Очистка городских сточных вод от механических примесей

Очистка городских сточных вод от механических примесей

Введение

Бытовые сточные воды образуются в жилых, административных и коммунальных зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных предприятий. Это сточные воды, которые поступают в водоотводящую сеть от санитарных приборов. Особенности образования этих сточных вод хорошо известны. В бытовых сточных водах содержатся загрязнения минерального и органического происхождения. Те и другие находятся в нерастворенном, растворенном и коллоидном состояниях. Часть нерастворенных загрязнений, задерживаемых при анализах на бумажных фильтрах, называют взвешенными веществами. Наибольшую санитарную опасность представляют загрязнения органического происхождения.

В бытовых сточных водах взвешенных веществ органического происхождения содержится в среднем 100 - 300мг/л. Содержание органических загрязнений, находящихся в растворенном состоянии, оценивается значениями биохимической потребности в кислороде
(БПК) и химической потребности в кислороде (ХПК). Бытовые сточные воды имеют БПК=100 - 400 мг/л, а ХПК= 150 - 600 мг/л, и их можно оценить как весьма загрязненные.

Как известно, перед сбросом различных видов стоков в водоем или на рельеф необходимо соблюдение предельно-допустимых концентраций в очищенных сточных водах тех или иных загрязняющих веществ, которые контролируются и утверждаются органами Ростехнадзора и СанЭпидемстанции.

Для очистных сооружений любого населенного пункта установлены конкретные нормативы качества для сброса сточных вод в водный объект или на рельеф.

Очистные сооружения городского водоканала принимают бытовые стоки с определенными концентрациями загрязняющих веществ.

Целью курсовой работы по дисциплине «Процессы и аппараты защиты окружающей среды» является разработка принципиальной схемы очистки бытовых стоков и расчет параметров необходимых аппаратов. Необходимо найти оптимальный вариант очистки, учитывая как человеческий, так и экономический фактор.

1. Состав и загрязненность сточных вод

В городские сточные воды поступают хозяйственно-бытовые воды и стоки некоторых промышленных предприятий, расположенных в черте города. К хозяйственно-бытовым относятся сточные воды, поступающие из квартир, больниц, школ, гостиниц и других мест пребывания людей; воды из прачечных, бань, столовых и других коммунальных предприятий. От каждого человека в сутки в городскую канализацию поступает в среднем постоянное количество загрязнений (в граммах):

Взвешенные вещества…………………………….65

БПК5 осветленной жидкости……………………..35

БПК20 осветленной жидкости…………………….40

Азот аммонийных солей, N……………………….8

Фосфаты, P2O5…………………………………….1,7

Хлориды, Cl………………………………………..9

Хозяйственно - бытовые воды без примеси промышленных в настоящее время практически отсутствуют. Исключение составляют сточные воды некоторых курортных поселков, но и в них поступают стоки от гаражей, содержащие нефтепродукты и другие загрязнения, характерные для производственных сточных вод.

Особенность бытовых и, следовательно, городских сточных вод состоит в том, что в них содержится много микроорганизмов, среди которых могут присутствовать патогенные бактерии, возбудители кишечных инфекций. Бактерии составляют значительную часть органического вещества бытовых сточных вод. В 1 мл сточной жидкости миллионы и десятки миллионов бактерий. Хозяйственно - бытовые сточные воды также содержат большое количество яиц гельминтов.

Многочисленные данные показывают, что грубодисперсные вещества от общей массы загрязнений в среднем составляют 35,4%, коллоиды - 14,3%, растворенные вещества - 50,3%. Органических веществ в сточных водах содержится 53,7%, минеральных - 46,3 %. Принято считать, что в бытовых сточных водах органические вещества составляют 58%, а минеральные - 42%.

Очистка сточных вод поселка городского типа представляет собой совокупность различных методов, представляющих последовательно очистить воду от крупных примесей (бумаги, тряпья, кухонных отбросов), тяжелых примесей (песка, шлака), коллоидных и растворенных органических загрязнений и обезвредить ее от патогенной микрофлоры.

