Очистка сточных вод

Задаемся числом отстойников m=4

= = 28,75м.

 Принимаем D=30м.

W= м³

По справочнику проектировщика подбираем отстойник радиальный первичный.

D=30м.

H_гидр=3,4м.

H_и=0,3м.

Рассчитаем фактическую продолжительность  отстаивания воды:

t_факт=

Определяем гидравлическую крупность  взвешенных веществ u_отс, мм/с, задерживаемых в отстойнике принятых размеров и типа :

 

 

С учётом поправок на вертикальную составляющую турбулентной пульсации ω и увеличение вязкости воды μ при её температуре  в производственных условиях в зимний период, отличной от лабораторной (T_лаб=20˚С), определяется фактическая гидравлическая крупность задерживаемых взвешенных веществ u_факт, мм/с

Находим лабораторную продолжительность  отстаивания в покое t_лаб, сек, соответствующая фактической условной гидравлической крупности u_факт и фактической глубине отстаивания H_факт :

По таблице определяем новое  значение эффекта осветления Э=52%.

Концентрация взвешенных веществ  C_t, мг/л, в осветлённой воде составит:

 

C_t=C₀*(1-0.01*Э_факт)

 

C_t=250,9*(1-0,01*52) = 120,4 мг/л.

 

Сооружения  биологической очистки.

Расчет аэротенка

 

Так как расход сточных вод составляет значительную величину (86000 м³/сут), то в качестве сооружений биологической очистки принимаем аэротенки. Поскольку БПК поступающих вод равно 233,3 мг/л, то в соответствии со СНиП стр. 35 п. 6.141 рассчитываем аэротенки с регенераторами.

Определяем БПК сточных вод, выходящих из отстойника. Она снижается  на 20-25% по сравнению БПК воды, поступающей  на отстаивание.

Принимаем степень рециркуляции активного  ила R_i равной 0,49.

Рассчитываем БПК в начале аэротенка  с учетом разбавления рециркуляционным расходом (СНиП стр.36)

где:   -  БПК_полн очищенной воды, принимается равной 15 мг/л, т.к. очищать сточную воду до меньшей величины в аэротенках не целесообразно.

Задаемся дозой ила в аэротенке:

Определяем дозу ила в регенераторе:

Определим удельную скорость окисления  органических загрязнений:

где:  - максимальная скорость окисления, мг/(г ч)

C₀ – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимаем равной 2)

 

k_e – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ  

k₀ – константа, характеризующая влияние кислорода

- коэффициент ингибирования  продуктами распада активного  или, л/г

Определение продолжительности окисления  органических загрязнений (СНиП т.54):

где: S – зольность ила, принимается по т.40 СНиПа

Определение продолжительности обработки  воды в аэротенке (СНиП т.56):

 Вычислим продолжительность регенерации:

Определим продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк - регенератор»:

Определим объём аэротенка  W_at СНиП ф.58 и регенератора W_r ф.59

Определим суммарный объем аэротенка

Процент регенератора составляет

Определим иловой индекс активного индекса:

Фактическое время пребывание обрабатываемой сточной воды в системе «аэротенк - регенератор»:

,

По т.41 СНиП определяем иловой индекс, который соответствует этой нагрузке:

Степень рециркуляции, который  соответствует этому иловому  индексу определяется по ф.52 СНиПа:

 

Подбираем пять секций 2-х коридорного аэротенка-вытеснителя с шириной каждого коридора 6 м, длиной 60 м, рабочей глубиной 5 м и объемом каждой секции 3933 м³. Общий объем аэротенков 19665 м³.

 

 

Расчет количества воздуха производится по ф.61 СНиПа:

где:  q₀ – удельный расход кислорода воздуха, принимаемый 1,1 до отчистки БПК_полн 10-15

k₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора

k₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов

k_T – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод

C_a – растворимость кислорода в воде, мг/л

k₃ -  коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85

Принимаем в аэротенке двухполосную аэрацию через фильтросные пластины. Ширина 1 филтроса 0,3 м, величина просвета между аэраторами, включаемое в площадь  аэрируемой зоны – 0,3 м. Ширина площади  аэрации составит:

по СНиП т.42

k₁=1.47

Аэраторы устанавливаются в  ж/б лотках, укладываемых на дно аэротенка. Высота этого лотка 0,35 м. тогда глубина  погружения аэратора составит:

по СНиП т.43

k₂=2

где:  C_T – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемой 8,84

Тогда,

 

 

Вторичные отстойники.

 

Вторичные отстойники являются составной  частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителей и служат для выделения активного ила из биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Эффективность осветления биологически очищенной воды во вторичных отстойниках  определяет, как правило, конечный эффект очистки воды и эффективность  работы всего комплекса сооружений биологической очистки.

 

Из-за значительного расхода сточных  вод вторичные отстойники проектируем радиального типа. Расчет ведется по нагрузке по СНиП ф.67.

где: K_ss – коэффициент отстаивания объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников – 0,4

a_t – следует принимать не менее 10 мг/л

Значения J_i и a_i берем из расчета аэротенка (J_i=120 см³/г, a_i=3 г/л)

Определим площадь всех отстойников  F, м²

Задаемся диаметром отстойников  D_set=30 м.

Определим площадь поверхности отстойника

Определим число отстойников n

 

         Принимаем  6 шт. типовых отстойников D=30 м.

 

Сооружения  по дезинфекции сточных вод.

Расчёт контактного  резервуара.

 

Дезинфекция производится хлором. Расчетная доза хлора Д_хл=3 г/м³ (СНиП п.6.223).

