

Внешний диаметр песколовки, м:

Принимаем типовой диаметр песколовки D=4 м.

Определяем объём выпавшего песка, .

где — приведённое количество жителей по взвешенным веществам, чел.;

P — норма выпадающего песка, по [1, п. 6.31]:

T — период между чистками, сут. по [1 п. 6.32] = 2 сут.

Высота конической части песколовки определяется по формуле:

где L — угол конусности, 60;

r — радиус нижнего основания конуса песколовки.

Объём конической части песколовки, :

где Дж — диаметр желоба, м;

d — диаметр нижнего основания песколовки, м.

Строительная высота песколовки:

где — высота борта 0,2−0,3 м.

Выбираем по вычисленным значениям D песколовку горизонтальную с круговым движением воды ТП902−2-479.90 (III).

Количество задерживаемого песка при влажности 60% и объёмном весе 1,5 и норме 0,02 л/чел в сутки — 0,345; в год — 126 .

Узел сооружений состоит из трёх песколовок.

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

Удаление песка из песколовок на песковые площадки осуществляется гироэлеватором серии 4.902−7 Расход рабочей жидкости — 70. H=50 м.

Принимаем насос для гидроэлеватора СМ-100−65−200/2. Напор 56 м, производительность 60−125 .

Подача технической воды на гидроэлеваторы и отвод пульпы производится самостоятельно через трубопровод камерой переключения, оборудованную задвижкой.

Перед удалением песка открывается задвижка на трубопроводе технической воды гидроэлеватора и производится взмучивание песка. Затем открывается задвижка на трубопроводе песчаной пульпы, по которому пульпа подаётся на площадки. По окончании откачки пульпопровод промывается рабочей жидкостью.

Песковые площадки Песковые площадки — это земельные участки, разбитые на карты, с ограждающими валами высотой 1−2 м.

Находим полезную площадь, песковых площадок:

где — объём песка, удаляемого из песколовок за сутки, ;

— нагрузка на площадку — 3 в год [1, п. 6.33].

Вычисляем ширину b и длину l площадки.

Допустим b=5 v и l=6 м.

Площадь одной песковой площадки:

Определяем количество площадок, шт.

Принимаем 3 песковых площадки размером 5?6 м.

Водоизмерительный лоток.

Расчётный расход 294,21 .

Для измерения расхода сточных вод предусматривается водоизмерительный лоток Вентури пропускной способностью 320, размером 0,3?2,9 м по ТП 902−9-44.87.

Блок ёмкостей.

В блоке ёмкостей сточная вода последовательно проходит: первичные отстойники, аэротенки, вторичные отстойники и аэроционные резервуары.

В блоке предусмотрены щитовые затворы, позволяющие при ремонте или аварии одной секции перераспределять сточную воду на другие параллельные. Опорожнение аэротенков и стабилизаторов осуществляется через трубопроводы.

Первичные и вторичные отстойники очищаются через трубопроводы системы опорожнения.

Первичные горизонтальные отстойники.

Первичные отстойники располагают перед сооружениями для биологической очистки сточных вод.

Эффект осветления стоков:

где — усреднённая концентрация взвешенных веществ в стоках, 239,63 мг/л;

— концентрация взвеси в осветлённых стоках — 150 мг/л.

Находим длину, м, отстойников:

где — скорость рабочего потока — (5−10 мм/с) по [1, табл. 31];

— рабочая глубина отстойной части [1, табл. 31];

— гидравлическая крупность частиц:

где — продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту, с;

— показатель очистки по [1, черт. 2];

— коэффициент использования объёма отстойника [1, табл. 31].

Вычисляем общую ширину, м, отстойников:

Принимаем типовую ширину отстойников 6 м.

Длина одного отстойника:

где N — количество отстойников, шт.

Принимаем длину одного отстойника 12 м. Согласно ТП902−3-15 принимаем число отстойников N=4 шт.; длиной шириной b=6 м и высотой .

Фактическая скорость протекания, м:

где — производительность отстойника,.

Расчёт осадочной части:

— количество осадка, :

где — расчётный расход стоков,.

— влажность осадка, при удалении осадка насосами — 94%;

— плотность осадка,, при удалении осадка насосами 1,06−1,07.

— объём осадка за сутки и за период между чистками :

где T — период накопления осадка, сут по [1, п. 6.66].

