Очистка сточных вод

 

       a - коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения:

a = z*j ³ÖЕ/q

 

j = L_фарв/L_пр = 10/7 = 1,429 – коэффициент извилистости русла;

z = 1– для берегового выпуска коэффициент, учитывающий место расположения выпуска;

 

Е = V_ср*Н_ср/200 = 0,35*1,5/200 = 0,0026 – коэффициент турбулентной диффузии;

 

V_ср = 0,35 м/с – среднее значение скорости течения воды в реке на участке между выпуском и расчетным створом (см. задание);

Н_ср = 1,5 м – средняя глубина водоема на том же участке (см. задание).

 

a = 1*1,429* ³Ö0,0026/0,995 = 0,19

 

а = (1-2,71^{-0,19 ³Ö10000})/(1+(7/0,995)*2,71^{-0,19 ³Ö10000}) = 0,983/1,119 = 0,878

 

В итоге мы получили коэффициент  смешения - а = 0,878

 

Расчет необходимой  степени очистки сточных вод.

 

Расчет необходимой степени  очистки сточных вод по взвешенным веществам.

 

Предельно допустимое содержание взвешенных веществ в спускаемых в водоем сточных водах определяют по формуле:

 

                    m = P*(a*Q/q+1)+b;

где P = 0,75 для водоема второй категории допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод;

 

      b = 12 мг/л – концентрация взвешенных веществ в воде водоема.

m = 0,75*(0,878*7/0,995+1)+12 = 17,36 мг/л.

Необходимая степень очистки по взвешенным веществам в %

 

Расчет необходимой степени  очистки сточных вод по БПК_полн

 

Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПК_полн учитывает самоочищение сточных вод в водоеме за счет биохимических процессов, а также разбавление СВ водами водоема. Допустимую БПК_полн сточной жидкости при выпуске ее в водоем определяют по формуле:

L_ct = a*Q*(L_пд – L_p*10^-Kp*t)/q*10^-Kct*t + L_пд/10^-Кст*t ;

 

где L_ст – допустимая БПК_полн при выпуске в водоем;

       К_ст = 0,16 сут^-1 и К_р = 0,1 сут^-1 – соответственно константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой;

 

t = Lф/V_ср = 10000/86400*0,35 = 0,33 сут – продолжительность перемещения воды от места выпуска СВ до расчетного створа;

 

L_пд = 6 мг/л – предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе;

L_р = 1,1 мг/л – БПК_полн речной воды до места выпуска СВ ( по заданию).

 

L_ст = 0,878*7*(6-1,1*10^-0,1*0,33)/(0,995*10^-0,16*0,33)+ 6/10^-0,16*0,33 = 41,4 мг/л

 

Необходимая степень очистки по БПК_полн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет очистных сооружений.

 

Сооружения  механической очистки.

 

Решетки.

Для улавливания из сточных вод  крупных нерастворенных примесей применяют  решетки, выполняемые из круглых, прямоугольных  или иной формы металлических  стержней. Наиболее широкое распространение  получили неподвижные решетки наклонного типа марки МГ и вертикальные решетки типа РМВ. Для удобства съема загрязнений часто решетки устанавливают под углом к горизонту 60-70º. Если количество улавливаемых загрязнений составляет 0,1 м³ в 1 сут и более, то очистка решеток должна быть механизирована.

Необходимую площадь решетки рассчитывают по скорости течения воды в прозорах. Принимаем в соответствии с нормативными документами скорость течения воды в прозорах равную 0,8-1,0 м/с (максимальная составляет 1,2 м/с), а скорость воды в канале перед решеткой 0,7-1,0 м/с.

 

Определение общего количества прозоров решетки.

