Реконструкция аэротенка

 

 

 

 

 

Аннотация

К городу N. была присоединена территория близлежащих деревень и поселков площадью 2116 га [Приложение 1]. Территория была перестроена под новый городской район с плотностью населения 35 чел/га, нормой водоотведения 270 л/сут на одного жителя. Было решено устроить сброс стоков от нового района на городскую станцию очистки сточных вод. Расход сточных вод на станции увеличился на 20 000 м³/сут.

Предусматриваем реконструкцию  глубокой биологической очистки  воды – аэротенка.

 

 

 

Ф.И.О.

 

Подпись

Дата

Лист

2

ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 – 5,1 - КП - 9 ПЗ

 

 Разраб.

Полежаева А.А.

 

 

Проверил

 

Воронов Ю.В.

 

 

Норм.конт.

 

 

Тема курсового проекта:

Реконструкция инженерных систем и  сооружений

Стадия

Листов

 

Кафедра «Водоотведение

 и водная экология»

Содержание

1.	Задание на проектирование…………………………………...	0
2.	Аннотация……………………………………………………...	1
3.	Содержание…………………………………………………….	2
4.	Основная часть………………………………………………...	3
5.	Библиографический список……...…………………………...	11
6.	Приложения……………………………………………………	12

 

 

Лист

3

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Введение

Охрана природы  от загрязнений и рациональное использование

природных ресурсов занимают одно из первых мест среди современных проблем человечества. Важнейшими условиями для обеспечения

санитарно-эпидемиологического и экологического благополучия населения является предотвращение загрязнения водных источников неочищенными или недостаточно очищенными сточными водами. По мере роста населения и активизации хозяйственной деятельности человека значимость этой проблемы будет только увеличиваться.

Развитие технологий очистки сточных вод традиционно базируется на процессе биологической очистки с взвешенным активным илом, главное целью которого является удаление потребляющего кислород органического субстрата, находящегося во взвешенном, коллоидном и растворенном состояниях. Очистные сооружения, реализующие такую технологию, имеют большие объемы емкостных сооружений, выполненных из железобетонных конструкций, потребляют значительное количество электроэнергии, образуют большое количество осадков в виде избыточного активного ила.

Во второй половине XX века процесс очистки сточных вод успешно развивался в направлении удаления из сточной воды биогенных веществ и доочистки от других загрязнений, что потребовало еще большего увеличения емкостных сооружений. При этом параллельно развивающиеся технологии очистки сточных вод с развитием биоценозов микроорганизмов-обрастателей (биопленка) до настоящего времени не нашли широкого распространения, несмотря на возможность сокращения объемов сооружений.

 

Лист

4

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Расчеты

В городе N. станция очистки сточных вод рассчитана на расход 35 000 м³/сут. При том от жилых кварталов поступает 30 000 м³/сут, а от предприятия поступает 5 000 м³/сут. В состав очистных сооружений входят: блок механической очистки сточных вод, включающий в себя механизированные решетки, горизонтальные песколовки и первичные радиальные отстойники; блок биологической очистки сточных вод, включающий аэротенк-вытеснитель и вторичные радиальные отстойники. После механической и биологической очистки вода поступает в контактные резервуары для обеззараживания стоков перед сбросом в водоем. Так же на станции находится блок обработки осадка.

При перспективном развитии жилого сектора поселка (города) дополнительный приток сточной воды ориентировочно принимается исходя из числа жителей  и согласно норме водоотведения.

В связи со строительством нового района расход увеличился на 20 000 м³/сут. Общий суточный расход составляет Q_{ср сут} 55 000 м³/сут. 
Максимальный часовой расход q_{max час} = 2809.92 м³/ч. 
Максимальный секундный расход q_{max сек} = 780.53 л/с.

На станции размещен 2-х  секционный 4-х коридорный типовой  аэротенк-вытеснитель с рабочим  объемом одной секции 4990 м³ при ее длине 63 м, ширине коридора 4,5 м, рабочей глубине 4,4 м с 50 % регенерацией. Доза активного ила 3 г/л, показатель рециркуляции 0,5.

Пропускной расход аэротенка  составляет 1900 м³/ч. При данных условиях эксплуатации в связи с увеличением расхода очистной станции необходима интенсификация работы сооружений, а соответственно их модернизация и реконструкция.