— слой осадка в отстойнике:

Приняты горизонтальные первичные отстойники. Сточная вода через распределительный лоток по двум трубопроводам поступает в каждую секцию аэротенка. Для регулирования подачи стоков и отключения секций блока ёмкостей щитовые затворы устанавливаются в начале подающих трубопроводов. Сбор осветлённой воды производится через водослив с тонкой стенкой, устанавливаемой на лотке в конце отстойника. Выпавший в отстойник осадок удаляется эрлифтами из конусной части. Затем самотёком осадок направляется в аэробный стабилизатор.

Аэротенки Принимаем аэротенки с регенерацией активного ила, так как усреднённая концентрация активного ила по БПК осветлённой жидкости в хозяйственных бытовых и производственных стоках больше 150 мг/л.

Производительность аэрации:

где — доза ила в аэротенке, г/л;

— коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, по [1, табл.40] л/г;

S — зальность ила, по [1, табл. 40];

— концентрация растворённого кислорода, мг/л;

— максимальная скорость окисления мг/(г.ч.), [1, табл.40];

— константа, характеризующая влияние кислорода, мг по [1, табл.40];

— константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, ;

— коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания:

—, поступающий в аэротенк;

—, очищенной воды мг/л;

— определяемая с учётом разбавления рециркуляционного расхода:

— степень рециркуляции активного ила:

.

где — иловый индекс, по [1, табл.40], .

Нагрузку на ил мг на 1 г беззольного вещества ила в сутки:

где — период аэрации.

Продолжительность окисления органических загрязняющих веществ:

где — доза ила в регенераторе, г/л;

— удельная скорость окисления для аэротенка на 1 г беззольного вещества ила в 1 час:

Продолжительность регенерации циркулирующего ила:

Объём аэротенка:

где — расход сточных вод, [1. п. 6.142], .

Вместимость регенераторов:

Общий объём, аэротенка:

Объём аэротенка, выделенный под регенерацию, в % от общего объёма:

Объём одного коридора аэротенка,.

где n — число коридоров в секции аэротенка, шт. (при P=50% n=2 шт.);

N — число секций аэротенка, шт.

Принимаем глубину аэротенка 4,5 м, ширину 6 м, количество секций 4, длину 21 м. Фактический объём аэротенка 2268.

Прирост активного ила:

где — концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л;

— коэффициент прироста, [1, п. 6.148].

Удельный расход воздуха:

где — удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой по [1, п. 6.157];

— коэффициент, учитывающий тип аэратора по [1, п6.157]:

— коэффициент, зависимый от глубины аэратора по [1, п. 6.157];

— коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:

здесь — среднемесячная температура воды, %.

— коэффициент качества воды, по [1, п. 6.157];

— растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л.

где — растворимость кислорода в воде;

— глубина погружения аэратора.

— средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л по [1, п. 6.157].

Интенсивность аэрации :

где — рабочая глубина аэротенка, м;

— период аэрации.

где — рабочая глубина аэротенка, м;

— период аэрации.

Расход воздуха, подаваемого в аэротенк:

Удельный расход воздуха на перекачку циркулирующего активного ила:

где — КПД эрлифта;

— высота подъёма ила;

— коэффициент.

Расход воздуха на перекачку циркулирующего активного ила 154 Принимаем расход воздуха на аэрацию — 2020 Расход воздуха с учётом регенерации с интенсивностью аэрации в регенераторе 4 .

Приняты аэротенки однокоридорные с сосредоточенной подачей сточной воды и ила. Подача циркулирующего активного ила в аэротенке происходит из иловой камеры. Подача воздуха через фильтросные пластины, укладываемые в каналы. Иловая смесь из аэротенка через открытый водослив с тонкой стенкой поступает в сборный лоток иловой смеси, затем в каждое отделение вторичных отстойников.

Вторичные отстойники.

Приняты вторичные отстойники горизонтального типа. Распределение иловой смеси и сбор осветлённой воды в отстойнике осуществляется через водосливы с тонкой стенкой и зубчатые соответственно впускного и сборного лотков. Выпавший в отстойниках ил удаляется из конусной части с помощью эрлифтов и передаётся по трубопроводу в иловый лоток, расположенный в начале аэротенка.

Гидравлическая нагрузка на поверхность с учётом концентрации активного ила в аэротенке:

где — коэффициент объёма зоны отстаивания по [1, п. 6.161];

— 10 мг/л по [1, п. 6.161];

— 15 г/л по [1, п. 6.161].

Площадь всех отстойников в плане:

где — расход стоков, .

Объём зоны отстаивания:

где — продолжительность отстаивания, ч.

Рабочая глубина отстаивания:

Принимаем типовую глубину 2,1 м. Рабочее количество отстойников = 4 шт. Площадь одной секции, :

Принимаем типовую ширину одной секции длина составит:

Принимаем типовую длину .

