Расчет технологических параметров очистной станции

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Кафедра инженерной химии и промышленной экологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Техника и технология защиты окружающей среды»

Расчет технологических параметров очистной станции

Магистрант: Филимонова В. М. 1

2-МГ-19 1

Руководитель: Витковская Р. Ф. 1

Санкт-Петербург

1 Технологические параметры очистной станции

1.1 Определение характерных расчетных расходов сточных вод от различных водопотребителей

1.2 Определение концентраций загрязнений в сточных водах

1.3 Приведенное население

2 Определение необходимой степени очистки сточных вод

2.1 Определение степени смешения и разбавления сточных вод в водоеме у расчетного створа

2.2 Определение необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам

2.3 Определение необходимой степени очистки сточных вод по БПК_полн. Смеси сточных вод и воды водоема

2.4 Определение необходимой степени очистки сточных вод по растворенному в воде водоема кислороду

2.5 Определение необходимой степени очистки сточных вод по органолептическому показателю вредности

2.6 Определение необходимой степени очистки сточных вод по температуре воды водоема

3 Выбор метода очистки сточных вод и типов очистных сооружений

Выводы

1 Технологические параметры очистной станции

Для определения требуемой степени очистки сточных вод, сбрасываемых в водоем и для гидравлических и технологических расчетов определяют характерные расчетные расходы концентрации загрязнений в сточных водах, эквивалентное и приведенное население. Расчетные расходы стоков от населенных мест определяется на основании норм водоотведения бытовых стоков с учетом коэффициента неравномерности k_общ. Распределение расчетных расходов по часам суток принимают на основании графиков водоотведения, а в случае их отсутствия от аналогичных предприятий. Нормы и коэффициенты неравномерности отведения принимают в соответствии с СанПиНом «Проектирование внутренних водопровода и канализации зданий».

На городские очистные канализационные сооружения поступает смесь бытовых и производственных стоков (вариант 1 — раздельная канализация; вариант 2 — общесплавная система канализации — принимающая смесь бытовых, производственных и ливневых вод). Расчетное население города N=325 000 человек, жилые здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией и ваннами. Суточный приток от группы предприятий Q_пр.=18 000 м³/сут. Режим водоотведения сточных вод от предприятий: взвешенные вещества b_пр.=230 г/м³; БПК₅ (количество нитритов и нитратов) L_пр.=120 г/м³; БПК₂₀ (полное окисление) L_пр.=160 г/м³; нефтепродукты C_пр.=24 г/м³; СПАВ K_пр.=21 г/м³; активная реакция производственных сточных вод pH=7,6.

Данные притока сточных вод от промышленных предприятий в городскую канализацию по часам суток представлены в таблице 1.

очистка сточная вода загрязнение

Таблица 1 — Приток сточных вод от промышленных предприятий в городскую канализацию по часам суток (по технологическим данным)

1.1 Определение характерных расчетных расходов сточных вод от различных водопотребителей

а) раздельная система канализации

· расходы бытовых сточных вод от населения Средний суточный расход

(1)

где n — норма среднесуточного водоотведения на одного жителя, л/сут;

n=250 л/сут.

Средний часовой расход в сутки среднего водоотведения

(2)

Средний секундный расход

(3)

Максимальный суточный расход

(4)

где k_сут. — коэффициент суточной неравномерности;

k_сут.=1,15.

Максимальный часовой расход

(5)

где k_общ. — общий коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод (принимается в зависимости от среднего секундного расхода);

k_общ.=1,4

Максимальный секундный расход

(6)

· расходы сточных вод от промышленных предприятий Средний суточный расход

Q_сут.=18 000 м³/сут.

Средний часовой расход за сутки

(7)

Средний часовой расход в смену наибольшего водопотребления

(8)

где Q_{макс.см.}=21 200 м³/ч (смена 8?16 ч.).

Максимальный часовой расход

Q_макс.ч.=2100 м³/ч.

Средний секундный расход за сутки

(9)

Средний секундный расход смену наибольшего водопотребления

(10)

Максимальный секундный расход

· суммарные расходы сточных вод Средний суточный расход

Q_ср.сут.=81 250+18000=99 250 м³/сут.

Средний часовой расход в сутки среднего водоотведения

Q_ср.ч.=3385,4+750=4135,4 м³/ч.

Средний секундный расход в сутки среднего водоотведения

q_ср.=940,4+208,3=1148,7 л/с.