Лист

5

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Для компенсации недостаточной  продолжительности биологического процесса необходимо повысить окислительную  мощность. Перспективным и эффективным направлением повышения окислительной мощности аэрационных сооружений является повышение в них рабочей дозы активного ила. При этом, с учетом возможностей вторичного отстаивания по разделению иловой смеси, задача повышения дозы ила в аэрационном сооружении ставится таким образом, чтобы нагрузка на вторичные отстойники по концентрации активного ила в поступающей в них иловой смеси не превышала допустимые пределы в целях обеспечения требуемого качества осветления очищенной воды.

Одним из направлений повышения  дозы ила в аэрационном сооружении является использование нейтральных  носителей для образования на них фиксированной микрофлоры. Это  означает, что в аэротенке поддерживаются два вида микробиальных культур: свободноплавающая, представляющая собой  активный ил в обычном его понимании  и прикрепленная к плавающему в иловой смеси носителю.

Осуществим реконструкцию  и модернизацию работы аэротенка  за счет установки плоскостной загрузки в виде пространственных блоков непосредственно  в жидкую фазу [Приложение 2].

Установка плоскостной  загрузки

Для предотвращения перегрузки вторичных отстойников и увеличения общего количества активного ила  предусматривается установка дополнительных объемов поверхности. Процесс биологической  очистки будет происходить как  с использованием свободно плавающего активного ила, так и биологической  пленки, наращиваемой на загрузочном  материале.

Лист

6

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Загрузка выполняется  в виде отдельных кассет из различных  материалов. Между дном, стенками и  загрузкой имеются зазоры для  циркуляции сточной воды, препятствующей выпадению ила на дно сооружения.

Принимаем к установке  пористо-волокнистый материал «ПОЛИВОМ». Монтаж листов «ПОЛИВОМ» осуществляется в кассеты по 10 листов размерами 1020*1010*2800 мм.

Технические характеристики материала:

Размер листа = 1000*2600 мм

Толщина листа = 10 мм

Диаметр образующегося волокна = 400 мкм

Пористость = 70 %

Удельная поверхность = 2500 м²/м³

Определим необходимую площадь загрузки по формуле:

м²

а – доза активного ила, кг/м³ 
W = объем секций, выделенных под аэротенк, м³ 
b – удельное количество биологической пленки, кг/м²

Необходимое количество кассет «ПОЛИВОМ»:

 шт

W_{кассеты} – объем одной кассеты.

Необходимо реконструировать систему подачи воздуха и воздухораспределения в связи с увеличением концентрации активного ила.

Расчет системы аэрации

Лист

7

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Для определения необходимого количества воздуха для подачи в  аэротенки производится расчет удельного  расхода воздуха q_air на 1 м³ очищаемой воды:

Принимаем удельный расход кислорода воздуха q₀ = 1,1мг/мг.

Коэффициент k₁, учитывающий тип аэратора, принимаем для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка. Находим по табл.42 СНиП, приняв отношение f_az/ f_at =0,3, получим k₁ = 1,89.

Коэффициент k₂, зависящий от глубины погружения аэратора h_а. (по табл.43 СНиП k₂ = 2,08). h_а = 3м.

Коэффициент k_{3 -} коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85.

Коэффициент учета температуры  сточных вод:

k_t = 1 + 0,02(Т_w – 20) = 1 + 0,02 (20 – 20) = 1,

Т_w – среднемесячная температура воды за летний период, °С.

Растворимость кислорода при аэрации С_а:

С_Тw  – растворимость кислорода воздуха в воде в зависимости от температуры и давления, принимаем равным 9,02 мг/л.

C_O — средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л; в первом приближении С_О допускается принимать 2 мг/л.

 м³/ м³.

Интенсивность аэрации:

 

= 30 м³/(м² ч) – для принятого значения k₁  по табл.42 СНиП.

= 4 м³/(м² ч) – для принятого значения k₂  по табл.43 СНиП.

< , уточнения не требуется.

Общий расход воздуха:    

 

Лист

8

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Расчет  количества аэраторов.

Принимаем в качестве воздухораспределителей высокопористые полиэтиленовые трубчатые  аэраторы фирмы «Экополимер» [Приложение 3].