Проверочный расчёт.

Фактическая скорость протекания:

Общая строительная высота отстойника:

где — высота борта, м, по [1, п. 6.69];

— высота нейтрального слоя, м, по [1, п. 6.63];

— высота слоя ила, м.

где — объём избыточного активного ила, ;

— объём циркулирующего активного ила, .

где — средний расход стоков,.

— период пребывания активного ила по [1, п. 6.66];

— влажность активного ила, принимается от дозы активного ила.

где — степень циркуляции ила по [1, п. 6.145].

Аэрационные резервуары.

Из вторичных отстойников сточная вода поступает в щелевой лоток, откуда вода перекачивается в аэрационные резервуары.

Аэрационные резервуары двухсекционные. Аэраторы приняты из стальных дырчатых труб. Аэрационные резервуары используются в качестве сооружений по насыщению сточных вод кислородом перед доочисткой, что снижает возможность создания анаэробных условий в загрузке фильтра.

Установка глубокой очистки сточных вод на фильтрах.

Установка запроектирована в виде единого блока фильтров с галереей обслуживания, насосной, производственно-вспомогательными помещениями. Очищенная сточная вода из блока ёмкостей направляется в приёмный резервуар установки глубокой очистки. Оттуда насосами подаётся во входную камеру, затем на песчаные фильтры. Отфильтрованная вода поступает в сборный канал, затем самотёком отводится на биопруды, оттуда в контактные резервуары, где дезинфицируется и отводится в водоём. Восстановление фильтрующей загрузки осуществляется в три этапа:

• — взрыхление загрузки — 2 мин.;
• — промывка водовоздушной смесью — 10 мин.;
• — промывка водой — 6 мин.

Фильтрующий материал хранится на песковых площадках.

Расчётный расход для определения площади фильтров:

Суммарная расчётная площадь фильтров:

где — циркуляционный расход на промывку фильтров, 2,5% от расчётного притока;

— расчётная скорость фильтрации, м/ч;

— количество промывок 1 фильтра в сутки;

t — продолжительность простоя 1 фильтра в сутки, ч.

Фактическая скорость фильтрации при нормальном режиме:

где F — площадь фильтра,.

Nколичество фильтров.

При форсированном режиме:

где — общее число фильтров;

— число фильтров на ремонте.

Количество фильтров равно четырём. Площадь одного фильтра f=9 Принятая площадь одного фильтра 12,04 размер в плане фактический: 4,5?3. Размер без каналов: 4,3?2,8=12,04.

Принимаем сооружения глубокой доочистки сточных вод на фильтрах по ТП 902−2-444.87. Показатели очищенных стоков на фильтрах: по 6 мг/л; по содержанию взвешенных веществ — 5 мг/л.

Режим промывки фильтров.

Первый этап — интенсивность операции.

— продолжительность операции.

где расход воздуха, л/с;

площадь фильтра, .

Второй этап — интенсивная подача промывной воды ;

— продолжительность аэрации.

где расход воды, л/с.

Третий этап — интенсивность подачи промывной воды.

— продолжительность промывки.

Расход воды:

Объём воды на третьем этапе:

Объём воды на промывку:

Расход воды на промывку:

Подача воды на промывку осуществляется шестеренчатыми компрессорами. Подача проточной воды осуществляется из приёмного резервуара, поскольку среднечасовой расход поступающей воды превышает расход воды, необходимой для промывки одного фильтра.

В режиме фильтрации все рабочие насосы управляются по уровню воды в резервуарах, подают воду во вторую камеру, откуда она поступает на фильтры. В режиме промывки, которая осуществляется в часы максимума притока стоков на установку, ручные задвижки на фильтрах устанавливаются в положение, при котором на промывной фильтр поступает расчётный расход фиксируемый расходомером.

Для замены загрузки фильтра, которая производится при капитальном ремонте, используется гидроэлеватор, для него предусмотрен насос, подающий техническую воду. При наличии биообрастания нагрузки её обрабатывают хлорной водой с концентрацией хлора 150 мг/л. Обработка производится последовательно: промывка чистой водой в течение 5 мин.; заполнение фильтра хлорной водой в течение 24 часов; нейтрализация остаточного хлора производится раствором гипосульфата натрия 7,02, соды кальцинированной 13,9 кг при длине фильтра 4,5 м.

Входная камера.

Входная камера располагается в непосредственной близости от блока фильтров и представляет собой круглое в плане сооружение. Высота входной камеры обеспечивает перепад уровней воды между входной камерой и фильтрами, равной 3,6 м.

