Разработка и обоснование технологической схемы городских канализационных очистных сооружений

     Суточный расход раствора гипохлорита натрия при концентрации в нем активного хлора  К= 12 г/дм3 составит по формуле (4.8.7):

  (м3).                                                                                                                   (4.8.7)

     Предусматриваем 4 секции резервуаров площадью 32 м при толщине слоя раствора 1,4 м.

     Смешение хлорной воды со сточной должно происходить в течение 1-2 мин. Для смешения сточной воды и хлора могут применяться смесители любого типа. При расходах сточных вод до 1400 м3/сут используются ершовые смесители. При больших расходах применяются дырчатые смесители, водоизмерительные лотки, перепадные колодцы, смесители, в которых перемешивание осуществляется сжатым воздухом, распределяемым через дырчатые трубы. К основным недостаткам дырчатых смесителей следует отнести невозможность применения для очистки воды твердых коагулятов и низкая эффективность перемешивания реагентов посредством самотека жидкости, особенно при больших скоростях и объемах подачи воды, поэтому выбираем смеситель типа лоток Паршаля.

     Лоток Паршаля состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. Боковые стенки горловины строго вертикальны, а дно имеет уклон в сторону движения воды. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе возникает гидравлический прыжок, в котором происходит интенсивное перемешивание хлорной воды со сточной. В качестве смесителя принимаем водомерный лоток пропускной способностью 1160 - 3720 м3/с  (ширина горловины b = 1,5 м). Высота слоя воды НА перед лотком до начала кривой спада может быть определена по формуле (4.8.8):

   (м).                                                                                                      (4.8.8)

     Подбираем размеры подводящего и отводящего лотков таким образом, чтобы

.

     Подводящий  лоток: B = 1200 мм; H = 1,00 м; i = 0,002; V= 1,16 м/с.

     Отводящий лоток: B'=1200 мм; H' = 0,80 м; i’ = 0,005; V'=2,14 м/с.

     Таким образом, отношение подводящего и отводящего лотка имеет вид:

     Длина участка до створа полного перемешивания определяется по формуле Терновцева:

  (м).                                                    (4.8.9)

     Длина отводящего лотка до створа полного перемешивания по формуле (4.8.10):

  (м).                                            (4.8.10)

     Потери напора в смесителе определяем по формуле (4.8.11):

  (м).                                                                                           (4.8.11)

1- подводящий лоток; 2- переход; 3- подводящий раструб; 4- горловина; 5- отводящий раструб; 6- отводящий  лоток; 7- створ полного перемешивания; 8- подача хлорной воды

Рисунок 4.8.1 Схема смесителя типа лоток Паршаля

 

     4.9 Расчет контактного резервуара

     Контактные  резервуары предназначены для  обеспечения контакта хлора со  сточной водой в течение 30 мин  при максимальном ее притоке. Эти резервуары проектируются как первичные отстойники без скребков. Вертикальные отстойники используются на малых станциях. Применение радиальных ограничено из-за трудностей, связанных с удалением осадка (контактные резервуары нельзя оборудовать илоскребами, так как в присутствии хлора они подвергаются коррозии). Применяется также конструкция горизонтальных контактных резервуаров, разработанная ЦНИИЭП инженерного оборудования.

     В лотках ребристого днища такого резервуара размещаются трубопроводы для технической воды, а посередине днища в каждой секции расположены трубчатые перфорированные аэраторы. В резервуарах может осуществляться непрерывная продувка воды воздухом для насыщения ее кислородом и предотвращения выпадения взвеси.

     При работе контактных резервуаров без продувки воздухом выпавший осадок удаляется периодически (1 раз в 5 - 7 дней). При этом секция отключается и опорожняется, осевший осадок смывается в приямок и удаляется в хозяйственно-фекальную канализацию станции. Расход технической воды на смыв осадка – 10 - 15 дм3/с на одну секцию при продолжительности смыва 5-10 мин, необходимый напор – 10 - 15 м.

     Объем контактных резервуаров по формуле (4.9.1):

(м3).                                                                                                   (4.9.1)

     Используем типовой проект 902-3-22 горизонтально контактного резервуара с шириной 6м с 4 секциями, пропускная способность составляет 4832 .

