Кафедра «Природообустройство и экология»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
«Охрана и рациональное использование водных ресурсов»
Тема «Очистные сооружения водоотведения»
Вариант 27
Выполнил: Петров П. В.
студент группы ООС-47
Проверил: доцент Иванов В.Н.
Принял: доцент Иванов В.Н.
Тверь 2011
Содержание
| Введение | |
| 1. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ | |
| 2. РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫИ КОНЦЕНТРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД | |
| 2.1. Общие сведения о водоотведении населенного пункта | |
| 2.1.1. Состав сточных вод и система водоотведения | |
| 2.1.2. Организация площадки для размещения очистных сооружений | |
| 2.2. Определение норм водоотведения | |
| 2.3. Определение расчетных расходов | |
| 2.4. Определение концентраций загрязняющих веществ сточных вод | |
| 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД | |
| 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ | |
| 5. СООРУЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ | |
| 5.1. Решетки | |
| 5.2. Песколовки | |
| 5.3. Первичные отстойники | |
| 6. СООРУЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ | |
| 6.1 Расчет аэротенка-вытеснителя | |
| 6.2. Вторичные отстойники | |
| 7. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД | |
| 7.1. Расчет хлораторной | |
| 7.2. Смеситель | |
| 7.3. Контактные резервуары | |
| 8. Дополнительная очистка сточных вод от соединений азота | |
| 8.1. Расчет аэротенка-нитрификатора | |
| 8.2. Расчет аэротенка-денитрификатора | |
| Заключение | |
| Список использованных источников |
ВВЕДЕНИЕ
Поддержание санитарного благополучия населенных пунктов, а также промышленных предприятий возможно только при своевременном удалении с занимаемой ими территории сточных вод с последующей их очисткой и обеззараживанием.
Водоотведение представляет собой комплекс инженерных сооружений и мероприятий, предназначенных для следующих целей:
· Приема сточных вод в местах их образования и транспортирование их к очистным сооружениям;
· Очистки и обеззараживания сточных вод;
· Утилизации полезных веществ содержащихся в сточных водах и их осадках;
· Выпуска очищенных сточных вод в водоём.
Целью данного курсового проекта является проектирование и расчет системы очистных сооружений для очистки и обеззараживания городских сточных вод.
Очистными называют сооружения, предназначенные для очистки и обеззараживания сточных вод и переработки их осадка. Способы очистки, состав и размеры очистных сооружений определяются расчетом в зависимости от характера и концентрации загрязняющих веществ сточных вод. После очистки сточные воды через специальные устройства, называемые выпусками, сбрасываются в водный объект.
Загрязняющие вещества сточных вод могут быть минеральными и органическими. В бытовых сточных водах содержатся также болезнетворные (патогенные) бактерии.
Существуют различные способы очистки сточных вод: механическая, химическая, физико-химическая и биохимическая (или биологическая).
Механическую очистку применяют для удаления из сточных вод взвешенных веществ и, частично, загрязняющих веществ находящихся в коллоидном состоянии. Сооружения механической очистки – это решетки, песколовки, отстойники, жироловки, фильтры и другие сооружения.
Биохимическая (биологическая) очистка заключается в окислении остающихся в воде после механической очистки органических загрязняющих веществ с помощью микроорганизмов. Процессы, протекающие в сооружениях биоочистки, могут быть реализованы в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) или в искусственных условиях (биологические фильтры, аэротенки).
Для обеззараживания (дезинфекции) сточных вод их подвергают обработке хлором, хлорной известью или озоном.
