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 Рп - норма осаждения песка, Рп=0,02 л/сут на одного человека [3];
Vn = м3/сут
Определяем площадь песковой площадки, м2, определяется по формуле
, (33)
где Нn- нагрузка на площадку, Нn=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 ai - доза ила в аэротенке, ai=3,8 г/л [10]
Ji - иловый индекс, Ji принимается 80 см3/г [1]
БПКполн сточной воды, поступающей в начало аэротенка, с учетом разбавления циркуляционным илом
|
(41)
где Len - БПК сточной воды, поступающей на очистку с учётом снижения при первичном отстаивании, мг/л
Len = 0,6Lсм (42)
Len = 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
rмакс - максимальная скорость окисления, rмакс=85 мгБПКполн/(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 мгБПКполн/л [1]
Кр - коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, Кр=1,25 при Lex=16 мг/л;
ч
Уточняем нагрузку на ил, мгБПКполн/г беззольного вещества.
(44)
мгБПКполн/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
gssa=(4,5∙kss∙Hset0,8)/(0,1∙Ji∙ai)0,5-0,01at (47)
|
где kss- коэффициент использования объёма зоны отстаивания, kss=0,45,
Hset- рабочая глубина отстойника, м, Hset=4м,
Ji- иловый индекс, Ji=80 см3/г,
ai- доза ила, ai=3,8 г/л,
аt- вынос ила из вторичных отстойников, аt=35,2 мг/л,
gssa=(4,5∙0,45∙40,8)/(0,1∙80∙3,8)0,5-0,01∙35,2=3,67 м3/м2∙ч,
Площадь одной секции, м2
F=qмакс.час/(n∙gssa) (48)
где n- число секций отстойника, n=4 [1],
qмакс.час- максимальный часовой расход, м3/ч, qмакс.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
Pмакс=Км∙Р, (51)
где Км - коэффициент месячной неравномерности притока ила, Км=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/м3, таблица 58 [3];
м3/ч
Максимальный расход жидкости, отделяемой при уплотнении ила, м3/ч, определяется по формуле
qж= qмакс(W1-W2)(100-W2), (53)
где W1 и W2- влажность поступающего и уплотнённого ила,
W1 = 99,2 %; W2 = 98% [3];
qж = 19,43∙(99,2-98)(100-98) = 11,66 м3/ч,
Полезная площадь илоуплотнителя, м2, определяется по формуле
Fпол = qж/(3,6∙V), (54)
где V - скорость течения жидкости в илоуплотнителе, V=0,1 мм/с [3];
Fпол = 11,66/(3,6∙0,1)=32,39 м2
Площадь поперечного сечения трубы, м2, определяется по формуле
fтр= qмакс/(3600∙Vтр), (55)
где Vтр - скорость движения жидкости в вертикальной трубе, Vтр=0,1 м/с [12];
fтр = 19,43/(3600∙0,1) = 0,053 м2,
Общая площадь илоуплотнителя, м2, определяется по формуле
Fобщ = Fпол+ fтр, (56)
Fобщ = 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, м3, определяется по формуле
, (58)
где tил - продолжительность уплотнения, tил=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];
at = 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 ВГ, ВГ’- гигроскопическая влажность сырого осадка и активного ила, ВГ=ВГ’=5% [12];
Зос, Зил- зольность сухого вещества и ила Зос=30%; Зил=25% [12];
т/сут
т/сут
Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м3/сут, определяется по формуле
, (63)
, (64)
где Wос и Wил - влажность сырого осадка и активного ила Wос=95%, Wил=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
Мсух = Осух + Исух, (65)
Мсух = 10.95 + 7.31 = 18.26 т/сут
Расход осадков по беззольному веществу, т/сут, определяется по формуле
Мбез = Обез+Ибез, (66)
Мбез = 7.28+5.21=12.49 т/сут
Расход осадков по объему смеси, м3/сут, определяется по формуле
Мобщ = Vос+Vил, (67)
Мобщ = 219+292.4 = 511.4 м3/сут
Средняя влажность смеси и зольность, %, определяется по формуле
Всм=100∙(1-Мсух/Мобщ), (68)
Всм=100∙(1-18.26/511.4)=96.43%
, (69)
Объем метантенка, м3, определяется по формуле
V=Мобщ∙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’=Мобщ∙100/Vфакт, (71)
где Vфакт -объем метантенка фактический, м3, Vфакт=3200 м3
Д’ = 511,4∙100/3200 = 15,98%
Выход газа, м3/кг, определяется по формуле
У’ = (а-Кr∙Д’)/100, (72)
где а- предел сбраживания осадка, %, определяется по формуле
а = (ао∙Обез+аи∙Ибез)/Мбез, (73)
где ао и аи- пределы распада осадка и ила, ао=53%, аи = 44% [3];
а = (53∙7,28+44∙5,21)/12,49 = 49,25%
Кr- коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания, Кr=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’∙Мбез∙1000, (74)
Г=0,46∙12,49∙1000=5745,4 м3/сут
Объем газгольдеров, м3, определяется по формуле
VГ=(Г∙t)/24, (75)
где t- время выхода газа, t=2 ч [3];
VГ=(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 qгод- годовая загрузка на иловые площадки, qгод=0,8 м3/м2 [3];
К5- климатический коэффициент, К5=1,0 [3];
га
Площадь, требуемая на намораживание, га
, (77)
где tнам - период намораживания, tнам=110 сут [3];
- коэффициент зимней фильтрации, =0,45 для супеси [3];
hнам - высота слоя намораживания, hнам=1,2 м [3];
hз.ос. - высота слоя зимних осадков [1], hз.ос.=50 см
p - плотность льда, р=0,9 т/м3
га
Общая площадь площадок, га, определяется по формуле
Fобщ=К∙Fрасч∙К’, (78)
где К- коэффициент, учитывающий площадь валиков, К=1 [3];
Fрасч- расчетная площадь, га, Fрасч=23,33 га;
К’- коэффициент, К’=1,2 т.к. Fрасч= F, [3];
Fобщ = 1,2∙23,86∙1=28 га
Число карт, определяется по формуле
Nк=Fобщ/Fк>4, (79)
где Fк- площадь одной карты, га Fк=2га;
Nк=28/2=14
Обеззараживание очищенных сточных вод
Принимаем дозу хлора для обеззараживания очищенных сточных вод Дхл = 3 мг/л, так как осуществляется полная биологическая очистка [3].
Расход хлора за один час, qхл, 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, Vк. р., м3, определяется по формуле
Vк. р = (q. час∙Т) / 60, (81)
где Т - продолжительность контакта хлора со сточной водой, Т = 30 мин [3]
Vк. 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 = Vк. 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/Qср. 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.