Элемент аэрационной системы  мелкопузырчатый трубчатый аэратор  Аква-Про «Экополимер» имеет следующие  технические параметры:

Длина аэратора L = 975 мм

Полезная длина L_полез = 870 мм

Внешний диаметр аэрационной  трубы d_внеш = 100 мм

Внутренний диаметр d_внутр = 90 мм

Оптимальная нагрузка воздуха  q_air = 12-15 м³/ч*м

Потери давления в аэраторе Н_air = 1,8 – 3,0 м

Общая длина аэраторов:        

 м.

Количество  аэраторов:

 шт.

В аэротенках-вытеснителях рекомендуется устанавливать в  первой половине 67% аэраторов, а во второй – 33%.

Потери  напора в воздушных линиях:

Н_l – потери по длине = 0,1 м;

Н_loc – местные потери = 0,1 м;

Н_air – потери давления в аэраторе = 2 м.

Имеющаяся на станции очистки  сточных вод воздуходувная станция  производительностью 40000 м³/ч обеспечивает необходимый расход воздуха.

Проверка  аэротенка-вытеснителя на пропуск  расчетного расхода сточных вод.

Лист

9

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Содержание БПК в исходной воде L_en = 280 мг/л. С учетом снижения БПК при первичном отстаивании L_en = L_en * 0.75 = 210 мг/л.

L_en = 12.3 мг/л.

Доза активного ила  а_i = 4 г/л.

Показатель рециркуляции R_i = 0,5.

Определим дозу активного ила в регенераторе:

        г/л

Удельная  скорость окисления

,

= 85 мг/г*ч – максимальная скорость  окисления, принимаем по таб. 40 СНиП;

Со = 6,8 мг/л – концентрация растворенного кислорода;

K_L = 33 мг БПК/л – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ;

К_о = 0,625 мг О₂/л – константа, характеризующая влияние кислорода;

= 0,07 л/г – коэффициент ингибирования  продуктами распада активного  ила.

 

Период  окисления органических загрязняющих веществ.

 ч

S – зольность ила, принимается по табл.40 СНиП.

Период  обработки воды в аэротенке.

- БПК_полн смеси сточных вод и возвратного ила, мг/л:

 

Лист

10

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Период  обработки воды в регенераторе.    

t_r = t_o – t_at = 3,86 – 1,34 = 2,52 ч

Вместимость аэротенка.  

W_at = t_at · (1+ R_i) · q_w = 1,34 · (1+0,5) · 2809.92 = 5642 м³

q_w – расчетный расход сточных вод, q_w = 2809.92 м³/ч.

Вместимость регенератора.   

W_r = t_r · R_i · q_w = 2,52 · 0,5 · 2809.92 = 3548 м³

Общая вместимость системы «аэротенк-регенератор».

W_atr = W_at + W_r = 5642 + 3548 = 9190 м³

Показатель  регенерации.

P_reg = W_r / W_atr · 100% = 3548 / 5642 · 100% = 40 %

Средняя доза ила в системе.

 

Объем типового аэротенка

 м³

Окислительная мощность.

 мг/(г*сут).

Иловый  индекс.

– принимаем в зависимости от окислительной мощности по табл.41 СНиП.

 

Необходимый объем аэротенка  W_atr = 9190 м³

Объем типового аэротенка  W_atr^тип = 9980 м³

W_atr < W_atr^тип, следовательно доза ила подходит и биологическая очистка будет выполняться в должном объеме.

 

 

Лист

11

  ФГБОУ ВПО МГСУ - 270112.02 - 5.1 - КП - 9 ПЗ

Библиографический список:

1. Воловник Г.И., Терехов Л.Д. Реконструкция систем водоснабжения и водоотведения населенных мест: учебное пособие. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2003. – 113 с.
2. Воронов Ю.В., Саломеев В.П. Гогина Е.С. Методологические основы реконструкции водоотводящих систем и сооружений: монография. М.: МГСУ, 2012
3. Под общ. ред. В.Н. Самохина. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. 2-е изд. М.: Стройиздат 1981. – 639 с.
4. Саломеев В.П. Реконструкция инженерных систем и сооружений водоотведения. М.: АСВ, 2009
5. СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения»