Длина песколовки, м, определяется по формуле

Рисунок 5 - Схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды

 

- рабочая часть;

2 - осадочная часть;

 

Площадь живого сечения песколовки, м², определяется по формуле

 

W = , (29)

 

где V - скорость движения воды в песколовке, V = 0,3 м/с [3];

n - число отделений, n = 2 [3];

 

W = м²

Ширина песколовки, м, определяется по формуле

B = , (30)

 

где h₁ - глубина кромочной части песколовки, h₁ = 0,25 м [3];

B = м

Длина песколовки, м, определяется по формуле

 

L = , (31)

 

где k-коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовки, при Uo = 18,7 мм/с k=1,7 [3];

 

L = м

 

Объем задерживаемого песка в сутки, м³/сут, определяется по формуле

 

Vn = , (32)

 

где Р_п - норма осаждения песка, Р_п=0,02 л/сут на одного человека [3];

 

Vn = м³/сут

 

Определяем площадь песковой площадки, м², определяется по формуле

 

, (33)

 

где Н_n- нагрузка на площадку, Н_n=3 м³/м³ [3];

 

м²

 

Расчет первичных отстойников

Т. к. производительность очистных сооружений Qoc=50681 м3/сут, это больше 15000 м3/сут, к проектированию принимается горизонтальные отстойники.

Схема горизонтального отстойника приведена на рисунке 6.

 

Рисунок 6 - Схема горизонтального отстойника с прямолинейным движением воды

 

- подводящий лоток;

- распределительный лоток;

- полупогружные доски;

- сборный лоток;

- отводной лоток;

- лоток для сбора и удаления плавающих веществ;

- трубопровод для удаления осадка

 

Ширина одного отделения отстойника, м:

 

В = (qмакс∙1000)/(n∙H1∙V) (34)

 

где qмакс - максимальный секундный расход, м³/с;- число отделений, n=4;- рабочая глубина отстойника, Н1=4 м [1];поступательная скорость рабочего потока, V=6,11 м/с [1];

 

В = (0,587∙1000)/(4∙4∙6,11)=6 м

 

Принимается ширина отделения Вотд=6 м.

Скорость движения вод в отстойнике, мм/с

 

(35)от = (0,587∙1000)/(4∙6∙4)=6,11м/c,

 

Гидравлическая крупность U (мм/с), задерживаемых взвешенных частиц определяется по формуле:

 

, (36)

 

где к - коэффициент использования объёма проточной части отстойника, к=0,5 [1];

t1 - продолжительность отстаивания воды в цилиндре с высотой столба воды h1=0,5м, определяется по таблице 2.2 [10] в зависимости от заданного эффекта осветления Э и концентрации взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку в первичные отстойники, t1=640 с;- показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе отстаивания, определяется по рисунку 2.8 [10], n=0,2;

= (1000∙4∙0,5)/(640∙(4∙0,5/0,5)^0,2) = 2,37 мм/с

 

Длина отстойника, м

 

(37)

 

где W- вертикальная турбулентная составляющая, мм/с;коэффициент, равный 0,5,

=0,05·Vот, (38)=0,05·6,11=0,306 мм/с=(6,11∙4)/(0,5∙(2,37-0,306))=23,7 м

 

Общая высота на выходе отстойника, м

 

Н=Н1+Н2+Н3, (39)

 

где Н2 - высота нейтрального слоя, Н2=0,3м [1];

Н3- высота борта отстойника над кромкой водосливной стенки, Н3=0,5м;

Н=4+0,3+0,5=4,8

 

На основании выполненных расчётов подбирается типовой проект №902-2-305, длина отстойника 24 м и ширина отстойника 6 м [11].

 

Расчет сооружений биологической очистки

Расчет аэротенка-вытеснителя без регенерацией активного ила

Определяем степень рециркуляции,

 

(40)

 

где a_i - доза ила в аэротенке, a_i=3,8 г/л [10]

J_i - иловый индекс, J_i принимается 80 см³/г [1]

 

 

БПК_полн сточной воды, поступающей в начало аэротенка, с учетом разбавления циркуляционным илом

 

(41)

 

где L_en - БПК сточной воды, поступающей на очистку с учётом снижения при первичном отстаивании, мг/л

 

L_en = 0,6L_см (42)

L_en = 0,6∙250 = 150 мг/л

Lех - БПК сточной воды на выходе из аэротенка, мг/л

 

мг/л

 

Период аэрации, ч

 

(43)

 

где j - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, j=0,07 л/г

r_макс - максимальная скорость окисления, r_макс=85 мгБПК_полн/(г×ч) [1]

С₀ - концентрация растворенного кислорода, С₀=2 мг/л [1]

S - зольность ила, S=0,3 [1]

К₀ - константа влияния кислорода, К₀=0,625 мгО₂/л [1]

К₁ - константа характеризующая свойства органических примесей, К₁=33 мгБПК_полн/л [1]

К_р - коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, К_р=1,25 при L_ex=16 мг/л;

 

ч

Уточняем нагрузку на ил, мгБПК_полн/г беззольного вещества.

 

(44)

мгБПК_полн/г

Определяем объем аэротенков, м³

 

(45)

м³

(46)

 

где n - число секций аэтотенка; n=6

 

м³

 

По типовому проекту № 902-2-195 приняты аэротенки-вытеснители без регенерации общим объёмом 6081,7 м³, объём одной секции 1520,4 м³, с чичлом секций - 6, число коридоров - 2, ширина коридора - 4,5 м, рабочая глубина коридора - 3,2 м. Длина аэротенка - 52,8 м.

 

Рисунок 7 - Схема аэротенка-вытеснителя без регенерации активного ила

 

Расчет вторичных отстойников

Т.к. к проектированию были приняты первичные горизонтальные отстойники, то вторичные будут такого же типа. Схема работы и устройство горизонтального отстойника приведена на рисунке 6.

Определяем гидравлическую нагрузку, м³/м²∙ч

 

g_ssa=(4,5∙k_ss∙H_set^0,8)/(0,1∙J_i∙a_i)^0,5-0,01at (47)

 

где k_ss- коэффициент использования объёма зоны отстаивания, k_ss=0,45,

H_set- рабочая глубина отстойника, м, H_set=4м,

J_i- иловый индекс, J_i=80 см³/г,

a_i- доза ила, a_i=3,8 г/л,

а_t- вынос ила из вторичных отстойников, а_t=35,2 мг/л,

 

g_ssa=(4,5∙0,45∙4^0,8)/(0,1∙80∙3,8)^{0,5-0,01∙35,2}=3,67 м³/м²∙ч,

 

Площадь одной секции, м²

 

F=q_{макс.час}/(n∙g_ssa) (48)

 

где n- число секций отстойника, n=4 [1],

q_{макс.час}- максимальный часовой расход, м³/ч, q_{макс.час}=2111,7 м³/ч

 

F=2111,7 /(4∙3,67) = 143,8 м², (49)

 

Длина отстойника, м

 

L=F/B, (50)

 

где B- ширина отстойника, B=6 м [1]

 

L=143,8/6=23,97≈24 м

 

На основании проведённых расчётов выбран типовой горизонтальный отстойник № 902-2-305, ширина- 6 м, длина- 24, число секций- 4 [11].

 

Расчет сооружений по обработке осадка

Расчет вертикального илоуплотнителя

Содержание избыточного активного ила, г/м³, определяется по формуле

 

P_макс=К_м∙Р, (51)

 

где К_м - коэффициент месячной неравномерности притока ила, К_м=1,15 [3];

Р - прирост активного ила для полной биологической очистки,Р=160 мг/л [16];

Максимальный приток избыточного активного ила, м³/ч

 

, (52)

 

где С - концентрация уплотняемого избыточного активного ила, С=20000 г/м^3, таблица 58 [3];

 

м³/ч

 

Максимальный расход жидкости, отделяемой при уплотнении ила, м³/ч, определяется по формуле

 

q_ж= q_макс(W₁-W₂)(100-W₂), (53)

 

где W₁ и W₂- влажность поступающего и уплотнённого ила,

 

W₁ = 99,2 %; W₂ = 98% [3];

q_ж = 19,43∙(99,2-98)(100-98) = 11,66 м³/ч,

 

Полезная площадь илоуплотнителя, м², определяется по формуле

 

F_пол = q_ж/(3,6∙V), (54)

 

где V - скорость течения жидкости в илоуплотнителе, V=0,1 мм/с [3];

 

F_пол = 11,66/(3,6∙0,1)=32,39 м²

 

Площадь поперечного сечения трубы, м², определяется по формуле

 

f_тр= q_макс/(3600∙V_тр), (55)

 

где V_тр - скорость движения жидкости в вертикальной трубе, V_тр=0,1 м/с [12];

 

f_тр = 19,43/(3600∙0,1) = 0,053 м²,

 

Общая площадь илоуплотнителя, м², определяется по формуле

 

F_общ = F_пол+ f_тр, (56)

F_общ = 32,39+0,053 = 32,44 м²

Диаметр одного илоуплотнителя, м, определяется по формуле

 

, (57)

где п - число илоуплотнителей, п = 2 [3];

 

 

Объём иловой части илоуплотнителя, м^3, определяется по формуле

 

, (58)

 

где t_ил - продолжительность уплотнения, t_ил=10 ч [12];

 

м³

 

Принимаем вертикальные илоуплотнители диаметром 4 м и числом секций 3 [10]; Устройство вертикального илоуплотнителя аналогично отстойнику.

Расчет метантенка

Схема метентенка приведена на рисунке 8.

 

Рисунок 8 - Схема метантенка

 

1 - газопровод;

- газовые колпаки;

- выпуск газа в атмосферу;

- блок для монтажа смесителя;

- устройство для автоматического снижения давления газа;

- пропеллерный смеситель;

- загрузка сырого осадка;

- напорная труба;

, 10 - соответственно напорный и всасывающий трубопроводы инжекторного подогревателя;

-выгрузка сброженного осадка.

 

Количество сухого осадка вещества осадка, т/сут, определяется по формуле

 

, (59)

 

где Э - эффективность задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках, в долях; Э = 0,5% [12];

К - коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализа, К = 1,1 [12]

 

т/сут

 

Количество активного ила, т/сут, определяется по формуле

 

, (60)

где а- коэффициент прироста активного ила, а=0,5 [12];

a_t = 26.8 мг/л (см. расчет вторичных отстойников)

 

т/сут

 

Количество беззольного вещества осадка и активного ила, т/сут, определяется по формуле

 

, (61)

, (62)

 

где В_Г, В_Г^’- гигроскопическая влажность сырого осадка и активного ила, В_Г=В_Г^’=5% [12];

З_ос, З_ил- зольность сухого вещества и ила З_ос=30%; З_ил=25% [12];

 

т/сут

т/сут

 

Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м³/сут, определяется по формуле

 

, (63)

, (64)

 

где W_ос и W_ил - влажность сырого осадка и активного ила W_ос=95%, W_ил=97,5% [3];

, - плотности осадка и ила, = =1 т/м³ [12];

 

м³/сут

м³/сут

 

Расход осадков по сухому веществу, т/сут, определяется по формуле

 

М_сух = О_сух + И_сух, (65)

М_сух = 10.95 + 7.31 = 18.26 т/сут

 

Расход осадков по беззольному веществу, т/сут, определяется по формуле

 

М_без = О_без+И_без, (66)

М_без = 7.28+5.21=12.49 т/сут

 

Расход осадков по объему смеси, м³/сут, определяется по формуле

 

М_общ = V_ос+V_ил, (67)

М_общ = 219+292.4 = 511.4 м³/сут

 

Средняя влажность смеси и зольность, %, определяется по формуле

 

В_см=100∙(1-М_сух/М_общ), (68)

В_см=100∙(1-18.26/511.4)=96.43%

 

, (69)

 

Объем метантенка, м³, определяется по формуле

 

V=М_общ∙100/Д, (70)

 

где Д - суточная доза загрузки осадка, Д=18,4% [3];

 

V=511,4∙100/18,4=2779,35 м³

 

По типовому проекту № 902-2-228 приняты 2 метантенка с полезным объемом резервуара 1600 м³, диаметром 15 м [12].

Фактическая доза загрузки понизится, %

 

Д’=М_общ∙100/V_факт, (71)

 

где V_факт -объем метантенка фактический, м³, V_факт=3200 м³

 

Д’ = 511,4∙100/3200 = 15,98%

 

Выход газа, м³/кг, определяется по формуле

 

У’ = (а-К_r∙Д’)/100, (72)

 

где а- предел сбраживания осадка, %, определяется по формуле

 

а = (а_о∙О_без+а_и∙И_без)/М_без, (73)

где а_о и а_и- пределы распада осадка и ила, а_о=53%, а_и = 44% [3];

 

а = (53∙7,28+44∙5,21)/12,49 = 49,25%

 

К_r- коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания, К_r=0,21 [3];

 

У’=(49,25-0,21∙15,98)/100=0,46 м³/кг

 

Суммарный выход газа, м³/сут, определяется по формуле

 

Г= У’∙М_без∙1000, (74)

Г=0,46∙12,49∙1000=5745,4 м³/сут

 

Объем газгольдеров, м³, определяется по формуле

 

V_Г=(Г∙t)/24, (75)

 

где t- время выхода газа, t=2 ч [3];

 

V_Г=(5745,4·2)/24=472,8 м³

 

По типовому проекту № 7-07-03/66 принят 2 газгольдера объемом 600 м³ [10].

Расчет иловых площадок

Площадь иловых площадок, га, определяется по формуле

 

, (76)

 

где q_год- годовая загрузка на иловые площадки, q_год=0,8 м³/м² [3];

К₅- климатический коэффициент, К₅=1,0 [3];

 

га

 

Площадь, требуемая на намораживание, га

 

, (77)

 

где t_нам - период намораживания, t_нам=110 сут [3];

- коэффициент зимней фильтрации, =0,45 для супеси [3];

h_нам - высота слоя намораживания, h_нам=1,2 м [3];

h_з.ос. - высота слоя зимних осадков [1], h_з.ос.=50 см

p - плотность льда, р=0,9 т/м³

 

га

 

Общая площадь площадок, га, определяется по формуле

 

F_общ=К∙F_расч∙К’, (78)

 

где К- коэффициент, учитывающий площадь валиков, К=1 [3];

F_расч- расчетная площадь, га, F_расч=23,33 га;

К’- коэффициент, К’=1,2 т.к. F_расч= F_, [3];

 

F_общ = 1,2∙23,86∙1=28 га

 

Число карт, определяется по формуле

 

N_к=F_общ/F_к>4, (79)

 

где F_к- площадь одной карты, га F_к=2га;

 

N_к=28/2=14

 

Обеззараживание очищенных сточных вод

 

Принимаем дозу хлора для обеззараживания очищенных сточных вод Д_хл = 3 мг/л, так как осуществляется полная биологическая очистка [3].

Расход хлора за один час, q_хл, кг/ч, составит

 

q∙Д, (80)

2111,7∙3 = 6335,1 г/ч

 

К проектированию принимаем два рабочих вакуум - хлоратора серии «Адванс» с максимальной производительностью каждого 4000 г/ч и один резервных [2]. Тип хлоратора номер 270, с установкой на бочку, ротаметр 76 мм [13].

На каждой бочке имеется по два клапана. При эксплуатации бочка должна располагаться таким образом, чтобы клапаны располагались вертикально. Тогда верхний клапан выпускает газ, а нижний жидкость. Хлоратор устанавливается на верхней, газовый клапан посредством адаптера, снабженного электрическим нагревом. Выходное отверстие клапана должно быть правого или левого исполнения.

Хлорная вода для дезинфекции сточной воды подается в смеситель. Принимаем смеситель типа "лоток Паршаля" с горловиной шириной 1 м [10]. Смеситель типа "лоток Паршаля" состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба.

Конструктивная схема смесителя «лоток Паршаля» и его геометрические размеры приведены на рисунке 9 и в таблице 6.

 

Рисунок 9 - Схема смесителя "лоток Паршаля"

 

- подводящий лоток;

- переход;

- трубопровод хлорной воды;

- подводящий раструб;

- горловина;

- отводящий раструб;

- отводящий лоток;

- створ полного смешения.

 

Таблица 6

Геометрические размеры выбранного смесителя типа "лоток Паршаля", м

Пропускная способность, м³/сут	А	В	С	D	Е	Н А	Н′	Н	L	I′	I	I′′	b
32000-80000	1,73	0,9	1.3	1,68	1,7	0.61	0,59	0.63	6.6	7,4		13.97

 

Объем резервуаров, V_{к. р.}, м³, определяется по формуле

 

V_{к. р} = (q_{. час}∙Т) / 60, (81)

где Т - продолжительность контакта хлора со сточной водой, Т = 30 мин [3]

 

V_{к. р} = (211,1 ∙ 30) / 60 = 1055,9

 

При скорости движения сточных вод в контактных резервуарах V = 10 мм/с [3] длина резервуара, L, м, определяется по формуле

 

L =(V∙Т∙60)/1000, (82)

L = (10∙30∙60) / 1000 = 18 м

 

Площадь поперечного сечения, ω, м², определяется по формуле

 

ω = V_{к. р} / L, (83)

ω = 1055,9 / 18 = 58,66 м²

 

При глубине Н = 2,8 м [12], и ширине каждой секции b = 6 м [12], число секций, n, определяется по формуле

 

n = ω / (b∙Н), (84)

n = 58.66 /(6∙2,8) = 3,49 ≈ 4

 

Принимаем 4 секции в контактных резервуарах.

Фактическая продолжительность контакта воды с хлором, Т, час, составит

 

Т = n∙b∙H∙L/Q_{ср. час.}, (85)

Т = 4∙6∙2,8∙18 / 2111,7= 0,57 ч >0,5 ч - условие выполняется.

 

 

5.4 Выпуск очищенных сточных вод в водоем

 

Для выпуска сточных вод в водоемы применяют два типа выпусков: русловые и береговые.

Строительная стоимость береговых выпусков ниже стоимости русловых. Однако в створе выпуска достигается незначительное первоначальное смешение потоков, и, следовательно, на практике они могут быть применены только для спуска стоков с концентрацией загрязнений. Не влияющих на санитарное состояние водоема.

Русловые выпуски располагаются на определенном расстоянии от берега. Эти выпуски подразделяются на сосредоточенные, рассеивающие и энжекторные. Русловые выпуски дают лучшее смешение потоков, поэтому для сброса сточных вод в реку проектируются рассеивающие выпуски.

Схема руслового рассеивающего выпуска приведена на рисунке 10.

 

Рисунок 10 - Рассеивающий русловой выпуск сточных вод в реку. Общая схема

 

- береговой колодец выпуска;

- решетка;

- береговой трубопровод;

- трубопровод выпуска.

 

 

6. Мероприятия по рациональному использованию воды и охране водных ресурсов

 

В данном курсовом проекте разработаны мероприятия по защите и охране окружающей среды, включающие защиту и охрану водоёмов, почвы и воздуха.

В проекте для защиты и охраны водоёмов от загрязнения предусмотрены следующие мероприятия:

) город полностью благоустроен канализирован, все наружные водоотводящие сети и коллекторы рассчитаны на приём максимального количества расхода во избежание затопления территории города стоками;

) в насосных станциях перекачки стоков предусмотрены необходимые мероприятия по обеспечению бесперебойной откачки непрерывно поступающих стоков (резервные решётки, резервные насосные агрегаты, автоматическая работа, двойное электроснабжение станции от двух независимых источников);

) очистные сооружения и главная канализационная насосная станция расположены с соблюдением санитарно-защитной зоны;

) сточные воды подвергаются полной биологической очистке в аэротенках

) перед выпуском в водоём сточные воды после биологической очистки подвергаются обеззараживанию на ультрафиолетовой установке;

) смесь осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила после уплотнения сбраживается в метантенках, с термофильным режимом сбраживания, и обезвоживается на иловых площадках, подсушенный осадок может использоваться в качестве удобрения в сельском хозяйстве;

) песок, задержанный в песколовках, подсушивается на песковых площадках;

) при проектировании технологических процессов предусматривается доведение стоков путем их очистки до такой степени, чтобы после смешения с речной водой их концентрации не превышали предельно - допустимых норм

Для защиты и охраны почвы и подземного потока воды в проекте предусматриваются следующие мероприятия;

1) дренажные воды с песковых и иловых площадок собираются дренажной системой и насосной станцией перекачки подаются в «голову » очистных сооружений на очистку;

2) на площадке очистных сооружений предусмотрено система питьевого водоснабжения с подключением двумя нитками к городскому водопроводу и система бытовой канализации с подачей стоков в «голову » очистных сооружений на очистку;

3) все канализационные колодцы и лотки выполняются из гидротехнического бетона с железнением и тщательной затиркой, во избежание утечек, стоков.

 

 

Заключение

 

В данном проекте были спроектированы водоотводящие сети города, расположенного в Костромской области. Были определены расчетные расходы сточных вод от жилой застройки и промышленного предприятия, составлен профиль трубопровода. Спроектирована насосная станция, в которой были определены диаметры всасывающих и напорных трубопроводов, подобраны марки насосов, определена емкость приемного резервуара. Были спроектированы очистные сооружения.

В очистных сооружениях сточная вода прошла механическую, полную биологическую очистку и обеззараживание. Выпуск очищенных сточных вод в водоем был выполнен в соответствии с санитарными требованиями.

 

 

Список использованных источников

 

1. СНиП 23-01-99 Строительная климатология - Москва.: Стройиздат, 2000. - 57с.

. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 128 с.

3. СНиП. Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР.М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986 - 72 с.

. СНиП 2.04.01.- 85* Внутренний водопровод и канализация зданий. М.: Стройиздат, 1986. - 55 с.

. Фёдоров Н.Ф. Канализационные сети. - М.: Стройиздат, 1985. - 223 с., ил.

6. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле академика М.П. Павловского: Справочное пособие - 5 изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 152 с., ил.

. Зацепин М.В. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений - М.: Стройиздат, 1986. - 152 с., ил.

8. Карелин А.Н., Минаев Н.В. Насосы и насосные станции - М.: Сторйиздат, 1986. - 123 с.

9. Каталог оборудования. Выпуск 1. Раздел 1,2. Насосы для загрязненных сточных вод. - М.: ЦНИИЭП инженерного оборудования, 2001. - 134 с.

. Справочник проектировщика. Канализация населённых мест и промышленных предприятий (под редакцией В.Н. Самохина) - М.: Стройиздат, 1981. - 693 с.

. Правила охраны поверхностных вод (типовое приложение) - Москва,1981. -639 с.

12. Ласков Ю.М. и др. Примеры расчетов канализационных сооружений - М.: Стройиздат, 1987. - 255 с.

. Паспорт на основные типы дозаторов хлор-газа серии “Адванс” - М.: Стройиздат, 2001. - 113 с.

. Воронов Ю.В., Алексеев Е.В. Водоотведение: Учебник. М.: ИНФРА - М, 2007 - 415 с.

. Очистка сточных вод (примеры расчетов). - М.П. Лапицкая и др. - Мн.: Выш. Школа, 2007 - 255 с., ил.

16. Яковлев С.В. и др. Канализация - М.: Стройиздат, 1979. - 631 с.