Биологическая очистка сточных вод

a_t – требуемая концентрация в осветленной воде, не менее 10 мг/л;

K_ss – коэффициент использования объема зоны отстаивания, равный 0,4;

I_i – иловый индекс, равный 80 см³/г [7].

 

 

2. Принимаем 4 отстойника, n = 4.
3. Определяется площадь одного отделения отстойника:

 

4. Определяется диаметр отстойника:

 

, принимаем 9 м.

 

5. Определяется общая высота отстойника:

 

 

Где Н₁ – высота борта над слоем воды, равная 0,4м;

Н₂ – высота нейтрального слоя, равная 0,3 м;

Н₃ – высота слоя ила, равная 0,3 м.

 

 

6. Находится количество осадка, выделяемого при отстаивании:

 

 

Где р_mud – влажность активного ила, равная 99,5%;

γ_mud – плотность активного ила, равная 1 г/см³.

 

.

 

Вывод: Для отделения  сточной воды и активного ила принимаем 4 вторичных радиальных отстойника с диаметром отстойника = 9м, высотой = 4 м и количеством секций = 3.

 

4.6 Доочистка на механических фильтрах

 

Доочистку очищенных  стоков проводим на фильтрах с плавающей  загрузкой. Эффект очистки взвешенных веществ 50%, по БПК – 70%.

 

Исходные данные:

Суточный расход стоков Q = 6000м³/сут;

Максимальный часовой  приток q_w = 360м³/ч;

БПК_полн в поступающей сточной воде L_en = 15 мг/л;

БПК_полн в очищенной сточной воде L_ex = 3 мг/л;

Концентрация взвешенных веществ в поступающей воде C_en = 10 мг/л;

Концентрация взвешенных веществ в очищенной воде C_ex = 5 мг/л.

1. Определяется расчетный расход сточных вод, подаваемой на фильтры [7]:

 

 

2. Принимается продолжительность фильтро – цикла Т_ф равная 12 ч. Определяется количество промывок каждого фильтра за сутки:

 

 

3. Рассчитывается общая площадь фильтров:

 

 

Где ν _ф – скорость фильтрования при нормальном режиме, равная 8 м/ч.

 

 

4. Определяется число секций фильтров N и площадь одной секции фильтра F₁:

 

 

5. Принимается количество секций фильтров, находящихся в ремонте 

N_p = 2. Рассчитывается скорость фильтрования воды при форсированном режиме работы:

 

 

Скорость фильтрования не должна отличаться от табличного значения более чем на 15 %.

 

Δ = 100(9,2 - 8)/8 = 15% - вполне допустимо.

 

Вывод: Для очистки  стоков используем фильтр с плавающей  загрузкой, что позволяет повысить скорость фильтрования, уменьшить продолжительность  фильтрования и сократить затраты  на очистку. Количество секций фильтров = 15 и площадь всех секций = 918 м².

Для обеззараживания  сточных вод используем бактерицидную  установку УДВ – 6/6 с длиной лучей 220 – 260 нм, что губительно влияет на бактерии.

 

4.7 Расчет аэробного стабилизатора

 

Три вида отбросов: измельченные отходы, взвешенные частицы и избыточный активный ил поступают на аэробный стабилизатор, где происходит минерализация и обезвоживание осадков. После чего отходы поступают на иловые площадки для хранения.

1. Определяется количество сырого осадка:

Количество осадка с  первичных отстойников:

 

 

Определяем среднесуточное количество сырого осадка по сухому веществу:

 

 

2. Определяем количество избыточного активного ила:

Прирост ила определяется по формуле:

 

 

3. Определяем количество ила по сухому веществу:

 

 

4. Определяем количество ила влажностью 99,6%:

 

 

5. Общее количество сырого осадка и избыточного активного ила, поступающего в аэробный стабилизатор, составляет:

 

6. Объем аэробного стабилизатора составляет:

 

 

Аэробный стабилизатор, имеющий длину 6 м при производительности 6 тыс. м³/сутки должен быть увеличен по емкости путем включения вставки 3 м. Таким образом, общая длина аэробного стабилизатора составят: 6+3=9м.

7. Определяем количество смеси сырого осадка и избыточного активного ила, уплотненного в аэробном стабилизаторе до влажности 98%, исходя из общего количества смеси по сухому веществу:

 

 

4.8 Расчет и подбор вспомогательного оборудования

 

Расчет насоса

Подбираем насос для  перекачивания жидкости при 20 градусах из открытой емкости в аппарат, работающий под атмосферным давлением. Расход воды 0,1 м³/с. Геометрическая высота подъема воды 12,5 м. Длина трубопровода по линии всасывания 10 м на линии нагнетании 15 м. На линии нагнетания имеется 4 отвода по углом 90 градусов с радиусом поворота равным 6 диаметрам трубы и 2 нормальных вентиля. На всасывающем участке трубопровода установлено 2 прямоточных вентиля. Имеется 4 отвода под углом 90 градусов с радиусом поворота равным 6 диаметрам трубы.

1. Выбор трубопровода

Для всасывающего и нагнетательного  трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 м/с: .

Тогда диаметр входного трубопровода (условный проход фланцев) в аэратор для воды равен:

 

;

 

Принимаем .

Трубопровод стальной, коррозия незначительна.