 

n = q*k₃ / b*h₁*V_p;

 

q = 1,46 м³/с – максимальный расход сточных вод;

 

к₃ = 1,05 – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями;

 

b = 0,016 – величина прозора решетки (принимаемая по СНиП 2.04.03-85)

 

Vр = 1,0 – средняя скорость в прозорах решетки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные показатели механизированных решеток

таблица 3

марка	Пропускная способность, тыс. м3/сут	Площадь прохода решетки, м2	Число прозоров	Толщина стержней	Ширина канала в месте установки  решетки, мм	Радиус поворота, мм	Номинальные размеры канала, мм В*Н
1	2	3	4	5	6	7	8
МГ-5Т МГ-6Т МГ-7Т МГ-8Т МГ-9Т МГ-10Т МГ-12Т РМУ-1 РМУ-2 РМУ-3 РМУ-4 РМУ-5 РМУ-6 РМУ-7	- - 18-35 75-95 20-40 65-77 80-100 - - - - - - -	- - 0,39 1,25 0,38 0,74 1,5 - - - - - - -	84 84 31 55 39 39 64 21 39 39 60 84 84 107	8 8 8 8 8 8 8 6 6 6 6 6 6 6	2290 2290 950 1570 1140 1200 1790 685 1550 1550 2035 2535 2535 3035	3810 2850 2100 2850 2050 2850 2850 - - - - - - -	2000*3000 2000*2000 800*1400 1400*2000 1000*1200 1000*2000 1600*2000 600*800 1000*1000 1000*2000 1500*2000 2000*2000 2000*2500 2500*3000

 

При двух рабочих решетках расход на одну решетку будет равен:

 

q₁ = 1,46 / 2 = 0,73 м³/с    

 

Подставив все необходимые значения в формулу, в итоге получаем число прозоров:

 

n = 0,73*1,05 / 0,016*1,5*1,0 = 32 шт

 

Определение общей ширины решетки.

 

B_p = S*(n-1) + b*n

 

S = 0,008 м – толщина стержней решетки;

n = 32 – число прозоров в рештке;

b = 0,016 м – величина прозора решетки.

 

В_р = 0,008*(32-1) + 0,016*32  = 0,76 м.

 

В соответствии с выполненными расчетами, принимаем решетку марки МГ-7Т

с основными показателями, которые приведены в таблице 3.

 

                           ¦ В = 800 мм

                           ¦ Н = 1400 мм

                           ¦ n = 31 

 

 

Проверяем скорость воды в прозорах решетки:

V_p = q*k₃ /N*b*h₁*n = 1,46*1,05 / 2*0,016*1,5*32 = 0,998 м/с

 

Скорость  должна быть в пределах 0,8 – 1,0 м/с.

Скорость  течения воды в прозорах решетки  удовлетворяет нормативам.

 

Определение потерь напора в решетке.

 

H_p = ζ*V²*p / 2g

 

V_p = 0,96 м/с – скорость воды в прозорах решетки;

ζ – коэффициент местного сопротивления стержней решетки:

 

ζ = β*(S/b)^4/3*sinα;

 

β = 1,72 – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержня;

S = 0,008 м – толщина стержней; α = 60º - угол наклона решетки.

 

ζ = 1,72*(0,008/0,016)^4/3*0,865 = 0,4

 

h_p = 0,4*0,96²*3 / 2*9,81 = 0,056 м ,   где

 

р = 3 – коэф., учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения  решетки, принимается в зависимости  от скорости воды в прозорах решетки.

 

Подпор  воды не превышает 12см.

 

 Определение количества загрязнений, улавливаемых решетками.

 

При проектировании решеток количество уловленных  загрязнений  следует  принимать в зависимости от размера  решеток( при ширине прозора 16 мм количество отбросов равно 8 л на 1 человека в  год, а плотность их – 750 кг/м³). Уловленные на решетках отбросы должны подвергаться дроблению в дробилках и возвращаться в поток воды перед решетками.

 

Норма водоотведения составляет – 250 л/чел*сут

Q = 86000 м³/сут

Определим приведенное количество жителей:

 

N_прив = Q^сут_ср/N = 86000*1000/250 = 344000 чел

 

Количество улавливаемых загрязнений:

 

W_сут ⁼ N_прив*8/1000*365 = 344000*8/1000*365 = 7,5 м³/сут

 

При плотности отбросов ρ =750 кг/м³ масса загрязнений составит:

 

M = 7,5 * 750 = 5625 кг = 5,6 т

 

 

Для уменьшения задержанных загрязнений  применяют дробилки молоткового типа.

 

При количестве отбросов  более 1 т/сут, устанавливают резервную дробилку.

 

Молотковые дробилки марки Д-З

                                                                                                таблица 4

Дробилка	Производительность, кг/час	Расход воды, м3/час
Д-3 Д-3	300-600 2000	2,5-5 18

 

 

Принимаем две дробилки – одну рабочую и одну резервную марки  Д-3 производительностью 300 кг/час.

Песколовки.

 

Для улавливания из сточных вод  песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки, подразделяемые на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые.

При расходе воды более 10000 м³/сут принимают горизонтальные и аэрируемые песколовки. К расчету применяем аэрируемую  песколовку с прямолинейным движением. Число песколовок или отделений песколовок принимаем не менее 2-х, причем все песколовки должны быть рабочими.

 

Q = 86000 м³/сут

q = 1,46 м³/с

 

Принимаем три отделения песколовки.

 

Рассчитаем площадь живого сечения  каждого отделения песколовки.

 

ω = q_макс/V*n

 

В соответствии со СНиП 2.04.03-85 таб. 28 принимаем  скорость движения воды в песколовке V = 0,1 м/с

 

Тогда ω =1,46 /0,1*3 = 4,87 м²; где

 

q_макс = 1,46 м³/с – максимальный расход сточных вод на одно отделение

n = 3 – количество отделений.

 

Hs=2,1м ; B= 3м ;B/H=1,34; Ks=2,46 ;Uo=18,7

Расчёт рабочей длины песколовки :

 

        

 

 

Принимаем песколовку:

                       пропускная способность 100000 м³/сут

                       Число отделений 3

                       Длина 12 м

                       Ширина 3 м

                       Глубина 2,1 м

 

Отстойники.

 

Для улавливания из сточных вод нерастворенных загрязнений применяют отстойники периодического (контактные) и непрерывного (проточные) действия. В практике очистки сточных вод в основном используют отстойники непрерывного действия. По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Для очистки сточных вод широко используют также радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных. В зависимости от назначения в технологической схеме очистной станции отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные отстойники служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на биологическую или физико-химическую очистку, а вторичные – для осветления сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку.

Выбор типа и числа отстойников  при проектировании должен производиться  на основании технико-экономического их сравнения с учетом местных  условий.

Вертикальные отстойники целесообразно  применять при производительности очистной станции до 20000 м³/сут;

Горизонтальные – более 15000 м³/сут;

Радиальные – более 20000 м³/сут.

 

Первичные отстойники.

 

Исходя из величины расхода сточных  вод, принимаем к строительству первичные отстойники радиального типа.

При поступлении сточных вод с концентрацией взвешенных веществ , необходимо снизить их в первичных отстойниках до 100 – 150 мг/л и не более чем на 50% от исходной концентрации.

Тогда минимальный процент очистки  от взвешенных веществ составит:

Максимальный эффект, который следует  обеспечить в отстойниках, составляет:

Из практики работы первичных отстойников  известно, что они способны устойчиво  обеспечить эффект очистки в 50%. Этот эффект нас устроит, т.к. он находится между минимальным и максимальным эффектом, его и закладываем в расчет. Расчет отстойников ведем по СНиП 2.04.03-85.

 

Определяем гидравлическую крупность  U₀, выделяемых взвешенных веществ по формуле:

, где

H_set – глубина проточной части в отстойнике, м

k_set – коэффициент использования объема проточной части отстойника, по СНиП т.31 принимаем равной 0,45

t_set – продолжительность отстаивания соответствует заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое м

n₂ – показатель степени, зависящей от агломерации взвеси в процессе осаждения.

По табл. СНиП II-32-74 определяем t_set при концентрации и принятого эффекта осветления Э=50%, t_set=768с. По СНиП 2.04.03-85 определяем показатель степени n₂=0,25.

Глубину проточной части отстойников  назначаем глубиной типового отстойника. Строительная глубина большинства  типовых отстойников составляет H_от=3,4 м. Т.к. величина нейтрального слоя в отстойнике в соответствии СНиП 2.04.03-85 п.6.63, должна быть 0,3м, то проточная глубина составит м.

Коэффициент использования объема k_set принимаем по СНиП 2.04.03-85 т.31 в зависимости от выбранного типа отстойника, для радиального отстойника k_set=0,45.

Т.к. величина U₀ получена для T=20 ^oC, а нам надо для T=15 ^oC, то приводим пересчет по формуле 31 СНиПа. Динамическая вязкость воды при T=20 ^oC , при T=15 ^oC .