     Длину секции определяем по формуле (4.9.2):

  (м).                                                                                   (4.9.2)

     Расход воздуха на продувку сточной воды по формуле (4.9.3):

(м3/ч).                                                                                                     (4.9.3)

     Объем осадка, выпадающего в контактных резервуарах за сутки по формуле (4.9.4):

  (м3).                                                                                               (4.9.4)

     Влажность осадка - 96%. Обезвоживание его предусматривается без предварительного сбраживания.

1- трубопровод технической  воды; 2- трубопровод сжатого воздуха; 3- трубопровод опорожнения

Рисунок 4.9.1 Схема контактного горизонтального резервуара

 

     4.10 Расчет выпуска сточных вод в водоем

     Для сброса очищенных сточных вод в водоемы применяются береговые и русловые выпуски. Береговые выпуски имеют меньшую стоимость, однако в начальном створе не обеспечивают необходимого смешения потоков, и, следовательно, могут применяться только для спускания сточных вод с концентрацией загрязнений, не влияющей на санитарное состояние водоемов. Рассеивающие русловые выпуски обеспечивают наиболее полное смешение сточной воды с водой водоема.

     Конструкция выпуска позволяет приблизить створ выровненных концентраций загрязнений к створу самого выпуска.

     Выпуск представляет собой стальную дырчатую трубу 1 постоянного сечения с приваренной к ней по всей длине металлической обоймой 2, заполненной крупным гравием или щебнем 3. Обойма состоит из продольных стальных листов 4, горизонтального решетчатого дна 5, верхней металлической крышки 6 и поперечных стенок 8. Ширина обоймы в зависимости от диаметра трубы равна 150- 400 мм; высота h= h1+ h2, где h1= 150—200 мм, h2 = 400 - 600 мм. Площадь щелевидных отверстий решетчатого дна обоймы должна составлять 40 - 50 % его площади. Верхняя крышка обоймы имеет круглые отверстия, которые расположены в шахматном порядке. Диаметр  отверстий dотв = 20-25 мм; расстояния между отверстиями- (6-8) dотв; между рядами- (4-5) dотв. Скорость течения сточной воды сквозь отверстия V = 2-2,5 м/с. Поперечные стенки обоймы 8 располагаются на расстоянии 1,5-1,75 м. Засыпка обоймы производится гравием d= 16-32 мм. Отверстия 7 в шелыге трубы 1 устраиваются в виде щелей шириной tщ=25-40 мм, длиной lщ= 1 - 1,5 м с промежутками между ними 150-200 мм.

     Длина рабочей части выпуска по формуле (4.10.1):

  (м)                                                                                      (4.10.1)

     При сбросе сточных вод в мощные водотоки, для которых длина выпуска значительно меньше bэ, желательно увеличить длину выпуска на 10—20 %. Независимо от длины рабочей части выпуск рекомендуется располагать симметрично по отношению к динамической оси потока. Диаметр трубы выпуска подбираем по среднему секундному расходу сточных вод qcр при скорости в начале трубы V= 1 - 1,6 м/с. При этом минимальная скорость рекомендуется для труб d = 300 мм, максимальная—для труб d= 1400 мм.

     Диаметр трубы  выпуска рассчитывается по формуле (4.10.2):

  (м)                                                                                                    (4.10.2)

     Для сохранения постоянного напора по всей длине выпуска его длина должна быть равна критической длине LKp, при которой потери полностью компенсируются восстановлением напора за счет уменьшения скоростей при раздаче расхода по пути движения воды.

     Критическая длина дырчатой трубы по формуле (4.10.3):

  (м).                                                                                                      (4.10.3)

     При LKp>L потери напора в трубопроводе на трение меньше восстанавливаемого скоростного напора, поэтому давление в конце его больше, чем в начале, при LKp<L потери напора па трение превышают восстанавливаемый скоростной напор и давление в конце трубопровода меньше, чем в начале. В нашем случае LKp>L.