Загрязнения, от которых последовательно освобождается вода, аккумулируются в виде сгущенных суспензий (осадков сточных вод) и также подвергаются обработке, цель которой обезвредить осадки в санитарном и эпидемиологическом отношении. После обработки осадки могут применяться в сельском хозяйстве в качестве удобрений, или утилизироваться какими-либо иным способами. Наиболее целесообразным следует считать использование обезвреженных осадков в сельском хозяйстве; этим обеспечивается замкнутый круговорот веществ в природе и поддерживается общее равновесие в биосфере [3].

Весь комплекс сооружений очистки сточной воды можно разделить на пять групп:

) механической очистки;

) биологической очистки;

) доочистки воды;

) дезинфекция воды;

) обработка осадков.

2. Методы очистки сточных вод

.1 Способы и сооружения механической очистки сточных вод

В городских сточных водах содержится большое количество нерастворимых и малорастворимых веществ с размером частиц более 0,1 мкм, которые образуют с водой дисперсные системы - суспензии и эмульсии. Такие системы являются кинетически неустойчивыми и в определенных условиях способны разрушаться - выпадать в осадок или всплывать на поверхность воды.

Механическая очистка - это выделение из сточных вод находящихся в них нерастворенных грубодисперсных примесей, имеющих минеральную и органическую природу. Для этого применяются следующие методы:

процеживание - задержание наиболее крупных загрязнений и частично взвешенных веществ на решетках и ситах;

отстаивание - выделение из сточных вод взвешенных веществ под действием силы тяжести на песколовках (для выделения минеральных примесей), отстойниках (для задержания более мелких оседающих и всплывающих примесей), а также нефтеловушках, масло- и смолоуловителях. Разновидностью этого метода является центробежное отстаивание, используемое в гидроциклонах и центрифугах;

фтътрование - задержание очень мелкой суспензии во взвешенном состоянии на сетчатых и зернистых фильтрах;

При неравномерном образовании производственных сточных вод перед подачей на очистные сооружения их усредняют по расходу и концентрации в усреднителях различной конструкции.

Метод отстаивания вместе со сбраживанием осадков используется в комбинированных сооружениях для очистки небольших количеств сточной воды -септиках, двухъярусных отстойниках и осветлителях-перегнивателях.

В настоящее время как самостоятельный метод механическую очистку применяют редко. Такая возможность существует, если при использовании только механической очистки по условиям сброса в водоем обеспечивается необходимое качество воды (для производственных сточных вод - повторный возврат в технологический процесс).

В основном же механическую очистку используют как предварительный этап перед биологической очисткой или в качестве доочистки стоков. [1]

2.2 Биологическая очистка сточных вод

Процесс биологической очистки основан на способности микроорганизмов использовать растворенные органические вещества сточных вод для питания в процессе жизнедеятельности. Часть органических веществ превращается в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы, часть идет на образование биомассы.

Сооружения биологической очистки можно условно разделить на 2 вида:

с очисткой в условиях, близких к естественным;

с очисткой в искусственно созданных условиях.

К первому виду относятся поля фильтрации и орошения( земельные участки, в которых очистка происходит за счет фильтрации через слой грунта), а так же биологические пруды (неглубокие водоемы, в которых происходит очистка, основанная на самоочищении водоемов).

Второй вид составляют такие сооружения, как биофильтры и аэротенки. В данной курсовой рассматриваются биологические фильтры. Биофильтр - резервуар с фильтрующим материалом, поверхность которого покрыта биологической пленкой (колония микроорганизмов, способных сорбировать и окислять органические вещества из сточных вод).

Биологическая очистка является основным методом обработки городских сточных вод. Существуют аэробные и анаэробные методы биологической очистки сточных вод. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле и биопленке.

