Расчетно-пояснительная записка
курсового проекта по дисциплине
«Проектирование»
Проект выполнил
Студент группы 4-ХД-44 Илюшин И.В.
Санкт-Петербург
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Рассчитать блок механической очистки для очистных сооружений пропускной способностьюQсут=90000 м3/сут.
Параметры сточной воды, поступающей на механическую очистку:
Концентрация взвешенных веществ, Свзв.=180мг/л;
Эффективность очистки от взвешенных веществ в первичном отстойнике, Э=60%.
СОДЕРЖАНИЕ:
Задание на проектирование……………………………………………………..2
Введение………………………………………………………………………….4
1. Способы и сооружения механической очистки сточных вод…………...5
2. Решетки…………………………………………………………………......6
2.1 Расчет решетки с механизированной очисткой…………………...….8
3. Песколовки………………………………………………………………..11
3.1 Горизонтальные песколовки…………………………………………12
3.2 Расчет горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды…………………………………………………………………….13
4.Первичный отстойник……………………………………………………...16
4.1 Расчет горизонтального отстойника………………………………...17
Заключение……………………………………………………………………...20
Приложение……………………………………………………………………..21
Список литературы……………………………………………………………..24
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсового проекта является расчет блока механической очистки
сточных вод, который включает в себя расчет грабельной решетки, горизонтальной песколовки и первичного отстойника.
Очистка сточной воды от содержащихся в ней загрязнений, как правило, проводится в несколько стадий. Общим принципом последовательности расположения очистных сооружений является удаление из сточной воды загрязнений по их уменьшающейся крупности.
В схеме очистной станции сооружения механической очистки могут располагаться как до, так и после сооружений биологической очистки. В первом случае они служат для извлечения наиболее грубых загрязнений, которые встречаются в бытовых, производственных и атмосферных стоках – кусочков дерева, текстиля, остатков фруктов, синтетических материалов, волокон, костей, битого стекла, песка, взвешенных веществ, масло- и нефтепродуктов и др. Кроме этого, для глубокой очистки сточной воды могут быть использованы механические фильтры.
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;
- фильтрование– 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.
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 органо-минеральные 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.
Решеткиприменяются 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.
Стержни прямоугольной формы применяют чаще других. Толщина стрежней обычно равна 6–10мм, 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.
На рисунке 1 представлена решетка с ручной очисткой, на рисунке 2 – с механической очисткой.
Рис.1 Решетка с ручной очисткой
Рис.2 Решетка с механической очисткой
Для решеток новых конструкций отечественного и зарубежного производства толщина стержней (пластин) составляет 3–10мм, ширина прозоров3–16мм. Исходя из общей ширины решеток, подбирается необходимое количество рабочих решеток, дополнительно устанавливают 1–2резервные решетки и предусматривают обводной канал для пропуска воды в случае аварийного засора решеток.
Решетки устанавливаются в расширенных каналах, называемых камерами. Движение воды происходит самотеком. Решетки подразделяются на вертикальные и наклонные, а также на подвижные и неподвижные. Решетки очищаются граблями. Для удобства съема загрязнений решетки часто устанавливают под углом к горизонту. При большом количестве улавливаемых отбросов их удаление и подъем из воды механизируется. Задержанные загрязнения подвергаются дроблению на специальных дробилках, а затем или сбрасываются в поток воды, или транспортируются в метантенки на сбраживание. Размер решеток определяется из условия обеспечения в прозорах решеток оптимальной скорости 0.8-1.0 м/с при максимальном расходе сточных вод.
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 hр. Между решетками для их обслуживания предусматривают проходы шириной не менее 1,2 м – для механических решеток и 0,7 м – для решеток с ручной очисткой.