     Необходимый полный напор для работы выпуска, т. е. превышение уровня воды в береговом колодце над уровнем воды в реке, равен по формуле (4.10.4):

  (м).                      (4.10.4)

1- дырчатая труба с  обоймой; 2- крупный гравий; 3- щебень; 4- продольные стальные листы; 5- горизонтальное  решетчатое дно; 6- верхняя металлическая  крышка; 7,8 - поперечные и продольные  стенки;

Рисунок 4.10.1 Схема выпуска сточных вод конструкции Иванова К.В

 

 

Заключение

В ходе данной работы была разработана технологическая схема городских канализационных очистных сооружений. Данная схема была предложена с учетом эквивалентного и приведенного числа жителей региона, города Санкт-Петербурга, а также концентрации загрязнений сточных вод, поступающих на КОС после бытового и промышленного использования. В данной работе одним из основных условий было разработка раздельной системы канализации. Так в состав КОС были включены решетки, аэрируемые песколовки, эффект работы таких песколовок высок, зольность осадка составляет 90—95 %. Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, предусмотрены площадки с ограждающими валиками, располагаемые вблизи песколовок. В состав также входят  радиальные отстойники  с  вращающимся  сборно-распределительным  устройством (УВР), позволяющие отстаивать воду практически в статических условиях,  при  этом  пропускная  способность  радиального  отстойника повышается приблизительно на 40 %, аэротенки-вытеснители с регенерацией активного ила, вторичные радиальные отстойники. Обеззараживание сточных вод проводилось при помощи дезинфекции гипохлоритом натрия, что является более безопасным способом, так как в отличии от жидкого хлора не образует  в воде хлорорганических соединений (ХОС), также был выбран смеситель типа лоток Паршаля, так как его эффективность в сравнении с дырчатым более ощутима, основным недостаткам дырчатых смесителей следует отнести невозможность применения для очистки воды твердых коагулятов и низкая эффективность перемешивания реагентов посредством самотека жидкости, особенно при больших скоростях и объемах подачи воды. Также был выбран горизонтальный  контактный резервуар, состоящий из 4 секции, длиной 6м и рассчитаны параметры выпуска сточных вод в водоем конструкции Иванова К.В, необходимый полный напор для работы выпуска. Итогом стала разработка схемы канализационных очистных сооружений, расположенная на территории 12 га, представленная в Приложении А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников

1 СНиП 2.04.03–84 Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 110 с.

2 Лапицкая М.П., Очистка сточных вод. Примеры расчетов : учеб. пособие для вузов / М.П. Лапицкая, Л.И. Зуева, Н.М. Балаескул, Л.В. Кулешова. – Мн.: Выш. школа, 1983. – 255с.

3 Ласков, Ю. М. Примеры расчетов канализационных сооружений : учеб. пособие для вузов / Ю. М. Ласков, Ю. В. Воронов, В. И. Калицун. – М.: Стройиздат, 1987. – 255 с.

4 Очистка сточных вод (примеры расчетов) : учеб. пособие для вузов. – Мн.: Выш. школа, 1983. – 255 с.

5 Очистка производственных сточных  вод : учеб. пособие для вузов / под ред. С. В. Яковлева. – М.: Стройиздат, 1985. – 335 с.

6 Яковлев, С. В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб. для вузов / С. В. Яковлев, Ю. В. Воронов. – М. : АСВ, 2004. – 704 с.

7 Гудков, А. Г. Механическая очистка сточных вод / А. Г. Гудков. – Вологда: ВоГТУ, 2003. – 152 с.

8 Справочник проектировщика. Канализация  населенных мест и промышленных  предприятий / Н. И. Лихачев [и др.] ; под  общ. ред. В. Н. Самохина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1981. – 639 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение А 
Схема канализационных очистных сооружений

1— решетки типа МГ12Т; 2 — аэрируемая  песколовка с 2 отделениями; 3 — две карты песковых площадок; 4- бункер; 5- радиальные отстойники с вращательным  сборно-распределительным устройством ; 6 – аэротенк- вытеснитель с регенерацией активного ила из 8 секций; 7- вторичные радиальные отстойники; 8- участок обеззараживания из 5 секций; 9- смеситель типа лоток Паршаля; 10- контактный резервуар; 11- выпуск сточных вод в водоем

Рисунок 1. Схема КОС