Максимальный суточный расход

Q_{макс.сут.}=93 437,5+18 000=111437,5 м³/сут.

Максимальный часовой расход

Q_макс.ч.=4748 м³/ч.

Максимальный секундный расход Минимальный часовой расход

Q_мин.ч.= 1464 м³/ч.

Минимальный секундный расход

(11)

б) общесплавная система канализации Расчетный расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения

(12)

где Q_сух. — расход сточных вод в сухое время года, л/с;

n₀ — коэффициент разбавления (допускается принимать 0,5?1,0);

n₀=0,8;

Q_дожд. — расход дождевых вод с площадей стока после ливнеспуска, л/c.

Расход сточных вод в сухое время года

(13)

Q_дожд. можно принебречь, т.к. ливнеспуск находится рядом с насосной станцией, следовательно площадь ничтожно мала.

.

1.2 Определение концентрации загрязнений в сточных водах

а) раздельная система канализации

· концентрация взвешенных веществ В хозяйственно-бытовых сточных водах

(14)

где 65 — масса взвешенных веществ на одного жителя (г/сут);

n — норма водоотведения (250?300), n=250.

В сточных водах промышленных предприятий (по технологическому заданию)

b_пр.=230 г/м³

В общем стоке

(15)

· БПК_полн.

В хозяйственно-бытовых сточных водах

(16)

где 40 (г/сут) — БПК_полн. осветленной сточной жидкости на одного жителя.

В производственных сточных водах (по технологическому заданию)

L_пр.=160 г/м³

В общем стоке

(17)

· содержание нефтепродуктов В производственных сточных водах С_пр.=24 г/м³.

В общем стоке

(18)

· содержание синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) В хозяйственно-бытовых сточных водах

(19)

где 2,5 — масса СПАВ на одного жителя, г/сут.

В производственных сточных водах (по технологическому заданию) К_пр.=28 г/м³.

В общем стоке

(20)

б) общесплавная система канализации Принимаем:

b=300 (мг/л)

L=50 (мг/л) С=10 (мг/л) Концентрация взвешенных веществ в общем стоке, поступающем на очистку

(21)

БПК_полн. в общем стоке, поступающем на очистку

(22)

Концентрация нефтепродуктов в общем стоке, поступающем на очистку

(23)

Концентрация СПАВ в общем стоке, поступающем на очистку

(24)

1.3 Приведенное население

N_пр.=N+N_экв., (25)

где N_экв. — эквивалентное население, чел.;

N_пр. — приведенное население, чел.

· по взвешенным веществам

(26)

· по БПКполн.

(27)

2 Определение необходимой степени очистки сточных вод

Определить необходимую степень очистки сточных вод до выпуска их в водоем при следующих исходных данных:

— наименьший среднемесячный расход воды водоема года 95%-ной обеспеченности (по данным гидрометеослужбы) Q=19 м³/с

— средняя скорость течения на расчетном участке реки хср.=0,5 м/с

— средняя глубина реки на расчетном участке Н_ср.=1,1 м

— расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру (по течению) L=10 000м

— расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа по прямой (между центрами конечных створов) L_пр.=8000м

— содержание взвешенных веществ в воде водоема до спуска сточных вод b_р.=18г/м³

— средняя температура воды в реке летом t_р=16?С

— БПКполн. речной воды до места выпуска сточной воды L_р.=3,2г/м³

— концентрация растворенного кислорода в речной воде до места спуска сточных вод О_р.=6г/м³

— водоем относится к водному объекту хозяйственно-питьевого водопользования. Выпуск сточных вод предусматривается у берега.

2.1 Определение степени смешения и разбавления сточных вод в водоеме у расчетного створа (на 1 км. выше по течению от ближайшего пункта водопользования)

Коэффициент смешения

(28)

где б — коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения.

(29)

где ц — коэффициент извилистости;

ж=1 — для берегового выпуска;

Е — коэффициент турбулентной диффузии.

Коэффициент извилистости

(30)

Коэффициент турбулентной диффузии для равнинных рек:

(31)

Кратность разбавления перед расчетным пунктом водопользования

(32)

С целью повышения коэффициента смешения применяем рассеивающий фильтрующий струйный выпуск конструкции К. В. Иванова а=0,80?0,95

Принимаем а=0,86, тогда n=24,3.

2.2 Определение необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам

Предельно допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в водоем

(33)

где р — допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод, г/м³;

р=0,25 г/м³ — для расчетного случая.