Обработка осадка, образующегося в процессе очистки сточных вод, заключается в сбраживании (перегнивании), обеззараживании и сушке. Сбраживание – биохимический процесс разложения твердой фазы осадка под действием анаэробных микроорганизмов без доступа кислорода. В процессе сбраживания разлагается до 40% органических веществ. Осадок теряет способность загнивать. Обезвоживают осадок на иловых площадках или механическим способом.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Численность населения, тыс. чел.:
Общая: - 110
В неканализованных районах: - 25
Местоположение города: - Ростовская область
Температура бытовых сточных вод:
Среднезимняя, град С0: - 14
Среднелетняя, град С0: - 18
Среднегодовая, град С0: - 17
Таблица 1.1. Физико-химические характеристики сточных вод
| Показатель | Предприятие 1 | Предприятие 2 |
| Концентрация взвешенных веществ, мг/дм3 | ||
| Концентрация органических загрязняющих веществ по БПК полному, мгО2/дм3 | ||
| Реакция среды, рН | 7,8 | 7,8 |
| Температура, 0С: среднезимняя среднелетняя среднегодовая | ||
| Расход производственных сточных вод, м3/сут |
Содержание синтетических ПАВ анионного
типа в смеси бытовых и
промышленных сточных вод, мг/дм3: - 7,4
- ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Ростовская область входит в состав Южного федерального округа Российской Федерации и занимает выгодное географическое положение, которое характеризует регион как «ворота Северного Кавказа». Территория Ростовской области составляет 101,0 тыс. кв.км или 0,6 % территории России. Ростовская область граничит с Воронежской и Волгоградской областями, Краснодарским и Ставропольским краями, республикой Калмыкией и Украиной (рис.1.1).
По территории области протекает река Дон – одна из крупнейших рек Европы, с многочисленными рукавами и притоками. Наибольший приток Дона – река Северский Донец, трансграничный с Украиной водный объект. Кроме того, на территории области насчитывается 165 средних и малых рек.
Административный центр Ростовской области – город Ростов-на-Дону с населением свыше 1 млн. человек – крупный промышленный, культурный и научный центр, важный транспортный узел. В 2002 году город приобрел дополнительное политическое и экономическое значение как столица Южного федерального округа.
Ростовская область находится в зоне с умеренно континентальным климатом, комфортным для проживания населения. Средняя температура воздуха в январе оставляет -7°С, в июле +23°С. Среднегодовой объем выпадения осадков составляет 424 мм.
Потенциал природных ресурсов. Ростовская область имеет ресурсный потенциал топливно-энергетического, строительного, теплоизоляционного, металлургического, агрохимического и рудного сырья. Среди топливно-энергетических ресурсов – каменные угли Восточного Донбасса, природный газ, нефть. Разведанные запасы угля составляют 6,5 млрд. тонн, 87 % из них антрациты – лучший в мире по калорийности уголь. В области открыто 21 месторождение углеводородного сырья: 16 газовых, 3 газоконденсатных, 1 нефтегазоконденсатное, 1 газонефтяное. Несмотря на высокий ресурсный потенциал, объем добычи углеводородов из месторождений области составляет 5 процентов от потребления.
В последние годы открыт ряд месторождений и перспективных участков нетрадиционных видов минерального сырья (бентониты, глаукониты, кремнистые породы), используемых в качестве природных сорбентов, естественных мелиорантов, минеральных удобрений и пр.
Разрабатываются месторождения нерудного сырья для металлургии и производства строительных материалов. Строительные материалы представлены месторождениями кирпично-черепичного, керамзитового сырья, строительных и силикатных песков, карбонатных пород для производства извести и строительных камней. Бентонитовые глины, добываемые в Ростовской области, могут быть использованы в 83 отраслях промышленности. Особенности геологического строения территории, имеющиеся здесь недостаточно изученные месторождения таких полезных ископаемых, как цветные металлы (никель, цирконий), проявления и прямые признаки наличия благородных металлов, железных руд криворожского типа, ртути и алмазов свидетельствуют о возможных перспективах существенного расширения комплекса рудных полезных ископаемых, имеющих промышленное значение. Под сельскохозяйственные угодья используется 8,7 млн. га или 86,4 % территории. В общей структуре земли черноземы составляют почти 65 % при толщине плодородного слоя до полутора метров.