Биологические пруды.

Удельный расход воздуха:

где — удельный расход кислорода воздуха по [1, п. 6.157];

— коэффициент, зависящий от соотношения по [1, табл. 42];

— коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:

где — температура воды за летний период;

— коэффициент, зависящий от глубины, [1, табл. 43];

— коэффициент качества воды, по [1, табл. 44];

— растворимость кислорода воздуха в воде:

где — растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, по справочнику;

— глубина погружения аэратора, м;

— средняя концентрация кислорода в аэротенке, по [1, п. 6.157].

Время пребывания воды глубокой очистки в пруду с искусственной аэрацией:

где — динамическая константа скорости потребления кислорода:

где — коэффициент, зависящий от скорости движения воды в пруде, создаваемый аэрирующими устройствами, м/с, по [1, п. 6.213];

— константа скорости потребления кислорода, сут., по [1, п. 6.211].

Первая ступень:

Вторая ступень:

Третья ступень:

Общее время очистки в биопрудах:

При среднесуточном притоке:

Принимаются к строительству биопруды из трёх секций, в три ступени глубиной 3,5 м, глубина воды 3 м. Размеры по входу: ширина 25,9 м; общая длина 50,25 м (перегородка между первой и второй ступенью — деревянная, между второй и третьей — грунтовая).

Пруды рассчитаны на 1,62 суточное пребывание очищенных сточных вод. Аэрация сточных вод предусмотрена сжатым воздухом. Аэраторы для подачи воздуха из полиэтиленовых труб. Воздух подаётся из производственно-вспомогательного здания, на воздуховоде на входе в каждую секцию устанавливаются задвижки.

Теплотехнический расчёт биопрудов.

Температура поступающей воды +15С.

Расчётная температура воздуха -30С.

Расчётная температура в биопруде +14С.

Испарение с открытой поверхности воды:

где E — величина слоя испарения;

V — скорость ветра на высоте 2 м от воды, м/с;

V=4,2 м/с.

— упругость пара при температуре воды пруда +14С, 21 м*бар.

l — упругость пара на высоте 2 м — 0,4 м*бар.

Потери тепла за счёт конвективного теплообмена с атмосферой:

.

где — температура сточной воды в биопруду.

Потери тепла за счёт охлаждения сточной жидкости воздухом, подаваемым при искусственной аэрации, принимается в размере 4,19*25 подаваемого воздуха W, [].

Потери тепла в грунт, :

Суммарные потери в биопруду:

где F — площадь зеркала воды в пруду.'.

Снижение температуры сточной жидкости в пруду за первые сутки пребывания:

Итак,.

.

то есть через сутки пребывания температура воды в пруду составит 12,63 С.

Температура сточной жидкости в пруду за вторые сутки рассчитывается с учётом предыдущих суток:

V=4,2 м/с;; l=0,4 м*бар

— после двухсуточного отстаивания.

Контактные резервуары Контактные резервуары кроме обеззараживания обеспечивают в соответствии с [1, п. 6.202] отстаивание в течение 2,5 ч.

Объём контактного резервуара:

Число контактных резервуаров:

где — типовой объём резервуара.

Принимаем два контактных резервуара. Хлорная вода вводится непосредственно в трубопровод, подающий сточные воды в распределительный лоток контактных резервуаров.

Хлораторная.

Для дезинфекции сточных вод используется хлор. В хлораторной производится приём и складирование газообразного хлора, а также подача хлорной воды в контактный резервуар и к фильтрам установки глубокой очистки. Хлораторная состоит из хлордозаторной, насосной камеры и венткамеры. Дозирование производится с помощью вакуумных хлораторов с ручным регулированием при весовом контроле расхода реагента.

Расход активного хлора, необходимого для обеззараживания сточных вод:

где a — доза активного хлора, по [1, п. 6.223], .

Хлорное хозяйство очистных сооружений должно обеспечивать возможность увеличения расчётной дозы хлора, следовательно, и расхода хлора в 1,5:

0,88*1,5=1,32 кг/ч Принимаем производительность хлораторной 2 кг/ч по ТП 901−7-4.84. Хлораторная оборудована двумя вакуум хлораторами ЛОНИИ-100, объединённых в одну группу, производительность 1 кг/ч каждый.

Максимальный расход хлорной воды:

где — расход воды на 1 кг хлора, .

Суточный расход хлора:

Расход хлора из расчёта тридцатисуточного запаса:

g=12,4*30=372 кг/мес.

Принимаем баллоны вместительностью 40 л, содержащих 50 кг жидкого хлора. Общее количество: