Водовідведення. Очистка стічних вод міста

Водовідведення. Очистка стічних вод міста

Пояснювальна записка

до курсового проекту

на тему «Водовідведення. Очистка стічних вод міста»

Вихідні данні

.        Добова кількість побутових стічних вод від населення: Q_поб =45 тис.м³/доб

.        Норма водовідведення по місту: а=190 л/ос.доб

.        Добова кількість промислових стічних вод підприємств, м³/добу: Q₁ =1300; Q₂ =7200; Q₃ =5400

.        Концентрація завислих речовин в промислових стічних водах,г/м³: С₁ =180; С₂ =165; С₁ =450;

.        Концентрація БСК_пов в промислових стічних водах: г/м³: L₁ =160; L₂ =310; L₃ =240;

.        Розрахункова температура стічних вод: Т_св =12⁰С

.        Максимальна розрахункова годинна витрата стічних вод міста: Q_max =3060 м³/год

.        Середня розрахункова годинна витрата стічних вод за час аерації в аеротенку: Q_{сер.аер.} =2910 м³/год

.        Дозволені концентрації завислих речовин в стічних водах для скидання після очисних споруд: С_дозв =15,5 г/м³

.        Дозволений БСК_пов в стічних водах для скидання після очисних споруд: L_дозв =15,5 г/м³

.        Розрахункова кінцева вологість підсушеного піску на пісковому майданчику: P_nk =46%

.        f_az/f_at =0,55

Визначення додаткових умовних параметрів до загальної принципової схеми водовідведення міста

Кількість мешканців міста, ос:

Де = 38000 м³/доб. - добова кількість побутових стічних вод від населення;

 = 165 л/ос.доб. - норма водовідведення по місту;

ос

Концентрація завислих речовин в побутових стічних водах від населення, г/м³:

г/м³

Концентрація БПК_пов в побутових стічних водах від населення , г/м³:

 г/м³

де 65 і 75 - відповідно, нормативна добова маса завислих речовин і  в стічних водах в розрахунку на 1 мешканця (г/ос.доб.)

Загальна добова витрата побутових і промислових стічних вод міста, м³/доб:

де  - витрати стічних вод від підприємств;

 м³/доб.

Концентрація завислих речовин в суміші побутових і промислових стічних водах від населення, г/м³:

де  - добова витрата кожного підприємства;

 - концентрація завислих речовин для кожного підприємства;

г/м³

Концентрація БПК_пов в суміші побутових і промислових стічних водах від населення, г/м³:

де  -  для кожного підприємства;

 г/м³

Загальний перелік основних технологічних споруд

водовідведення місто пісковий майданчик

а) блок механічної очистки:

грати, пісковловлювачі, первинні відстійники;

б) блок біологічної очистки:

аеротенки чи біофільтри, вторинні відстійники;

в) блок знезараження:

хлораторна, змішувач, контактний резервуар;

г) блок обробки осаду:

мулозгущувачі, метантенки, газгольдери, вакуум-фільтри, резервні мулові майданчики.

Розрахунок основних технологічних споруд

Розрахунок гратів

Визначаємо розрахункову секундну витрату стічних вод для грат:

м³/с.

Діапазон розрахункової витрати на 1 грати при 2-х 3-х робочих агрегатах:

Приймаємо 2 грати типу МГ-7Т; Н_max=0,9 м.

Для прийнятого типу грат:

-          будівельна глибина каналу Н_к=1200мм;

-          кількість прозорів n_пр=31;

-          ширина прозора b_пр=16мм;

-          товщина стержнів S_ст=8мм

-          ширина каналу В=100мм;

-          ширина каналу в місці встановлення грат А=1140мм.

Загальна ширина прозорів:

.

Загальна корисна площа прозорів:

Швидкість руху води в прозорах при попередньо визначеній кількості робочих грат:

.

Кількість затриманих на гратах забруднень, для чого розраховуємо приведену кількість населення для загального потоку стічних вод міста:

де  - умовна (еквівалентна) кількість мешканців, які могли б внести таку ж

масу забруднень (завислих речовин), як весь сумарний потік промислових стічних вод підприємств;

 - кількість мешканців міста.

Тоді загальна добова маса затриманих на гратах забруднень:

де  [л/ос.рік] - норматив затриманих на гратах забруднень на 1 особу, знаходимо за [2] табл. 23;

 [кг/м³] - густина забруднень, згідно [2] п.5.13

Втрати напору на гратах:

де  - коефіцієнт місцевого опору:

 - коефіцієнт, що враховує забрудненість поверхні грат під час експлуатації.

.

Розрахунок пісковловлювачів

Приймаємо аеровані горизонтальні пісковловлювачі.

Для аерованого горизонтального пісковловлювача необхідно визначити кількість відділень, їх ширину, глибину і довжину.

Згідно [3] табл. 11.4 можливі два типорозміри відділень, проаналізуємо їх: (А) - ширина м, глибина м, довжина м.

(Б) - ширина м, глибина м, довжина м.

Дозволений діапазон швидкості води в максимальній витраті складає

,08…0,12 м/с.

Визначаємо діапазон можливих витрат стічної води через 1 відділення для обох варіантів типорозмірів:

, м³/год

а також, відповідно, необхідну кількість відділень:

типорозмір (А):

м³/год

 шт. вибираємо цей варіант

типорозмір (Б):

 м³/год

 шт.

Приймаємо до проектування 2 відділення типорозміру (А).

Визначаємо фактичну швидкість руху води:

де  - фактична кількість відділень.

Приймаємо V_фак=0,068 м/с.

Фактична тривалість перебування води в пісковловлювачі:

не є меньшою в порівнянні з рекомендаціями [2] п. 6.28, де зазначено, що час перебування води в пісковловлювачі складає 2…3 хв.

Розрахунок піскових майданчиків

Для підсушування затриманого в пісковловлювачі піску належить запроектувати піскові майданчики - прямокутні катри розміром ВxL, В - ширина карти; L - довжина карти.

Визначаємо розміри та кількість піскових майданчиків.

Об'єм затриманого піску W_ПО, м³/рік:

,

=0,03 л/ос.доб - нормативний об’єм піску на 1 особу на добу.

Необхідна площа піскових майданчиків:

 ,

_пм - рекомендоване річне навантаження на пісковий майданчик,_пм = 3 м³/м²рік

Приймаємо 3 піскових майданчика, розмірами 20x25 м.

Розрахунок первинних відстійників

Приймаємо радіальні відстійники.

Розрахунок відстійників відбувається за кінетикою випадання завислих речовин з урахуванням необхідного ефекту освітлення.

Визначаємо необхідну проектну ефективність роботи відстійника:

Початкова концентрація завислих речовин в стічних водах:

г/м³.

 - концентрація завислих речовин, яка повинна бути в стічній воді після первинних відстійників.

=150 г/м³.

Приймаємо 6 відстійників.

Розраховуємо розрахункову гідравлічну крупність речовин, які повинні бути затримані в радіальному відстійнику:

де м - глибина проточної частини відстійника,

 - коефіціцєнт використання об’єма проточної частини відстійника;

с - тривалість відстоювання, знаходиться за [2] табл. 30;

м

 - показник ступеня;

 мм/с

Пропускна спроможність відстійника:

,

де D_set - діаметр відстійника, м;_set - діаметр випускного пристрою, м_set = 0,9м

ν_th - турбулентна складова швидкості осідання завислих речовин , (мм/с)

ν_th=0

м³/год

Визначаємо необхідну кількість відстійників:

Приймаємо 6 відстійників з розмірами: D=24м , b=2м , l = 20м, h=3м.

Розрахунок аеротенків

Приймаємо аеротенк - витискувач.

Визначаємо необхідність регенерації активного мулу.

Згідно [2] табл.25 норматив за БПК на одну особу для неосвітленої стічної та для освітленої води складають 75 та 40 г/ос.доб.

Тому коефіцієнт зниження БПК в системі механічного очищення (К_вх ):

Отже, значення БПК стічної води, що потрапляє до аеротенку (L_{en аер}):

г/м³

L_{en аер}˃150 г/м³, тому застосовуємо аеротенк з регенерацією активного мулу.

Призначаємо орієтновний діапазон і поточні значення дози активного мулу (АМ) а_і, г/л:

а_і = 3; 3,3; 3,6; 3,9 г/л

та мінімальний дозволений ступінь ркциркуляції АМ R_і: R_і=0,3.

Розраховуємо 4 значення дози АМ в регенераторі а_г , г/л:

;

;

;

Розраховуємо 4 значення тривалості аераціїі t_аt , год:

- БПК очищеної води,

Розраховуємо 4 значення питомої швидкості окислення ρ (мг БПК_повн/г.бз.год):

- макстмальна швидкість окислення, мгБПК/(г·год),

=85 мг БПК_повн /(г·год),

- концентрація розчиненого кисню, мг/л,

= 2мг/л,

 - константа, що характеризує властивості органічних забруднюючих речовин, мг БПК_повн /л,

 = 33 мг БПК_повн /л,

 - константа, що характеризує вплив кисню, мг О₂/л,

 = 0,625 мг О₂/л,

 - коефіцієнт інгібіровання продуктами розпаду активного мулу, л/г,

 = 0,07 л/г.

Розраховуємо 4 значення тривалості окислення органічних речовин t₀, год:

 - БПК_повн поступаючий в аеротенк стічної води ( з урахуванням зниження БПК при первинному відстоюванні), мг/л,

 - зольність мула,

 = 0,3

Розраховуємо 4 значення тривалості регенерації АМ t_r, год

 , год

Розраховуємо 4 значення навантаження на АМ q_i, ( мг БПК_повн/г бз·доб):

, ( мг БПК_повн/г бз·доб)

 (мг БПК_повн/г бз·доб),

 (мг БПК_повн/г бз·доб),

 (мг БПК_повн/г бз·доб).

Розраховуємо 4 значення мулового індексу I_i, ( см³/г):

Будуємо графоаналітичний комплекс в осях ,  та  де визначаємо значення оптимальної дози активного мулу та мулового індексу. Малюнок 1.

Оптимальна доза активного мулу  = 3,05 г/л.

мулового індексу:

Визначаємо розрахункові об’єми

.        Місткість аеротенку:

 = Q_сер=2500 м³/год

Приймаємо  = 2 год.

Розраховуємо місткість регенератора:

 , год

;

 , год

 , год

Загальний об’єм:

Визначаємо відсоток регенерації :

Приймаємо до проектування 4 коридора з 50% регенерацією , 2 коридора під регенерацію.

Ширина коридора - 4,5м.

Робоча глибина аеротенка - 3,2м.

Довжина секції - 42м.

Кількість секцій :

Розрахунок вторинних відстійників

Приймаємо радіальний відстійник діаметром 24м.

Вторинні відстійники розраховують по гідравлічному навантаженню.

Гідравлічне навантаження:

де  - коефіцієнт використання об’єму зони відстоювання;

 - глибина відстійника

 [м³/м^2.год.]

Визначаємо кількість відстійників діаметром 24м.

Діаметр вхідної труби d_en = 0,9 м.

Площа поверхні вторинних відстійників, м²:

 [м²]

Площа поверхні одного відстійника:

 [м²]

Отже, кількість відстійників:

Приймаємо 4 вторинних відстійників діаметром 24 м.

Знезараження стічних вод

Блок знезараження складається з хлораторної, змішувача і контактного резервуара.

1.      Підбираємо кількість хлораторів типу “ЛОНИИ - 100”.

Розраховуємо годинну кількість потрібного активного (газоподібного) хлору:

 ,

де  [г/м³] - доза активного хлору за [2] п. 6.223;

 - коефіцієнт можливого збільшення дози хлору за [2] п. 6.223 прим. 2;

 [кг/год.]

Продуктивність одного хлоратора:

 кг/год. З кроком 1,3 кг/год.

Приймаємо до проектування 2 робочих і 1 резервний хлоратор типу “ЛОНИИ - 100 ” з продуктивністю :

2.      В якості змішувача приймаємо "Лоток Паршаля" типорозмірного ряду за [3] табл.16.2 в залежності від Q_заг , м³/год.

А = 1,73 мН_А = 0,61 м

В = 0,9 мН_B=0,59 м

С = 1,3 мН = 0,63 м= 1,68 мL = 6,6 м

Е = 1,7 мl_s = 7,4 м= 11 м_заг = 13,97 м= 1 м

.        В якості контактного резервуара використовують горизонтальний відстійник.

Загальний розрахунковий об’єм контактного резервуара:

 , м³,

де  [хв] - тривалість контакту хлору зі стічною водою;

 [м³]

Розмір контактного резервуара:= 24 м

В = 9 м

Н = 2,8 м.

Їх кількість:

Приймаємо 4 таких резервуари.

Споруди блоку обробки осаду та надлишкового АМ

Розрахунок мулозгущувачів І ступеня

Оскільки необхідний об’єм мулозгущувача менший ніж 200 м³, до проектування приймаємо вертикальний мулозгущувач.

Розраховуємо масу твердої частини надлишкового АМ:

Р_і - приріст АМ в аеротенках, мг/л:

С_cdp - концентрація завислих речовин в стічній воді , що поступає в аеротенк,

К_g - коефіцієнт приросту; для міських і близьких до них склодом промислових стічних вод К_g = 0,3.

Маса рідкої частини НАМ:

Р_НАМ - вологість НАМ, %

Р_НАМ = 99%.

Маса НАМ :

Знаходимо об’єм НАМ:

густина НАМ

Маса твердої частини згущеного АМ (ЗНАМ):

Маса рідкої частини ЗНАМ:

Р_ЗНАМ - вологість ЗНАМ для вертикального згущувача 98 %

Маса мулової води:

Об'єм мулової води:

Маса ЗНАМ:

Об'єм ЗНАМ:

Об'єм мулозгущувача:

_сер.зг - середня тривалість згущення,_сер.зг =10-12 год._{накоп.мв} - середня тривалість накопичення мулової води, приймаємо 2 год.

Визначаємо загальну площу вертикального мулозгущувача:

ν_цт - швидкысть руху НАМ в центральній трубі мулозгущувача, приймаємо 0,1 м/с;

ν_мзгІ(в) - швидкысть руху води у вертикальному МЗГІ , приймаємо 0,1мм/с приймаємо 0,1 м/с.

Підбір мулозгущувача:

Діаметр МЗГІ D_в = 6м

Площа одного 28,2 м²._en = 0,25 м - діаметр вхідної труби

кількість :

Приймаємо до проектування 2 МЗГІ.

Розрахунок метантенків

Маса твердої частини сирого осаду (СО):

Де  - вхідна концентрація завислих речовин перед первинними відстійниками, г/м³;

Об'єм СО:

Р_СО - вологість СО, %

Р_НАМ = 93%.

густина СО

Маса рідкої частини СО:

Загальна маса СО:

Вологість суміші:

Об'єм метантенку:

_МТ - добове

завантаження метантенку в залежності від режиму зброджування , залежить від вологості суміші, приймаємо за [2] табл. 59.

Приймаємо мезофільний режим зброджування._МТ = 10%

Приймаємо до проектування 4 метантенка 902-2-228 V=1600 м³ з такими типорозмірами:

·   номер проекта 902-2-228

діаметр м

корисний об’єм одного резервуара  м³

висота: верхнього конуса  м

циліндричної частини  м

нижнього конуса  м

будівельний об’єм: будівлі обслуговування  м³

кіоску газової мережі м³

Розрахунок газгольдерів

Маса беззольної речовини СО:

Р_{г (СО)} - гідроскопічна вологість СО, приймаємо 5%

З_СО - зольність СО, приймаємо 27%.

Маса беззольної речовини ЗНАМ :

Р_гам - гідроскопічна вологість АМ, приймаємо 6%

З_ам - зольність АМ, приймаємо 25%.

Маса беззольної речовини стабілізованої суміші :

Максимально можливий теоретичний ступінь зброджування органічної речовини стабілізованої суміші, %:

 ,

 - максимально можливий теоретичний ступінь зброджування СО,

 - максимально можливий теоретичний ступінь зброджування активногомулу.

Розпад беззольної речовини стабілізованої суміші,%:

 - коефіцієнт, що залежить від вологості осаду та режиму

зброджування, приймається згідно [2] табл. 61;

 - добове завантаження метантенку;

,

Ступінь розпаду беззольної речовини, А, кг розп. бз/кг бз:

Питомий вихід газу при зброджуванні стабілізованої суміші:

у=А·у², м³/кг бз

у²= =м³/кг бз_r , кг газу/кг розп бз - беззольної питомий вихід газу (кг) на 1 кг роз падаючої речовини( [2] п.6.354)

у=0,44·1=0,44 м³/кг бз

Добовий об’єм газу при зброджуванні стабілізованої суміші, м³/доб:

Необхідний об’єм газгольдерів:

,

_накоп. - тривалість накопичування газу в газгольдері, год ( за[2] п.6.359)

 м³

Згідно [3] табл. 36.6 підбираємо газгольдер:

Приймаємо 3 газгольдера з  м³.