Таблица 1.1. Температура атмосферного воздуха
| Месяц | Минимальная температура | Среднемесячная температура | Максимальная температура |
| январь | -38,1°C | -7,0°C | +6,6°C |
| февраль | -35,2°C | -6,9°C | +9,3°C |
| март | -27,9°C | -2,7°C | +17,9°C |
| апрель | -18,8°C | +7,8°C | +29,0°C |
| май | -5,0°C | +14,8°C | +32,6°C |
| июнь | +0,8°C | +19,8°C | +33,0°C |
| июль | +5,1°C | +23,0°C | +39,0°C |
| август | +2,1°C | +25,0°C | +36,8°C |
| сентябрь | -5,2°C | +13,0°C | +30,4°C |
| октябрь | -16,1°C | +6,9°C | +25,6°C |
| ноябрь | -23,3°C | -1,5°C | +15,5°C |
| декабрь | -38,0°C | -4,9°C | +9,1°C |
Таблица 1.2. Средняя повторяемость ветра (%) для наиболее жаркого месяца - июля
| Направление | С | СЗ | СВ | Ю | ЮЗ | ЮВ | В | З | штиль |
| Повторяемость, % |
Рис.1.2. Роза ветров для теплого периода года
2. РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫИ КОНЦЕНТРАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД
2.1. Общие сведения о водоотведении населенного пункта
2.1.1. Состав сточных вод и система водоотведения
Сточные воды населенного пункта разделяются на следующие виды:
· бытовые сточные воды. К ним относятся воды от кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц и т.д. По природе загрязняющих веществ они могут быть фекальными, т.е. загрязненными главным образом физиологическими отбросами, и хозяйственными, содержащими всякого рода хозяйственные отходы. Бытовые сточные воды характеризуются, в основном, содержанием органических загрязняющих веществ в разных фазово-дисперсных состояниях;
· производственные сточные воды, образуются в результате загрязнения водопроводной воды в процессе использования её в производстве. Производственные сточные воды делятся на загрязненные и условно чистые.
В населенном пункте существует полураздельная система канализации, при которой бытовые и производственные сточные воды отводятся к очистным сооружениям по единой канализационной сети.
2.1.2. Организация площадки для размещения очистных сооружений
Место для площадки выбирается в увязке с проектом застройки населенного пункта и его планировки. При этом придерживаются следующих правил:
· Площадка должна располагаться с подветренной стороны для господствующих ветров теплого периода года по отношению к жилой застройке;
· Очистные сооружения должны быть удалены от жилой застройки и предприятий пищевой промышленности на расстояние, соответствующее санитарным требованиям. Размеры санитарной защитной зоны принимаются по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03;
· Площадка должна располагаться ниже населенного пункта по течению реки;
· Во время паводков площадка не должна затапливаться;
· Территория очистной станции должна иметь возможность расширения;
· Уровень грунтовых вод на территории очистной станции должен быть не высоким;
· Грунтовые воды не должны быть агрессивны к бетону;
· Площадка должна иметь рельеф, который позволял бы организовать самотечное движение воды по сооружениям.
2.2. Определение норм водоотведения
При проектировании систем канализации населенных пунктов расчетное удельное среднесуточное (за год) водоотведение бытовых сточных вод от жилых зданий следует принимать равным расчетному удельному среднесуточному (за год) водопотреблению согласно СНиП 2.04.02-84 без учета расхода воды на полив территорий и зеленых насаждений.
Таблица 2.1. Удельное среднесуточное (за год) хозяйственно-
питьевое водопотребление в населенных пунктах на одного жителя
| Степень благоустройства районов жилой застройки | Удельное хозяйственно-питьевое водопотребление ( ) в населенных пунктах на одного жителя (среднесуточное за год), дм3/сут
|
| Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с централизованным горячим водоснабжением | 230 – 350 |
Норма водоотведения выбирается в зависимости от климатических условий, мощности источника водоснабжения и качества воды, степени благоустройства, этажности и местных условий обеспеченности водными ресурсами в диапазоне, указанном в СНиП [10].
В курсовом проекте нормы водопотребления при расчете объемов образующихся бытовых сточных вод приняты в зависимости от обеспеченности области поверхностными и подземными водными ресурсами.
Для выбора конкретной нормы водопотребления сравниваем обеспеченность поверхностными и подземными водными ресурсами населения области и в целом населения федерального округа, в котором расположена область [1, 7].