Биопленка растет на наполнителе биофильтра и имеет вид слизистых образований толщиной 1 - 2 мм. Видовой состав биопленки более разнообразен, чем активного ила. Биопленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей, личинок насекомых, червей и других организмов. В 1м3 биопленки содержится 1*1012 бактерий. [2]

3. Подбор и расчет оборудования для очистки бытовых стоков

.1 Расчет параметров городских стоков

Расход городских сточных вод равен:

рсут=qn=270*30000*10-3=8100 м3/сут,

где q=270л/чел*сут - норма водоотведения на человека в сутки;=30000 чел - количество жителей.

Найдем показатели ЗВ:

.1) в соответствии со СНиП 20403-85 удельный показатель образования по БПКполн равен gБПК=75г/чел*сут;

.2) в соответствии со СНиП 20403-85 удельный показатель образования по взвешенным веществам равен gВВ=65г/чел*сут;

.3) концентрация БПКполн в бытовых стоках равна:

.4) концентрация взвешенных веществ в бытовых стоках равна:

в соответствии со СНиП 20403-85 часовой коэффициент неравномерности подачи городских сточных вод при секундном расходе  Кmax=1,6.

3.2 Решетки

Крупноразмерные отбросы, содержащиеся в сточных водах (остатки пищи, бумага, тряпки, упаковочные материалы и др.), в процессе транспортирования по сетям адсорбируют значительное количество жира, органических соединений и песка. Образуются многокомпонентные органоминеральные составляющие, которые способны значительно осложнить работы песколовок, отстойников, трубопроводов и сооружений по стабилизации осадка. Количество таких крупноразмерных загрязнений, вносимых от одного жителя за сутки, составляет примерно 20 г. [3]

Решетки применяются для задержания из городских сточных вод крупных и волокнистых материалов и являются сооружениями предварительной очистки. Основным элементом решеток является рама с рядом металлических стержней, расположенных параллельно друг другу и создающих плоскость с прозорами, через которую процеживается вода. Для устройства решеток применяют стержни прямоугольной, прямоугольной с закругленной частью, круглой и другой форм (рис. 3.1).

Рис. 3.1 - Профили стержней

Стержни прямоугольной формы применяют чаще других. Толщина стрежней обычно равна 6-10 мм, ширина прозоров между стержнями обычно принимается равной 16 мм. Решетки с прозорами шириной более 16 мм применяются в насосных станциях и на очистных сооружениях дождевых стоков.

Для решеток новых конструкций отечественного и зарубежного производства толщина стержней (пластин) составляет 3-10 мм, ширина прозоров 3-16 мм.

Решетки устанавливаются в расширенных каналах, называемых камерами. Движение воды происходит самотеком. Решетки подразделяются на вертикальные и наклонные, а также на подвижные и неподвижные (см. рис. 3.2).

Рис. 3.2 - Решетка с ручной очисткой

Решетки очищаются граблями. Для удобства съема загрязнений решетки часто устанавливают под углом к горизонту а=60-70° (рис. 2.2). При большом количестве улавливаемых отбросов (более 0,1 м3/сут) их удаление и подъем из воды механизируется (рис. 3.3).

Рис. 3.3 - Решетка с механическими граблями:1-решетка; 2-бесконечная цепь; 3-грабли; 4- конвейер

Размер решеток определяется из условия обеспечения в прозорах решеток оптимальной скорости 0,8-1,0 м/с при максимальном расходе сточных вод. При большей скорости уловленные загрязнения «продавливаются» через решетки. При меньшей скорости в уширенной части канала перед решеткой начинают выпадать в осадок крупные фракции песка.

Исходя из общей ширины решеток, подбирается необходимое количество рабочих решеток, дополнительно устанавливают 1-2 резервные решетки и предусматривают обводной канал для пропуска воды в случае аварийного засора решеток.