·   номер типового проекту 7-07-02/66

об’єм газгольдера  м³

внутрішній діаметр резервуара  мм

колокола  мм

висота газгольдера  мм

резервуара  мм

·   витрата метану 25т

Кондиціонування осаду

Згідно [2] п.6,368: осад міських стічних вод, що підлягають механічному обезводненню, повинні підлягати попередній обробці - ущільненню, промивці ( для збродженого осаду), коагулюванню хімічними реагентами. Необхідність попередньої обробці осадів промислових стічних вод слід встановлювати експериментально.

З [2] п.6.373 : в якості реагентів при коагулюванні осадів міських стічних вод слід використовувати хлорне залізо чи сіркокисле окисле залізо і вапно у вигляді 10-% вих розчинів. Добавку вапна в осад слід передбачати після вводу хлорного чи сіркокислого окисленого заліза.

Кількість реагентів слід визначати в розрахунках по FeCl₃ та CaO, при цьому їх дози при вакуумфільтруванні слід приймати, % до маси сухої речовини осаду:

для зароджуваного осаду первинних відстійників: FeCl₃ - 3-4, CaO - 8-10;

для збродженої промивної суміші осаду первинних відстійників і надлишкового активного мула : FeCl₃ - 4-6, CaO - 12-20;

для сирого осаду первинних відстійників : FeCl₃ - 1,5-3, CaO - 6-10;

для суміші осаду первинних відстійників і згущеного надлишкового активного мула: FeCl₃ - 3-5, CaO - 9-13;

для згущеного надлишкового мула з аеротенків: FeCl₃ - 6-9, CaO - 17-25.

Розрахунок вакуум-фільтрів

Площа робочої поверхні вакуум-фільтрів:

 ,

де  - навантаження за сухою речовиною на поверхню вакуум-фільтра, [2] табл. 62;

[год./змін.] - тривалість роботи вакуум-фільтра на протязі 8-годинної зміни, [6] табл. 12;

 [змін./доб.] - кількість змін роботи вакуум-фільтра на протязі доби;

 м²

За [3] табл. 37.3 приймаємо для проектування 8 вакуум-фільтрів марки БОУ-10-2,6 з такими параметрами:

площа поверхні фільтрування  м²

діаметр барабану  мм

довжина барабану  мм

частота обертів барабану  об/хв.

об’єм рідини в кориті  л

потужність привідного електродвигуна барабану  кВт

габаритні розміри  мм

маса: фільтру з приводами  кг

найбільш важкого вузла (барабана)  кг

Розрахунок резервних мулових майданчиків

Резервні мулові майданчики (РММ) розраховуються на 20% від добового об’єму стабілізованої суміші:

Добовий об’єм стабілізованої суміші:

,

 [м³/доб.]

Площа робочої частини РММ:

 ,

де  [м³/м^2.рік.] - навантаження на мулові майданчики, приймається за [2] табл. 64;

 [м²]

Площа зимового наморожування на РММ:

 ,

де  [діб] - тривалість зимового наморожування, за [2] рис.3;

 м - висота шару зимового наморожування, за [2] п. 6.395;

 - коефіцієнт резервування площі РММ для зимового наморожування, за [2] п. 6.395;

 [м²]

Загальна площа РММ:

 [м²]

Приймаємо 14 резервних мулових майданчиків  м.

 [м²]

Список використаної літератури

1. Яковлев С.В., Карелин Я.А. та др. “Канализация” М.: Стройиздат, 1975-632с.

2. СНиП 2.04.03-85 “Канализация. Наружные сети и сооружения” М.: Госстрой СССр, 1986-72с.

3. “Канализация населенных мест и промышленных предприятий” Справочник проектировщика М.: Стройиздат, 1981-639с.

4. Василенко А.А. “Водоотведение. Курсовое проектирование” М.: Вища школа, 1988-256с.

5. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. “Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Павловского Н.Н.” Справочное пособие М.: Стройиздат 1987-152с.

6. Малько В.Ф. “Водовідведення. Очистка стічних вод” Методичні вказівки до виконання КП К.: КНУБА 2001-52с.