2. Определение потерь  на трение и местные сопротивления 

Находим критерий Рейнольдса:

 

; .

 

Критерий Рейнольдса:

 

;

.

 

Т.е. режим турбулентный. Абсолютную шероховатость трубопровода принимаем: .

Относительная шероховатость  труб:

 

;

 

Далее получим:

 

; ;

 

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет коэффициента трения λ следует  проводить по формуле:

 

;

.

 

Определим сумму коэффициентов  местных сопротивлений отдельно для всасывающей и нагнетательной линий.

Для всасывающей линии:

• вход в трубу (принимаем с острыми краями): ;
• прямоточные вентили: для d = 250 м, ;
• отводы: .

Сумма коэффициентов  местных сопротивлений во всасывающей  линии:

 

.

 

Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:

 

;

.

 

Для нагнетательной линии:

• отводы под углом 90^о: ;
• нормальные вентили: для d = 0,25 м, ;
• выход из трубы: .

Сумма коэффициентов  местных сопротивлений в нагнетательной линии:

 

.

 

Потерянный напор в  нагнетательной линии находим по формуле:

 

;

.

 

Общие потери напора:

 

;

.

 

3. Выбор насоса.

Находим напор насоса:

 

,

 

Где – давление в аппарате из которого перекачивается вода, ;

 – давление в аппарате, в  который перекачивается вода,

 

 

 

Выбираем центробежный насос марки Х500/25 со следующими техническими характеристиками: высота столба жидкости Н = 19м; оптимальная нагрузка Q = 0,15 м³/с; скорость вращения n = 960 об/мин; КПД_ном = 0,8; электродвигатель: АО 2-91-6, номинальной мощностью 55кВт, КПД_дв = 0,92.

Расчет допустимой длины  пролета трубопровода

1. Расчетная толщина стенки:

 

,

 

где Р – внутреннее давление, МПа;

D – наружный диаметр трубы, мм;

S_оп – толщина стенки, мм;

φ - коэффициент прочности элемента, φ = 1 ;

At – температурный коэффициент прочности материала, At = 1;

σ_од – допускаемое напряжение при расчетной температуре, σ_од = 147 МПа.

 

.

 

2. Расчет длины пролета трубопровода:

 

 

где q – значение нагрузки для рабочих условий, q = 1,1.

 

 

Таким образом, допустимая длина пролета одного из трубопроводов  для подачи воздуха составляет 5,96 м.

В результате проведения расчетов технологических сооружений разработан основной аппарат биологической  очистки сточных вод поселка  городского типа аэротенк-вытеснитель  с регенератором, чертеж которого представлен  в Приложении.

 

5. Технико–экономическая часть

 

В данной работе, разрабатывается  проект биологических очистных сооружений для поселков городского типа производительностью 6000 м³/сут.

В ходе проектирования выполнен расчет основных технологических параметров процесса очистки. На основании технологического расчета определены размеры и конструкция аппаратов, подобрано аэрационное и насосное оборудование. В данном разделе дипломного проекта выполнен расчет производственной мощности очистных сооружений, инвестиционных затрат на их строительство и годовых эксплуатационных затрат, а также дана оценка экономической и экологической целесообразности.

 

5.1 Расчет производственной мощности

 

Производственная мощность очистных сооружений (М) определяется по основному технологическому оборудованию (аэротенку) и рассчитывается по формуле:

 

,

 

Где Q – производительность аэротенка по поступающей сточной воде (Q = 6000 м³/сут);

Т_эф – эффективное время работы оборудования, дни.

Очистные сооружения работают непрерывно в течение календарного года, поэтому Т_эф = 365 дней.

 

М = 6000*365 = 2190000 м³ в год.

 

В процессе очистки сточной  воды образуются:

- твердые бытовые  отходы, задержанные решетками блока  механической очистки (отходы 4 класса  опасности);

- песок и минеральные  частицы, крупностью до 2 мм, уловленные  песколовкой (отходы 4 класса опасности);

- избыточный активный  ил (отходы 4 класса опасности).

Количество ежегодно образующихся отходов (m) определяем по формуле:

 

 

где ρ – плотность  отходов, г/см³;

V – суточный объем образующихся отходов, л/сут (расчет выполнен в разделе «Материальный баланс»).

 

Твердые бытовые отходы от решеток образуются в количестве 720 л/сутки. Плотность отходов составляет 0,75 г/см³, влажность W = 60%.

 

 

Песок на песколовках  улавливается в количестве 660 л/сутки. Плотность песка составляет 1,8 г/см³, влажность W = 60%.

 

 

Периодически твердые  отходы и песок из песколовок вывозятся  на полигон твердых бытовых отходов.

Избыточный активный ил улавливается в количестве 4308 л/сутки. Плотность ила 1 г/см³.

 

Минерализованный и  обезвоженный ил вывозится в мешках на специально отведенные площадки.

 

Таблица 5.1. Количество образующихся отходов

Отходы	Суточное количество, л/сут	Годовое количество отходов
		м3/год	т/год
Твердые бытовые отходы, снимаемые  с решеток W = 60%, ρ = 0,75г/см3	720,00	262,8	197,00
Песок, улавливаемый песколовками W = 60%, ρ = 1,8 г/см3	660,00	240,9	433,62
Избыточный ил ρ = 1 г/см3	4308,00	1572,42	1572,42