Решетки размещают в отапливаемых и вентилируемых помещениях. В месте установки на дне камеры выполняется уступ, равный величине потерь напора в решетке hp (рис. 2.1). Между решетками для их обслуживания предусматривают проходы шириной не менее 1,2 м - для механических решеток. [1]

В соответствии со СНиП 20403-85 установим 2 решетки механизированными граблями и с прозорами шириной выше 20 мм. Отбросы с решеток допускается собирать в контейнеры с герметически закрывающимися крышками и вывозить в места обработки твердых бытовых и промышленных отходов.

3.2.1 Расчет решеток

Перед решетками устанавливаем приемный колодец, площадь живого сечения которого равна:

жив.сеч = 8100/24=337,5 м3/час;

Расчет сточных вод: q=8100 м3/сут = 337,5 м3/час;

Число прозоров решетки: n= (q*Kст )/(b*h*Vp) =(337,5*1)/(16*2*1)= 10;

Ширина решетки: В=2100мм;

Толщина фильтрующих пластин =10мм;

Мощность электродвигателя =1,5 кВт;

Ширина фильтрующей части = 810мм;

Высота от дна = 4500мм;

Длина = 2600мм;

Высота выгрузки от поля =900мм;

Максимальная глубина канала = 3000мм;

Ширина прозоров = 16мм;

Максимальный уровень воды перед решеткой =2000мм; [4]

3.3 Песколовки

Для предварительного выделения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.) под действием силы тяжести применяются песколовки. Песколовки предусматриваются в составе очистных сооружений при производительности свыше 100 м3/сут. Количество песколовок или отделений должно быть не менее двух, причем все - рабочие. [3]

В данной курсовой работе рассматриваются горизонтальные песколовки, которые представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис. 2.1). Важнейшими элементами песколовки являются: входной и выходной каналы; бункер для сбора осадка, располагаемый в начале песколовки. Кроме этого, в песколовке имеются механизм для перемещения осадка в бункер и гидроэлеватор для удаления песка. Механизмы применяются двух типов: цепные и тележечные. Цепные механизмы состоят их двух бесконечных цепей, расположенных по краям песколовки, с закрепленными на них скребками (рис. 2.1). Механизмы тележечного типа состоят из тележки, перемещаемой над песколовкой по рельсам вперед и назад, на которой подвешивается скребок.

Кроме механизмов, для перемещения осадка применяются гидромеханические системы, которые представляют собой смывные трубопроводы со спрысками, уложенными вдоль днища в лотках.

Рис. 3.4 - Горизонтальная песколовка: 1 - цепной скребковый механизм; 2 - гидроэлеватор; 3 - бункер

Оптимальная скорость движения воды в горизонтальных песколовках v = 0,15-0,3 м/с, гидравлическая крупность задерживаемого песка u0 = 18-24мм/с.

Горизонтальные песколовки применяют при расходах стоков свыше 10000 м /сут. [1]

3.3.1 Расчет песколовок

1) согласно СНиП 20403-85 рабочая длина песколовки,Н1=0,6 м, а гидравлическая крупность задерживаемых частиц, u0=18,7 мм/с (из условия, что песколовка горизонтальная)

Среднесуточный расход городских сточных вод Qcрсут=8100 м3/сут.

) найдем средний секундный расход на очистную станцию:

срсек= Qcрсут/86400=0,094 м3/с

) учитывая часовой коэффициент неравномерности подачи сточных вод kmax=1.6, найдем расчетный расход:

qmax=kmax qсрсек=1.68*0.094=0.16 м3/с.

установим 2 отделения песколовок.

) определим площадь живого сечения каждого отделения по формуле:

, где

=0.15 м3/с - расчетный расход сточных вод;=2 - количество отделений песколовки;

=0.3 м/с - скорость течения сточных вод при максимальном притоке.

) определим глубину проточной части при Н1=0,6 м:

, где

=0,25 м2 - площадь живого сечения каждого отделения песколовки.