Необходимая степень очистки

(34)

2.3 Определение необходимой степени очистки сточных вод по БПКполн. смеси сточных вод и воды водоема

БПК_полн. очищенной воды

(35)

где К_ст. — константа скорости потребления кислорода сточной водой;

К_р. — константа скорости потребления кислорода речной водой;

Т — продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут.;

L_{пр. доп.} — предельно допустимая БПК_полн. смеси речной и сточной вод в расчетном створе, г/м³;

L_р. — БПК_полн. речной воды до места выпуска сточных вод, г/м³;

К_ст.=К_р.=К₁

К₁=0,09

(36)

БПК_полн. смеси речной и сточной вод в вместе выпуска сточных вод

(37)

где L_Т (г/м³) — допустимая БПК_полн. смеси речной и сточной вод в расчетном створе;

L_Т=3 г/м³ .

БПК_полн. очищенной воды

(38)

2.4 Определение необходимой степени очистки сточных вод по растворенному в воде водоема кислороду

Допустимая концентрация спускаемых сточных вод по БПК_полн.

(39)

где 0,4 — коэффициент для пересчета БПК_полн. в БПК₂;

4 — наименьшая допустимая по санитарным правилам концентрация растворенного кислорода в воде водоема, г/м³.

Т.к. L_ст.?15 г/м³, расчет с учетом реаэрации можно не делать.

2.5 Определение необходимой степени очистки сточных вод по органолептическому показателю вредности

Допустимая концентрация вредного вещества с сточных водах, спускаемых в водоем

(40)

где С_{пр. доп.} — предельно допустимая концентрация вредного вещества в водоеме, г/м³;

С_р.=0,01 г/м³ — концентрация загрязнения в водоеме выше места выпуска сточных вод в водоем.

По содержанию СПАВ:

(41)

2.6 Определение необходимой степени обработки сточных вод по температуре воды водоема

Максимальная допустимая температура сточных вод, сбрасываемых в водоем

(42)

где t_р. — максимальная температура воды водоема до выпуска сточных вод в летнее время, ?С; t_доп. — допустимое повышение температуры воды водоема (не более чем на 3? С).

3. Выбор метода очистки сточных вод и типов очистных сооружений

Согласно СНиП ll-32−74, метод и степень очистки сточных вод должны определяться в зависимости от местных условий с учетом возможного использования очищенных сточных вод для промышленных или сельскохозяйственных нужд. Используемые сточные воды должны отвечать санитарно-гигиеническим, а также технологическим требованиям потребителя. Сточные воды, сбрасываемые в водоемы, должны отвечать требованиям «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами.

Состав очистных сооружений должен выбираться в зависимости от требуемой степени очистки сточных вод, пропускной способности очистной станции, состава сточных вод, поступающих на очистную станцию, метода использования осадка и от других местных условий в соответствии с нормами проектирования отдельных очистных сооружений и технико-экономическими расчетами.

В зависимости от количества сточных вод, подлежащих очистке, рекомендуются следующие типы очистных сооружений:

— решетки с механической очисткой и удалением отбросов ленточным транспортером в контейнер;

— аэрируемые песколовки с гидроциклонами для отмывки песка;

— радиальные отстойники, сблокированные с преаэраторами;

— хлораторные установки;

— контактные резервуары;

— сооружения для обработки осадка (метантенки, обезвоживание осадка путем нагрева);

— аэротенки;

— биологические пруды.

Выбранная схема очистных сооружений представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Принципиальная схема очистных сооружений.

1 — приемная камера с решеткой, 2 — бункер для временного хранения взвешенных веществ 3 — песколовка, 4 — бункер для песка, 5 — первичный радиальный отстойник, 6 — аэротенк, 7 — вторичный вертикальный отстойник, 8 — метантенк, 9 — цех механического обезвоживания осадка, 10 — иловые поля, 11 — хлораторная установка и хлораторные резервуары, 12 — блок доочистки (с песчаным фильтром), 13 — биологический пруд.

Площади, необходимые для расположения данных очистных сооружений с учетом суммарного среднего суточного расхода сточных вод Q_ср.сут=99 250м³/сут, составляют: для механической очистки 6,25 — 5 га, для аэротенка 12,5 — 10 га

Выводы

В ходе данной курсовой работы определили расходы сточных вод от различных водопотребителей, определили необходимую степень очистки сточных вод по соответсвующим показателям и согласно расчетным данным построили схему очистных сооружений.