Решетки с механизированной очисткой имеют марки МГ (механические грабли), РМУ (решетки механизированные универсальные), РМН (решетки механизированные наклонные), РДГ (решетка дуговая гидравлическая), РСФ (решетка ступенчатая механическая), RS (решетка ступенчатая механическая)
Количество отбросов, задерживаемых на решетках – 16–50л на 1000 м3воды, их влажность равна 80%, зольность –7–8%,плотность – около 750 кг/м3. Удельное количество задерживаемых отбросов зависит от ширины прозоров решеток:
| Ширина прозоров, мм | 16–20 | 25–30 | 40–50 | 60–80 | 90–125 | |
| Удельное количество | отбросов, | 2,3 | 1,6 | 1,2 | ||
| л/(год·чел) | ||||||
Для дробления отбросов, извлеченных из сточной воды, применяют молотковые дробилки, которые работают при подаче в них технической воды (после первичных или вторичных отстойников) из расчета 40 м3 на 1 т отбросов.
2.1 Расчет решетки с механизированной очисткой
1) По таблицам гидравлического расчета каналов прямоугольного сечения в соответствии с максимальным секундным расходом сточной воды qmax, м3/с и скоростью течения воды vк =0,6–0,8м/с принимаются размеры подводящего канала перед решетками Bк *Hк, его уклон iк и наполнение hк, м.
Bк *Hк=1.2м
iк=0.0003
hк=1,87 м
2) Определяется максимальный секундный расход сточных вод:
- средний секундный расход сточных вод
- максимальный коэффициент часовой неравномерности
3) Определяется необходимое число прозоров в решетках n:
где 
– коэффициент, учитывающий стеснение потока механическими граблями;
b = 0,01 м – ширина прозоров решетки;
= 0,8 м/с – скорость движения воды в прозорах решетки.
4) Рассчитывается общая ширина решеток Bр:
Bр = S (n –1) + b·n = 0,01(108 – 1) + 0,01·108 = 2,15 м
5) Принимаем 3 вертикальные решетки марки РМН с шириной 0,8 м, с углом наклона к горизонту α = 90° и количеством прозоров n 1 = 40 шт. Принимаем 1 резервную решетку.
6) Проверяется скорость воды в прозорах решетки vр:
7) Рассчитывается коэффициент местного сопротивления решетки:
– угол наклона решетки к горизонту;
s = 0,01 м– толщина стрежней в решетке;
– коэффициент, зависящий от формы стержней и принимаемый для стержней прямоугольной формы с закругленной лобовой частью (по табл. 2.1)
Величина уступа в месте установки решетки:
– коэффициент увеличения потерь напора вследствие засорения решеток
8) Для выбранной ширины прозоров удельное количество задерживаемых отбросов:
Приведенное население составляет:
Рассчитываем количество и массу снимаемых с решеток отбросов за сутки и час:
k = 2 – коэффициент неравномерности поступления отходов.
3. Песколовки
Содержащиеся в сточной воде нерастворимые вещества (например, песок, шлак, стеклянная крошка и др.) крупностью 0,15–0,25мм могут накапливаться в отстойниках, метантенках, снижая тем самым производительность этих сооружений. Осадок, содержащий песок, плохо транспортируется по трубопроводам.
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.
По направлению движения воды песколовки подразделяются на
горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости;
последние подразделяются на тангенциальные и аэрируемые.
При объеме улавливаемого осадка до 0,1 м3/сут допускается удалять осадок вручную, при большем объеме выгрузка осадка механизируется.
Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод равно 0,02 л/(сут·чел), влажность песка составляет 60%, объемный вес – 1,5т/м3.
Откачка накопленного в бункерах песколовок осадка производится песковыми насосами, гидроэлеваторами, шнековыми подъемниками и реже эрлифтами. Откаченный садок (пескопульпа) имеет большую влажность –98–99%,что вызывает необходимость его обезвоживания.
Для обезвоживания и подсушивания осадка на больших станциях очистки сточных вод предусматривают песковые площадки, представляющие собой карты с ограждающими валиками высотой1–2м, оборудованные шахтными водосбросами для отвода отстоявшейся воды (рис. 3.6). Удаляемая вода направляется в начало сооружений. Размеры площадок принимаются из условия нагрузки на них не более 3 м3/(м2 год). Количество площадок – не менее двух.