) принимаем ширину отделения песколовки В=0,5м, тогда глубина проточной части песколовки будет равна:

.

) в соответствии со СНиП 20403-85 рабочая длина песколовки, L, равна:

, где

К=1,7 - коэффициент, принимаемый из условия, что песколовка горизонтальная;=0.0187 м/с - гидравлическая крупность задерживаемых частиц.

) длина пескового приямка lпр=3м, тогда длина пескового лотка песколовки равна:

= L- lпр=15-3=12м.

) ширина пескового лотка bпр=0,5м;

) расход производственной воды, qпр, л/с, при гидромеханическом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопровода со спрысками, укладываемого в песковой лоток):

,

где =0,0065 м/с - восходящая скорость смывной воды в лотке;=11м - длина пескового лотка, равная длине песколовки за вычетом длины пескового приямка.

) суммарный расход воды на гидросмыв равен:

.

) суточный объем песка,, равен:

,

где Р = 0,02- суточное накопление осадка, задерживаемого в песколовках для городских хозяйственно бытовых сточных вод при влажности осадка Woc=60%, плотности осадка .пр=30000чел - число жителей.

В итоге выгрузка осадка происходит 1 раз в сутки.

) общая суточная масса осадка , равна:

.

) при поступлении в бункер 30% осадка и расположении остального осадка по всему днищу песколовки высота слоя в каждом отделении,ho, м равна:

) концентрация взвешенных веществ на выходе из песколовок, при эффективности очистки Э=10% равна:

где - концентрация взвешенных веществ на входе в песколовку. [4]

3.4 Первичный отстойник

Отстаивание является самым простым, наименее трудоемким и дешевым методом выделения из сточной воды грубодиспергированных примесей, плотность которых отличается от плотности воды. Под действием силы тяжести загрязнения оседают на дно или всплывают на поверхность.

В качестве первичного отстойника принимаем радиальный отстойник.

Рис. 3.5 - Радиальный первичный отстойник: 1 - подача сточной воды; 2 - сборный лоток; 3 - отстойная зона; 4 - иловый приямок; 5 - скребковый механизм; б - удаление осадка

Диаметр типовых радиальных отстойников составляет 18-50 м. Они используются на очистных станциях производительностью свыше 20 тыс. м /сут. Эффект осветления достигает 50-60%. К достоинствам радиальных отстойников относится простота эксплуатации и низкая удельная материалоемкость, к недостаткам - уменьшение коэффициента объемного использования из-за высоких градиентов скорости в центральной части. [1]

3.4.1 Расчет первичного отстойника

Высота слоя загрузки Н1=500мм=0,5м;

коэффициент использования объема для радиальных отстойников К=0,45.

найдем время отстаивания при методом интерполяции при эффективности осветления Э=60% ( при  t1=7200 сек; при t2=3600 сек. ):

) степень n2 (по рис. 3.6)

Рис. 3.6 - Зависимость показателя степени n2 от исходной концентрации взвешенных веществ в городских и производственных сточных водах при эффекте отстаивания

- Э = 50% ; 2 - Э =60%; 3 - Э =70%;

В соответствии с рисунком 1 при n2=0.35.

) в соответствии с типоразмерами радиальных отстойников примем глубину проточной части Нр=3,4 м.

) найдем гидравлическую крупность оседающих частиц uo, мм/с, по формуле:

сток хлорирование очистка

) произведем пересчет гидравлической крупности с учетом температуры сточных вод tсв=14 0С при динамической вязкости

,

) определим вертикальную турбулентную составляющую в предположении, что скорость оседания частиц

) установим 2 радиальных отстойника (N=2)

) находим расчетный объем:

) определяем площадь одного отделения отстойника

) диаметр каждого отстойника должен быть не менее:

== 19м.

) следовательно, выбираем 2 типовых радиальных отстойника D=19м, Нр=3,4м.

) теоретическое время осветления сточной воды, t, ч, равно:

,

где V- объем отстойника, м3.