Количество хлора, расходуемое  в течение 1 часа при максимальном расходе сточных вод : q_хл = q_max * Д_хл / 1000 = 5256 * 3 /1000 = 15,8 кг/ч

 

Для получения хлорной воды хлораторная  обеспечивается подводом воды питьевого качества с давлением не менее 0,4 МПа и расходом :

Q = q_хл^т * q_в = 15,8 * 0,4 = 6,32 м³ / ч

Где 0,4 – количество воды в м³ , расходуемое на 1 кг хлора.

Для обеспечения контакта хлора  со сточной водой проектируются  контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников

 

 W_к.р. = q_max * t / 60 = 5256 * 30 / 60 = 2628 м³

 

Где t – продолжительность контакта хлора со сточной водой ( СНиП п.6.228)

            равна 30 мин.

Площадь поперечного сечения резервуара  F = W_к.р. / L_р = 2628 / 33 = 79 м²

 

Принимаются типовой контактный резервуар  шириной В = 6 м и глубина 3,2 м.

 

Поперечное сечение одного резервуара составляет F_р = 3,2 * 6 = 19,2 м²

 

 

 

Количество устанавливаемых на станции секций для контактных резервуаров  :

 

N = F / F_р = 79 / 19,2 =  4 секции.

 

Фактическая продолжительность контакта воды с хлором в час максимального  притока воды (n = 4 – число отделений):

 

Т = V_{к. р} /Q_{max ч.} = n × b × H × L/Q_{max ч.} = 4 × 6 × 3,2 × 33 /5256 = 0,48 ч =29 мин

 

Ввод хлорной воды в сточную  осуществляется через диффузоры.

 

Сооружения  доочистки.

 

При доочистке сточных вод, прошедших биологическую очистку, следует предусматривать установку перед фильтрами барабанных сеток. Рабочую площадь сеток находят по формуле : F_с = Qkk₁k₂/V_с = 0,995*1,47*1,6*1,2/0,4=7 м²

Проектируем однослойные песчаные фильтры с восходящим потоком воды. Принимаем V_ф = 11 м/ч, n = 1 (продолжительность фильтроцикла 24 ч); W₂ = 4 л/(с м²);   t₂ = 10 мин = 1,17 ч.; W₃ = 6 л/(с м²); t₃ = 8 мин = 0,13ч.;  t₄ = 0,33 ч.

Суммарная площадь фильтров определяется по формуле:

         F_ф = 86000*1,47*(1+0,005)/(24*11-3,6*1*(4*0,17+6*0,13)-1*11*0,13)=498 м²

Число фильтров определяется по эмпирической формуле:

N=0,5Ö498=12 шт.

Площадь одного фильтра:

 м²

Тогда размер фильтра 6*7 м.

N₁ – количество фильтров, находящихся в ремонте, принимаем N₁ = 1 шт.

Скорость фильтрования при форсированном  режиме:

V_р.ф = V_р.н * N / (N – N₁) = 11 * 12 / (12 – 1) = 12 (м/ч)

Эта скорость не превышает скорости, допускаемой на форсированном режиме работы фильтров.

Сооружения по обработке  осадка.

Расчёт количества осадка, направленного на сооружения по обработке осадка.

 

Определение количества сырого осадка по сухому веществу:

 

 т/сут

 

С = 250,9 мг/л – концентрация взвешенных веществ в воде, поступающие на первичные отстойники;

Э = 0,52 – эффект осветления взвешенных веществ в первичных отстойниках;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 1,1 – 1,2– коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных

фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализов, принимаем  равным 1,1;

Q – средний расчетный расход сточных вод, Q = 86000 м³/сут.

 

Определение объема сырого осадка:

 

r = 1 т/м³ - плотность осадка;

Вл = 94% – влажность сырого осадка.

Осадок : О_сух = 12 т/сут,

                V_ос = 200 м³/сут.

Определение расхода избыточного активного ила AИ_изб по сухому веществу:

 

И_сух = (Пр - в)Q/(1000*1000) = (152,3 - 15)86000/(1000*1000) = 11,8 т/сут.

 

L_en = 186,64 мг/л – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды;

Пр - прирост активного ила, мг/л:

Пр = 0,8В + 0,3 L_en = 0,8 * 120,4 + 0,3 * 186,64 = 152,3 мг/л

В – концентрация  взвешенных веществ  на выходе из первичных отстойников, мг/л:

в = 15 мг/л - вынос взвешенных веществ  из вторичных отстойников

Определение объема неуплотненного избыточного активного ила:

 

 

Вл = 97% – влажность неуплотненного АИ_изб.

 

Активный ил : И_сух = 11,8 т/сут,

                        V_ил = 393 м³/сут.

 

Определение общего объема смеси осадка и ила:

 

М_общ  =  V_ос  + V_ил = 200 + 393 = 593 м³/сут

 

Определение средней влажности  смеси осадка и ила:

 

 

 

 

 

 

 

Илоуплотнитель.

 

Для уплотнения осадка (смеси СО и  АИ_изб) применяется радиальный илоуплотнитель.

Максимальный прирост:

          П_мах=К∙Пр =1,2∙152,3=182,76мг/л

Максимальный приток избыточного активного ила при его концентрации С=20г/л

         м³/ч

Предполагаем, что будут использованы два радиальных илоуплотнителя. Согласно СНиП 2.04.03-85 при С=20г/л принимаем  расчетную нагрузку на площадь зеркала уплотнителя q≈0,3м³/(м²∙ч).

Полезная площадь поперечного  сечения радиальных илоуплотнителей 

       

Диаметр радиального илоуплотнителя высчитываем