Таблица 2.2. Ресурсы речного стока и запасы подземных вод области
и федерального округа
| Административная единица Российской Федерации | Ресурсы речного стока (среднее многолетнее значение), км3/год | Запасы подземных вод, тыс. м3/сут |
| Ростовская область | 26,2 | 1360,4 |
| Южный федеральный округ | 16363,1 |
Рассчитаем удельную водообеспеченность населения водами речного стока
Вуд = РС∙1000000/(Н∙365), м3/(сут∙чел),
где РС – среднее многолетнее значение ресурсов речного стока, км3/год; Н – население административной единицы РФ, тыс. чел. [7].
Рассчитаем удельную водообеспеченность населения подземными водами
ПВуд = ПВ/Н, м3/(сут∙чел),
где ПВ – запасы подземных вод, тыс. м3/сут.
Результаты расчётов сведены в таблицу 2.3.
Таблица 2.3. Удельная водообеспеченность населения водой
| Административная единица Российской Федерации | Население, тыс. чел. | Водообеспеченность водами речного стока, м3/(сут∙чел) | Водообеспеченность подземными водами, м3/(сут∙чел) |
| Ростовская область | 4241,8 | 16,9 | 0,32 |
| Южный федеральный округ | 22901,5 | 37,0 | 0,71 |
Удельная водообеспеченность населения Ростовской области водами речного стока в 2,2 раза ниже, чем средняя удельная водообеспеченность населения по Южному федеральному округу.
Удельная водообеспеченность населения Ростовской области подземными водами в 2,2 раза ниже, чем средняя удельная водообеспеченность населения по Южному федеральному округу.
Таким образом, принимаем норму водоотведения для жителей в канализованных районах города равной 250 дм3/(сут∙чел).
Удельное водоотведение в неканализованных районах согласно СНиП следует принимать 25 л/сут на одного жителя.
2.3. Определение расчетных расходов
Расчетный среднесуточный расход сточных вод в населенном пункте следует определять как сумму всех расходов. Количество сточных вод от предприятий местной промышленности, обслуживающих население, а также неучтенные расходы допускается принимать дополнительно в размере 5 % от суммарного среднесуточного водоотведения населенного пункта.
Определим среднесуточные расходы сточных вод от жителей канализованной и неканализованной частей города:
Здесь NОБЩ – общее число жителей, чел.; NНЕК – число жителей в неканализованных районах, чел.
При расчете очистных сооружений будем использовать следующие значения расходов сточных вод:
 |
Данному среднесекундному расходу соответствует значение коэффициента неравномерности KGEN.MAX=1,535 (табл. 2.4). В соответствии с этим расчетные максимальные расходы равны:
Таблица 2.4. Общий коэффициент неравномерности притока сточных вод
| Общий коэффициент неравномерности притока сточных вод | Средний расход сточных вод, дм3/с | |||||||||
| Кgen.max. | 2,5 | 2,1 | 1,9 | 1,7 | 1,6 | 1,55 | 1,5 | 1,47 | 1,44 |
Расчетные расходы приведены в таблице 2.5.
Таблица 2.5. Расчетные расходы очистных сооружений водоотведения
| Расход | Вид расхода | Значение |
| Суточный, м3/сут | Средний | |
| Часовой, м3/ч | Средний | |
| Максимальный | ||
| Секундный, м3/с | Средний | 0,36 |
| Максимальный | 0,553 |
Определим также приведенное количество жителей (по взвешенным веществам):
где: СПР – концентрации взвешенных веществ в производственных сточных водах.
2.4. Определение концентраций загрязняющих веществ сточных вод
Концентрации загрязняющих веществ в бытовых сточных водах определяются по формуле:
(2.1)
где а – количество загрязняющих веществ на одного жителя, г/сут;
q 0 – норма водоотведения, дм3/сут по СНиП 2.04.02-84;
С – концентрация загрязняющих веществ, мг/дм3.
Значения количеств загрязняющих веществ (г/сут) на одного жителя принимаются равными:
· взвешенные вещества: - 65
· БПКполн осветленной жидкости - 40
· азот аммонийных солей - 8
· фосфаты Р2О5 - 3,3
· хлориды - 9
· ПАВ - 2,5.