) масса уловленного осадка равна, Gсух, т/сут:

,

где Q=13608 м3/сут - максимальный среднесуточный расход сточных вод с учетом часового коэффициента неравномерности подачи сточных вод в коллектор;

Э=0,60 - эффективность очистки;

=217 мг/л - концентрация взвешенных веществ на входе в отстойник;

К=1,2 - коэффициент.

) найдем плотность осадка,  т/м3, образовавшегося в отстойнике:

, где

=3 т/м3-плотность твердых частиц, оседающих на дно отстойника;

=1 т/м3-плотность воды;

,

где W=98% - первоначальная влажность осадка.

) найдем объем уловленного осадка, , при плотности осадка =1,01 т/м3

) в соответствии со СНиП 20403-85 высота накопления осадка у внешней стенки отстойника Н2=0,3м и возвышение борта отстойника под кромкой сборно-кольцевого водослива Н3=0,5м.

) найдем общую высоту отстойника: Н=Н1+Н2+ Н3=4,2 м.

) максимальный секундный расход СВ на 1 отстойник,

) пусть скорость течения воды в трубопроводе , диаметр трубы (по ширине сборного устройства в лотках b=500мм). Уклон лотка i=0.001.

) найдем расход воды в конце каждого полукольца лотка,

) критическая глубину воды в конце каждого полукольца при свободном сливе воды,

=0,055м, где

=9.81м/с2- ускорение свободного падения.

) производительность одного отстойника

,

где

К=0,45 - коэффициент использования объема для радиальных отстойников.

) объем выпускаемого осадка из одного отстойника , из условия, что выгрузка осадка производится 1 раз в смену, равен:

,где n = 2- количество отстойников.

) для обеспечения выпуска осадка за 1 час его расход, , должен быть не менее:

) скорость движения осадка в трубопроводе должна быть не менее . Тогда диаметр трубопровода для отвода осадка , должен быть:

=0,074м=74мм

) диаметр трубопровода для удаления осадка следует принимать не менее 200мм. Следовательно, примем dос=200мм.

) при скорости расход по трубопроводу будет равен:

3.5 Биологический фильтр

Биологический фильтр - это сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, который покрыт биологической пленкой (биопленкой), образованной колониями микроорганизмов. Биофильтр состоит из следующих частей (см. рис. 3.7):

Рис. 3.7 - Разрез биофильтра: 1 - подача сточных вод; 2-водораспредельтельное устройство; 3-фильтрующая загрузка; 4- дренажное устройство; 5- очищенная сточная вода; 6- воздухораспределительное устройство

фильтрующей загрузки, помещенной в резервуар круглой или прямоугольной формы в плане (тело биофильтра);

водораспредельтельного устройства для равномерного орошения сточной водой поверхности загрузки;

дренажногоустройства для удаления профильтрованной жидкости;

воздухораспределительного устройства для поступления воздуха внутрь биофильтра.

Проходя через загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней нерастворенные примеси, не осевшие в первичных отстойниках, а также коллоидные и органические вещества, сорбируемые биопленкой.

Часть органики микроорганизмы используют на увеличение своей биомассы, поэтому масса активной биопленки все время увеличивается. Отработанная и омертвевшая биопленка смывается сточной водой и выносится из тела биофильтра, после чего отделяется от очищенной воды во вторичных отстойниках. Необходимый кислород может поступать в толщу загрузки естественной и искусственной вентиляцией.

Принимаем биофильтры с плоскостной загрузкой, которые подразделяются на следующие:

с жесткой засыпной загрузкой (керамические, пластмассовые или металлические насыпные элементы);

с жесткой блочной загрузкой (гофрированные или плоские листы или пространственные элементы);

с мягкой или рулонной загрузкой, выполненной из металлических или пластмассовых сеток, синтетических тканей, которые крепят на каркасах или укладывают в рулонах;

погружные биофильтры, состоящие из пакета дисков, насаженных на горизонтальную ось вращения.