Более рациональный метод обработки осадка из песколовок – отмывка, обезвоживание и подсушка песка с последующим использованием его в строительстве. Для этого можно использовать специальные песковые бункеры, приспособленные для последующей погрузки песка в автотранспорт. Такие бункеры рассчитываются на 1,5–5суточное хранение песка. Для повышения эффективности отмывки песка применяют напорные гидроциклоны диаметром 300 мм. Дренажная вода из бункеров и площадок возвращается в канал перед песколовками.
По рис. 3 в зависимости от расхода сточных вод выбирается тип песколовок.
Рис. 3 Область применения различных типов песколовок
3.1 Горизонтальные песколовки
Представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис. 3.1). 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. 3.1). 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.
3.2 Расчет горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды
1) Определяется необходимая площадь живого сечения одного отделения песколовки:
где qmax = 1,531 м3/с максимальный секундный расход сточных вод;
vs =0,31 м2– скорость течения воды (при максимальном притоке).
2) Рассчитывается длина песколовки Ls:
где Ks = 1,7 – коэффициент, принимаемый по табл. 3.2;
Hs = 0,8 – расчетная глубина песколовки, м (табл. 3.1);
= 18,7 – гидравлическая крупность песка, мм/с (табл. 3.2).
3) Рассчитывается ширина одного отделения песколовки B:
B = 
Принимаем ширину песколовки равной B = 3 м.
4) Определяется скорость течения сточных вод в песколовке при максимальном (vmax) и минимальном (vmin) притоке:
Полученные скорости находятся в допустимых пределах (0,15–0,3м/с).
5) Рассчитывается продолжительность протекания сточных вод в песколовке T при максимальном притоке:
T = Ls/vmax = 21,8/0,3 = 72,7 с.
Продолжительность протока должна быть не менее 30 с.
6) Находится суточный объем осадка, накапливаемого в песколовках wсут:
qос = 0,02 л/(сут·чел)– удельное количество песка, принимается по табл. 3.1;
7) Объем бункера одного отделения песколовки составляет:
Tос = 2 сут– интервал времени между выгрузками осадка из песколовки
8) Рассчитывается глубина бункера песколовки hб:
hб = W / B 2 = 12/32 = 1,33 м.
9) Определяется высота слоя осадка на дне песколовки:
= 3 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения осадка по площади.
10) Рассчитывается полная строительная высота песколовки:
| Hстр = Hs + hос + 0,5 =0.8+ 0,275 + 0,5 = 1,58 м. |
4. Первичный отстойник
Первичные отстойники располагаются в технологической схеме непосредственно после песколовок и предназначены для выделения взвешенных веществ из сточной воды.
Горизонтальные отстойники применяются на очистных сооружениях канализации производительностью 15–100тыс. м3/сут. Представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные продольными перегородками на несколько отделений. Поток воды в них движется горизонтально. Горизонтальный отстойник представлен на рисунке 4.
Рис. 4 Горизонтальный отстойник
1 – подводящий лоток; 2 – полупогружная доска; 3 – скребковая тележка; 4 – отводящий лоток; 5 – жиросборный лоток; 6 – удаление осадка
Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе приямки, откуда под гидростатическим давлением выдавливается в самотечный трубопровод. Всплывающие нефтепродукты и жировые вещества собираются в конце сооружения в жиросборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку.
К достоинствам горизонтальных отстойников относятся: высокий эффект осветления по взвешенным веществам – 50–60%и возможность их блокирования с аэротенками.
Недостатки – повышенный расход железобетона по сравнению с круглыми отстойниками и неудовлетворительная работа механизмов для сгребания осадка, особенно в зимний период.
Примечания: 1. Коэффициент Kset определяет гидравлическую эффективность отстойника и зависит от конструкции водораспределительных и водосборных устройств; указывается организацией - разработчиком.
2. Величину турбулентной составляющей vtb, мм/с, в зависимости от скорости рабочего потока vw,мм/с, надлежит определять по табл. 4.4.
Рис. 4.14. Зависимость показателя степени n 2 от исходной концентрации взвешенных веществ в городских сточных водах Cen при эффекте отстаивания
1 – при Э = 50%; 2 – при Э = 60%; 3 – при Э = 70%
4.1 Расчет горизонтального отстойника
1. Определяется значение гидравлической крупности  :
|
где Hset = 3 м– глубина проточной части в отстойнике (табл. 4.3);
Kset = 0,5 – коэффициент использования объема проточной части отстойника (табл. 4.3);
Tset = 7200 с – продолжительность отстаивания, для городских сточных вод эту величину допускается принимать по табл. 4.2;
h 1 = 0,5 м – глубина слоя;
n 2 = 0,32 – показатель степени, для городских сточных вод его следует определять по рис. 4.14.
5. Рассчитывается суммарная ширина всех отделений отстойника 
| : |
где qmax = 1,531 м3/с – максимальный секундный расход сточной воды;
vw =10 мм/с – скорость рабочего потока (табл. 4.3).
По табл. 4.3 принимается ширина одного отделения отстойника Bset, м (в пределах 2 Hset – 5 Hset). Рекомендуется выбрать ширину отделения, кратную 3 м.
Bset = 6м
Определяется число отделений отстойника n (должно быть не менее двух):
n = Σ B / Bset = 51/6 = 8,5 = 9
6. Проверяется скорость рабочего потока vw:
Скорость находится в пределах, указанных в табл. 4.3 (5-10мм/с).
7. Определяется длина отстойника Lset:
где vtb = 0,05 мм/с– скорость турбулентной составляющей, принимается по табл. 4.4.
8. Рассчитывается полная строительная высота отстойника на выходе H:
| H = Hset + H 1 + H 2=3+0,4+0,3=3,7м |
где H1 = 0,4м – высота борта над слоем воды;
H2 = 0,3м – высота нейтрального слоя (от дна на выходе)
6) Определяется количество осадка Qmud, выделяемого при отстаивании за сутки:
где Q=90000 м3/сут – суточный расход сточных вод;
pmud = 95%– влажность осадка;
γmud = 1 г/см3.– плотность осадка
7) Определяется вместимость приямка одного отстойника для сбора осадка
Wmud:
где α=50°– угол наклона стенок приямка.
8) Определяется период между выгрузками осадка из отстойника T: 
Принимаем удаление осадка под гидростатическим давлением каждые 48ч.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По исходным данным были рассчитаны:
А) Первичный горизонтальный отстойник с прямолинейным движением воды:
Суммарная ширина всех отделений отстойника составляет - 51 (м);
Длина отстойника – 2984 (м);
Полная строительная высота отстойника – 3,7 (м);
Количество осадка, выделяемого при отстаивании за сутки – 144 (м3/с);
Период между выгрузками осадка из отстойника – 64,2 (ч);
Б) Горизонтальная решетка с механической очисткой:
Общая ширина решеток – 2,15 (м);
Коэффициент местного сопротивления решетки – 1,83;
Удельное количество задерживаемых отбросов – 821,67 (кг/ч);
В) Горизонтальная песколовка с прямолинейным движением воды:
Необходимая площадь живого сечения одного отделения песколовки – 2,55 (м2);
Длина песколовки – 21,8 (м);
Ширина одного отделения песколовки – 3,19 (м);
Продолжительность протекания сточных вод в песколовке – 72,7 (с);
Суточный объем осадка, накапливаемого в песколовках - 12 (м3/c);