Пользуясь формулой (2.1) рассчитаем значения концентраций различных компонентов в сточных водах канализованных районах.
Концентрация взвешенных веществ в сточных водах с канализованных районов будет равна
Скан = 65∙1000/250 = 260 мг/дм3.
Аналогично рассчитываем концентрацию других ингредиентов, которые составят (табл. 2.6).
Таблица 2.6. Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах с канализованной части города
| Наименование показателя | Концентрация, мг/дм3 |
| Взвешенные вещества | |
| БПКполн осветленной жидкости | |
| Азот аммонийных солей | |
| Фосфаты Р2О5 | 13,2 |
| Хлориды | |
| ПАВ |
Количество загрязняющих веществ в неканализованных районах поступающих от каждого человека составляет 1/3 от нормы канализованных районов, а расход составляет 25 литров в сутки на человека.
Концентрация взвешенных веществ в сточных водах с неканализованных районов будет равна
Снекан = 65∙1000/(25∙3) = 866,7 мг/дм3.
Аналогично рассчитываем концентрацию других ингредиентов. Значения концентраций различных компонентов в сточных водах неканализованных районов составят (табл. 2.7).
Таблица 2.7. Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах с неканализованной части города
| Наименование показателя | Концентрация, мг/дм3 |
| Взвешенные вещества | 866,7 |
| БПКполн осветленной жидкости | 555,3 |
| Азот аммонийных солей | 106,7 |
| Фосфаты Р2О5 | |
| Хлориды | |
| ПАВ | 33,3 |
Средняя концентрация загрязняющих веществ общего стока вычисляется по формуле:
, (2.2)
где СКАН, СНЕК, СПР – концентрация загрязняющих веществ в СВ канализованных, неканализованных районов и производственных сточных вод, соответственно, мг/дм3; qKAH, qHEK и qnp – среднесуточные расходы СВ, м3/сут.
Средняя концентрация взвешенных веществ общего стока будет равна
мг/дм3.
Рассчитанные по формуле (2.2) средние концентрации загрязняющих веществ общего стока приведены ниже (табл. 2.8).
Таблица 2.8. Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах общего стока города
| Наименование показателя | Концентрация, мг/дм3 |
| Взвешенные вещества | 336,3 |
| БПКполн осветленной жидкости | 262,2 |
| Азот аммонийных солей | 24,0 |
| Фосфаты Р2О5 | 9,9 |
| Хлориды | 27,0 |
| ПАВ | 7,5 |
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Очистку сточных вод осуществляют в основном последовательно на ряде сооружений. Условно можно выделить следующие стадии очистки и обработки сточных вод при двухступенчатой очистке:
· Механическая очистка;
· Биологическая очистка;
· Обеззараживание.
Механическая очистка заключается в процеживании сточной воды через решетки, улавливание песка в песколовках и осветлении воды в первичных отстойниках. Примеси уловленные на решетках, дробятся на специальных дробилках и возвращаются в поток очищаемой воды до решеток. Осадок из песколовок состоит в основном из песка. Его обработка заключается на обезвоживании на песковых площадках. Твердая фаза осадка, образующегося в отстойниках, преимущественно имеющего органическое происхождение.
Для биологической очистки применены аэротенки, в которых используют активный ил, представляющий собой колонии аэробных микроорганизмов. Ил непрерывно циркулирует в системе – отделяется во вторичных отстойниках и возвращается в очищаемую воду перед аэротенками. Жизнедеятельность микроорганизмов сопровождается непрерывным их приростом.
Для дезинфекции воды используется хлор. Приготовленную в хлораторной воду смешивают с очищаемой водой. Смешение происходит в лотке Паршаля. Обеззараживание воды происходит в контактных резервуарах.
С учетом расхода сточных вод и концентрации основных загрязняющих веществ могут быть использованы следующие сооружения [12].
Таблица 3.1. Выбор отстойников для технологической схемы очистки
| Наименование показателей | Типы отстойников | |||
| Вертикаль-ные | Горизонтальные | Радиаль- ные | Гориз. и рад. с преаэрато-рами | |
| Производительность очистной станции, на которой рекомендуется применять сооружения, тыс. м3/сут | не свыше 50 | свыше 15 | свыше 20 | свыше 15 |
| Максимально достигаемый эффект осветления, % | ||||
| Максимально допустимая концентрация взвеси на входе в отстойник, при которой обеспечивается вынос не более 150 мг/дм3 взвеси, мг/дм3 | ||||
| Снижение БПКполн в отстойных сооружениях, % | – | – | – | 10…15 |
| Сооружения биологической очистки, с которыми предпочтительно применять отстойники | БФВ | А, БФВ | А | только А |
Примечание: БФВ – биофильтры высоконагружаемые, А – аэротенки.
Из подходящих схем очистки выбираю технологическую схему с первичными радиальными отстойниками для механической очистки и аэротенками для биологической.
Сточные воды обычно очищают на сооружениях механической и биологической очистки, располагаемых последовательно.
В результате механической очистки из сточной жидкости удаляются нерастворимые и частично коллоидные загрязнения. Крупные загрязнения (тряпки, бумага, остатки овощей и фруктов) задерживаются решетками. Загрязнения минерального происхождения (песок, шлак и др.) улавливаются песколовками. Основная масса нерастворенных загрязнений органического происхождения задерживается в первичных отстойниках. При этом частицы с удельным весом больше удельного веса сточной жидкости выпадают на дно, а частицы с меньшим удельным весом (жиры, масла, нефть) всплывают на поверхность. Выбор типа и числа отстойников при проектировании должен производиться на основании технико-экономического их сравнения с учётом местных условий.
Сущность биологической очистки состоит в окислении органических веществ микроорганизмами. В соответствии с выбранной схемой очистки предусматриваем строительство аэротенков в качестве сооружений биологической очистки. Для снижения концентрации биогенных элементов (азота и фосфора) в биологически очищенных сточных водах можно применить переоборудование аэротенка в нитрификатор, так как эти элементы, попадая в водоём, способствуют усиленному развитию водной растительности.
Вторичное осветление сточных вод происходит во вторичных отстойниках, в которых происходит выпадение активного ила.
Для дезинфекции сточных вод применим хлорирование. После дезинфекции сточные воды сбрасываются в водоём.
Схема станции очистки сточных вод приведена на рис. 3.1.
|
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ
В целях обеспечения безопасности населения и в соответствии с Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30.03.1999 № 52-ФЗ вокруг объектов и производств, являющихся источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека, устанавливается специальная территория с особым режимом использования (санитарно-защитная зона (СЗЗ)), размер которой обеспечивает уменьшение воздействия загрязнения на атмосферный воздух (химического, биологического, физического) до значений, установленных гигиеническими нормативами. По своему функциональному назначению санитарно-защитная зона является защитным барьером, обеспечивающим уровень безопасности населения при эксплуатации объекта в штатном режиме.
Размер санитарно-защитной зоны и рекомендуемые минимальные разрывы устанавливаются в соответствии с главой VII к СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов". Так как на очистной станции будут располагаться сооружения для механической и биологической очистки с иловыми площадками для сброженных осадков, а расчетная производительность сооружений составит 31,125 тыс. м3/сут, то согласно таблице 7.1.2 размер санитарно-защитной зоны принимаю 400 м от границы очистных сооружений [8].
Рис. 4.1. Санитарно-защитная зона очистных сооружений
1 – неканализованная часть города; 2 – канализованная часть города; 3 – предприятие № 1;
4 – предприятие № 2
5. СООРУЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
5.1. Решетки
Решетки выполняют роль защитных сооружений и служат, в основном, для извлечения крупных отходов производства, попадание которых в последующие очистные сооружения может вызвать засорение труб и каналов, а также нарушение нормальной работы или поломку движущихся частей оборудования.
Вначале определяют общее число прозоров по формуле:
(5.1)
где n – общее число прозоров; qМАХ.СЕК – максимальный расход сточных вод, м3/с; КЗ – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными примесями и равный 1,05; b – ширина прозора, м; h1 – глубина воды перед решеткой, м; VР – средняя скорость в прозорах решетки, м/с.
Примем следующие значения параметров: h1 = 1 м; VР = 1 м/с; b = 0,017 м. Тогда
.