Биофильтры с плоскостной загрузкой позволили преодолеть многие недостатки, присущие биофильтрам: неиндустриальность строительства, малую пропускную способность, ненадежность работы при перегрузках, отсутствие загрузочного материала и другое. Предпочтение биофильтрам с плоскостной загрузкой следует отдавать в районах с тяжелыми грунтовыми условиями, сейсмичных районах, при наличии дешевых местных материалов и дефиците электроэнергии. Такие биофильтры компактны, имеют малую энергоемкость, надежны в эксплуатации, не подвержены заилению. Кроме того, они имеют высокую индустриальность строительства, включая заводское изготовление всего комплекса сооружений небольшой мощности. В качестве загрузки используются блочные, засыпные и рулонные материалы из пластических масс, металла, асбестоцемента, керамики, стекла, дерева, тканей и др. Биофильтры имеют круглую, прямоугольную и восьмигранную форму в плане. В данной курсовой работе принимаем биофильтр круглой формы с жесткой засыпной загрузкой. Высота загрузочного слоя 3-8 м, плотность загрузки 10-250 кг/м3, удельная площадь поверхности 60-250 м2/м3. Гидравлическая нагрузка на 1 м3 объема биофильтра в сутки составляет 6-18м3.

3.5.1 Расчет биологического фильтра

суточный расход Qw= 8100 м3/сут;

БПК полн поступающей сточной воды Len =278 мг/л;

БПК полн очищенной сточной воды Lex = 30мг/л;

Температура сточной воды Tw= 14oC;

Выбираем жесткую засыпную (пластмассовую) загрузку: блоки из поливинилхлорида. Определяем эффект очистки в биофильтрах по БПК полн:

Э = 100 * (Len - Lex)/ Len = 100*(278 - 30)/278 = 89%;

Принимаем высоту загрузки биофильтра Нpf= 3 м, гидравлическая нагрузка qpf = 18 м3/(м3*сут);

Необходимый объем загрузочного материала:

= Qw/ qpf = 8100/18=450 м3;

Площадь биофильтров:

= Vpf/ Нpf= 450/3= 150 м2;

Принимаем 2 биофильтра (npf = 2) круглой формы в плане и рассчитываем их диаметр:

D =

Назначаем диаметр биофильтров D= 9,7 м и размещаем их в отапливаемом помещении.

3.6 Вторичный отстойник

Вторичные отстойники располагаются в технологической схеме после сооружений биологической очистки в искусственно созданных условиях (аэро-тенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы, биотенки и др.) и служат для выделения активного ила или отмершей биопленки из очищенной сточной воды.

Эффективность осветления во вторичных отстойниках определяет общий эффект очистки воды и эффективность работы всего комплекса очистных сооружений биологической очистки.

Для очистных сооружений небольшой производительности (до 20 тыс. м /сут) применяются вертикальные вторичные отстойники, для очистных станций средней и большой пропускной способности (более 15 тыс. м3/сут) - горизонтальные и радиальные. В ходе выполнения курсовой работы принимается радиальный отстойник.

К достоинствам этого типа отстойников относят удобство удаления осевшего ила и биопленка под гидростатическим давлением, компактность их расположения и простота конструкции. Основными недостатками является большая глубина и возможность развития анаэробных процессов в осевшем активном иле.

Вторичный радиальный отстойник показан на рис. 5.1.

Биологическая пленка подводится к центральному распределительному устройству - коническому раструбу внутри металлического цилиндра. Осветленная вода собирается в кольцевой желоб по периметру отстойника. Биопленка удаляется самотеком под гидростатическим давлением через щели (сосуны) подвижного илососа в иловую камеру с регулируемым водосливом. Недостаток этих отстойников заключается в сложности эксплуатации скребковых механизмов.

Рис. 3.8 - Вторичный радиальный отстойник: 1 - подача иловой смеси; 2 - сборный лоток очищенной воды; 3 - удаление активного ила; 4 - илосос; 5 - распределительный кожух

Существуют модификации радиальных отстойников, в которых используется принцип низкоградиентного перемешивания и усовершенствованный илосос, что позволяет достичь снижения содержания взвешенных веществ в осветленной воде и повышения концентрации биопленки.

4. Хлорирование бытовых стоков

Обеззараживание воды хлором - дезинфекция - устранение из воды болезнетворных и иных микроорганизмов и вирусов, из-за наличия которых вода становится непригодной для питья, хозяйственных нужд или промышленных целей, хлором или хлорсодержащими реагентами. В качестве хлорреагентов используют в основном жидкий хлор, хлорную известь, гипохлориты, диоксид хлора. Растворимость хлора в воде зависит от температуры и давления. При атмосферном давлении и температуре 14 0С в 1 литре растворяется около 3 литров газообразного хлора (9,65 г). Хлорноватистая кислота обладает наибольшим бактерицидным действием, в связи с чем хлор в кислой среде более эффективен, чем в щелочной.

Установки для приготовления и дозирования растворов, содержащих активный хлор, бывают нескольких типов. В установках с использованием жидкого хлора последовательно осуществляются испарение хлора, его механическая очистка, дозирование и растворение в воде с образованием хлорной воды. Жидкий хлор поступает на очистные сооружения в стальных баллонах вместимостью 40-50 литров при давлении 10 МПа или стальных контейнерах вместимостью 400-800 литров при давлении 1,5 МПа.

В установках по обеззараживанию воды хлором, хлорной известью или порошкообразным гипохлоритом вначале также приготовляется хлорная вода определенной концентрации, затем она подается в обрабатываемую воду. Для приготовления хлорной воды используют два бака: растворный и расходный. В растворном баке приготовляют тестообразную массу реагента, перепускают ее в расходный бак, разбавляют до концентрации 1 - 2% по активному хлору, дают отстояться и сливают в дозировочный бачок, из которого вводят раствор в узел обеззараживания где производится обработка воды.[5]

5. Принципиальная схема очистки бытовых стоков

Рис. 5.1

Заключение

В ходе курсовой работы была представлена функциональная и принципиальная схемы очистки бытовых стоков, исходя из исходных загрязняющих веществ и их концентраций в сточных водах, которая включает блоки очистки: механическую, биологическую, доочистку во вторичном радиальном отстойнике и обработке сточных вод в узле обеззараживания с добавлением реагента - хлора. Рассмотрена механическая и биологическая очистка городских хозяйственно-бытовых сточных вод с числом жителей 30000 человек. Задана проектная производительность 8100 м3/сутки.

Исходя из состава и расхода бытовых сточных вод, с учетом необходимой степени очистки выполнен расчет основных технологических параметров очистных сооружений: решетки, песколовки, первичного отстойника и биологического фильтра. Предложен первичный радиальный отстойник, так как он имеет низкую удельную материалоемкость и прост в эксплуатации. Эффективность осветления составляет 60%. Исходя из надежности в эксплуатации, компактности и малой энергоемкости был принят биологический фильтр с плоскостной (жесткой засыпной) загрузкой, где загрузочным материалом являются блоки из поливинилхлорида. Эффект очистки в данном биофильтре составил 89% .

Таким образом, можно сделать вывод, что схема очистки городских бытовых стоков технологична, имеет высокую эффективность очистки сточных вод от механических примесей и биологической пленки.

Список используемой литературы

1.   Гудков А.Г. Механическая очистка сточных вод: Учебное пособие. - Вологда: ВоГТУ, 2003. - 152 с.

2.      Гудков А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод: Учебное пособие. - Вологда: ВоГТУ, 2002. - 127 с.

.        Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006 - 704 с.

.        Канализация. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.03 - 85.

5.      <http://www.bibliotekar.ru/> Инженерное оборудование зданий и сооружений.