Глубина бункера песколовки – 1,33 (м);
Полная строительная высота песколовки- 1,58 (м).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 2.1
| Прямоугольная форма | Прямоугольная форма с за- | Круглая форма |
| кругленной лобовой частью | ||
| 2,42 | 1,83 | 1,79 |
| Таблица 3.1 | ||||||||
| Гидравли- | Скорость движения | Количество | Влаж- | Содержа- | ||||
| ческая | сточных вод vs, м/с, | |||||||
| Песколов- | Глубина | задержи- | ность | ние песка | ||||
| крупность | при притоке | ваемого | ||||||
| ка | Hs, м | песка, | в осадке, | |||||
| песка u 0, | мини- | макси- | песка, | |||||
| % | % | |||||||
| мм/с | мальном | мальном | л/сут·чел | |||||
| Горизон- | 18,7–24,2 | 0,15 | 0,3 | 0,5–2 | 0,02 | 55–60 | ||
| тальная | ||||||||
| Аэри- | 13,2–18,7 | – | 0,08– | 0,7–3,5 | 0,03 | – | 90–95 | |
| руемая | 0,12 | |||||||
| Танген- | 18,7–24,2 | – | – | 0,5 | 0,02 | 70–75 | ||
| циальная | ||||||||
| Таблица 3.2 | Параметры к расчету песколовок | |||||||
| Диаметр | Гидравличе- | Значение Ks в зависимости от типа песколовок и от- | ||||||
| ношения ширины B к глубине H аэрируемых песколо- | ||||||||
| задерживае- | ская круп- | вок | ||||||
| мых частиц | ность песка | |||||||
| горизон- | аэрируемые | |||||||
| песка, мм | u 0, мм/с | |||||||
| тальные | B: H = 1 | B: H = 1,25 | B: H = 1,5 | |||||
| 0,15 | 13,2 | – | 2,62 | 2,50 | 2,39 | |||
| 0,20 | 18,7 | 1,7 | 2,43 | 2,25 | 2,08 | |||
| 0,25 | 24,2 | 1,3 | – | – | – | |||
Таблица 4.2
Продолжительность отстаивания воды в зависимости от эффекта ее осветления
| Эффект осветления, | Продолжительность отстаивания tset, с, в слое h 1 = 500 мм при | ||||
| % | концентрации взвешенных веществ, мг/л | ||||
| – | – | ||||
| Таблица 4.3 Расчетные параметры первичных отстойников | ||||||
| Коэффициент | Рабочая | Ширина | Скорость | Уклонднища | ||
| Отстойник | использования | глубина | рабочего | киловому | ||
| отстойной | Bset,м | потока | ||||
| объема Kset | части Hset,м | vw,мм/с | приямку | |||
| Горизонтальный | 0,5 | 1,5–4 | 2 Hset – 5 Hset | 5–10 | 0,005–0,05 | |
| Радиальный | 0,45 | 1,5–5 | – | 5–10 | 0,005–0,05 | |
| Вертикальный | 0,35 | 2,7–3,8 | – | – | – | |
| С вращающимся сбор- | 0,85 | 0,8–1,2 | – | – | 0,05 | |
| но-распределитель- | ||||||
| ным устройством | ||||||
| С нисходяще-вос- | 0,65 | 2,7–3,8 | – | 2 u 0 – 3 u 0 | – | |
| ходящим потоком | ||||||
| С тонкослойными | ||||||
| блоками: | ||||||
| - противоточная | 0,5–0,7 | 0,025–0,2 | 2–6 | – | – | |
| (прямоточная) схе- | ||||||
| ма работы | ||||||
| - перекрестная схе- | 0,8 | 0,025–0,2 | 1,5 | – | 0,005 | |
| ма работы | ||||||
Таблица 4.4
Турбулентная составляющая в зависимости от скорости рабочего потока
| Скорость рабочего потока vw,мм/с | |||
| Турбулентная составляющая vtb, мм/с | 0,05 | 0,1 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб.пособие для вузов/Ю. М. Ласков, Ю. В. Воронов, В. И. Калицун. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1987. – 255 с.
2. СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения.-М.:1989.
3. Справочное пособие к СНиП 2.04.03-85.-М.:1990.-134с.