Принимаем толщину стержней решетки S = 0,008 м. Ширина решетки определяется по формуле
(5.2)
где ВР – общая ширина решеток, м; S – толщина стержней решетки, м.
Примем типовую решетку МГ7Т с механизированной очисткой [12]. Её параметры: размеры камеры перед решеткой B x H = 800 x 1400, число прозоров – 31; угол наклона решетки к горизонту 60о. Вторую решетку данного типа принимаем в качестве резервной.
Проверяем скорость воды в прозорах решетки:
.
Потери напора в решетках определяются
(5.3)
где hM – потери напора в решетках, м; Р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки (принимаем 3); x – коэффициент местного сопротивления; V – скорость движения воды в камере перед решеткой, м/с.
Коэффициент местного сопротивления решетки определяется по формуле:
(5.4)
где b – коэффициент для прямоугольных стержней равный 2,42; a – угол наклона стержней по отношению к горизонту.
Количество улавливаемых решетками с шириной прозоров b = 0,017 м примесей примерно равно 8 л/год на одного человека. Уловленные примеси подвергают дроблению на молотковых дробилках и возвращают в поток воды перед решетками.
5.2. Песколовки
Присутствие песка в сточных водах способствует преждевременному изнашиванию подвижных частей механизмов, вызывает засорение приямков отстойников, трубопроводов и насосов. Поэтому нерастворенные примеси, в основном минерального происхождения, подлежат самостоятельному удалению в песколовках.
Принимаем минимально допустимое количество отделений песколовки – два. По конструкции песколовки будут горизонтальными аэрируемыми.
Площадь живого сечения отделения песколовки
(5.5)
где QMAX.CEK – максимальный расход сточных вод, м3/с; V – скорость движения воды в песколовке (примем V = 0,1 м/с); n – число отделений.
Примем отношение ширины песколовки к её глубине В:Н = 1,5. Тогда:
Длина песколовки определяется по формуле
(5.6)
где LS – длина песколовки, м; 1000 – переводной коэффициент; KS – коэффициент принимаемый при В: Н = 1,5 и гидравлической крупности U0 = 18,7 мм/с, равным 2,08 [11, 12]; НS – расчетная глубина песколовки, м (для аэрируемой песколовки принимается равной половине общей глубины); VS – скорость движения сточных вод равна 0,1 м/с; U0 – гидравлическая крупность песка, мм/с, принимается при среднем диаметре задерживаемых частиц песка 0,2 мм равной U0 = 18,7 мм/с.
.
В песколовке устанавливаются аэраторы из дырчатых труб на глубину 0,7 HS вдоль одной из продольных стен над лотком для сбора песка. Интенсивность аэрации 5 м3/(м2ч). Поперечный уклон дна к песковому лотку 0,3. Для поддержания постоянной скорости движения сточных вод на выходе из песколовки устраивается водослив с широким порогом.
Удаление задержанного песка из песколовки производится гидромеханическим способом с транспортированием песка к приямку и последующему отводу за пределы песколовок гидроэлеваторами.
Расход производственной воды qH, м3/с, при гидромеханическом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопровода со спрысками, укладываемого в песковой лоток) необходимо определять по формуле
(5.7)
где Vh – восходящая скорость смывной воды в лотке, принимаемая равной 0,0065 м/с; lSC – длина пескового лотка, равная длине песколовки за вычетом длины пескового приямка (1,5 м), м; bSC – ширина пескового лотка, равная 0,5 м.
.
Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод принимается 0,02 дм3/(чел.сут), влажность песка 60 %, объемная масса 1,5 т/м3. Определим суточный объем осадка:
Объем пескового приямка следует принять не более двухсуточного объёма выпадающего осадка, то есть не более 6 м3, угол наклона стенки наклона к горизонту – не менее 600.
5.3. Первичные отстойники
Перед подачей сточных вод на сооружения биологической очистки концентрацию в них взвешенных веществ необходимо снизить как минимум до 150 мг/дм3. Для этого будем применять радиальные отстойники.
Определим необходимую эффективность очистки сточных вод от взвешенных веществ:
