Технология очистки сточной воды

 

2) Определение необходимой степени очистки сточных вод

По взвешенным веществам:

C^в/в≤ C_р^в/в+Р(1+γQ/q)         (11)

где C_р^в/в – концентрация взвешенных веществ в водоеме до выпуска в него сточных вод, 14 мг/дм³;

Р – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после выпуска сточных вод:

Р=0,25 – для водоемов первой категории

Р=0,75 – для водоемов второй категории (в том числе культурно-бытового водопользования).

C^в/в≤14+0,75(1+0,9992·3,1/0,208)=25,9 мг/дм³.

По БПК:

L_пр^БПК≤( γQ/(q·10^-Кt)( L_пр.доп - L_р10^-Кt)+ L_пр.доп/10^-Кt        (12)

где L_р – БПК_полн речной воды до места выпуска сточных вод, 4,6 мг/дм³;

L_пр.доп - БПК_полн смеси речной воды и сточных вод в речном створе:

1) L_пр.доп=3 – для водоемов первой категории,

2) L_пр.доп=6 – для водоемов второй категории;

t – продолжительность перемешивания воды от места выпуска сточных вод до расчетного пункта, в сутках – определяется по формуле 13:

t=L/V_ср·86400      (13)

t=5000/0,45·86400=0,13сут

К – константа скорости потребления кислорода, определяется по формуле 14:

К=К₂₀·1,047^tр^-t20=0,1·1,047 ^tр^-20           (14)

где tр – среднемесячная температура водоема самого жаркого месяца, 25^оС.

К=0,126;    L_пр^БПК≤30,43 мг/дм³.

По растворенному  кислороду:

Lo₂=

(O_2р+ L_р·0,4 – O_{2пр.доп.}) – O_{2пр.доп.}/0,4,        (15)

где O_2р- содержание растворенного кислорода до места выпуска, 7,45 мг/дм³;

O_{2пр.доп.} – наименьшая концентрация растворенного кислорода, которая должна сохраняться в водоеме:

1) O_2пр.доп=4 мг/дм³ – для хозяйственно-бытового водопользования,

2) O_2пр.доп=6 мг/дм³ – для рыбохозяйственного водопользования;

0,4 – коэффициент пересчета БПК.

Lo₂=49,84 мг/дм³.

Необходимая степень  очистки по взвешенным веществам должна достигать 15 мг/дм³, по БПК – 15-20 мг/дм³. В данном случае сброс сточных вод в водоем можно производить без доочистки.

 

 

 

 

6. Технологическая схема очистки сточных вод

Сточная вода поступает  на очистные сооружения под напором. По ним она перемещается в открытых лотках самотеком. Для обеспечения  самотечности движения сточных вод располагаю приемную камеру 1 на самой высокой отметке площадки очистных сооружений. Из приемной камеры сточная вода поступает на решетки-дробилки 2 РД-600 (2рабочие, 1 резервная), грубодисперсные примеси измельчаются и транспортируются в канал перед решеткой. Прозоры решеток не более 16мм. Отбросы, измельчаемые решетками, в основном органического происхождения – это бумага, волокна, кости, кухонные отбросы, дерево (щепа) и т.д.

Сточная вода, прошедшая  решетки, поступает в горизонтальные песколовки с горизонтальным проходом воды 3. Принимаем 2 шт. (В=0,95м, H=0,64м,L=17,3м), при этом ее скорость снижается до 0,3м/с. За счет снижения скорости тяжелые частицы (песок, шлак, кирпич), выпадают в осадок, который забирается из сооружений и направляется на песковые площадки 12 для подсушивания. Вода, отделенная от песка, перекачивается в канал перед песколовкой.

Вода, прошедшая песколовки, поступает в первичные горизонтальные отстойники 4 (30х9х3,15), где из нее удаляются взвешенные вещества .

Концентрация взвешенных на выходе из отстойника не превышает 150 мг/дм³ (C^в/в _см =295,83 мг/дм³).

Эффект осветления Э= 49,38%. 

Осадок первичных отстойников  является эпидемиологически опасным, так как порядка 95-98% всех находящихся  в сточной воде микроорганизмов  задерживаются в первичных отстойниках. Такой осадок быстро загнивает, выделяя зловонный запах, плохо обезвоживаются и поэтому невозможно его открытое хранение. Влажность такого осадка В=93%.  Забранный из первичных отстойников, он направляется в аэробный стабилизатор 11. Вода, прошедшая первичные отстойники, поступает в сооружения биологической очистки.

 Базируется биологическая  очистка на жизнедеятельности  микроорганизмов-минерализаторов.  Биологическая очистка сточных вод предназначается для удаления из воды нерастворимых коллоидных и органических загрязнений. Её цель – изъять органическое вещество и снизить БПК стока (в зависимости) от глубины очистки до 15-20 при полной биологической.  При  БПК 15-20 мгО₂/ дм³  ХПК очищенных сточных вод в пределах 50-60 мгО₂/дм³.

Для биологической очистки стоков применяю аэротенк- вытеснитель, который имеет 2секции (по 4 коридора ). Размеры коридоров: L*В*H=21*6*4,4м

Время регенерации t_r=4,15 ч; общее время окисления to=6,14ч, концентрация ила в аэротенке а_i=2 г/л, концентрация ила в регенераторе а_r=5,33г/л, коэффициент рециркуляции ила в аэротенке R_i=0,3.

После аэротенка сточная  вода поступает во вторичный отстойник, предназначенный для отделения от сточной воды активного ила. Ил представлен микроорганизмами, преимущественно сапрофитами. 

Данный осадок имеет  высокую влажность – 99 - 99,6%,  поэтому  перед обработкой должен быть обезвожен в илоуплотнителях. После обезвоживания осадок, как правило, смешивают с осадком из первичных отстойников и направляют на стабилизацию.

Перед сбросом в водоем производится дезинфекция сточных вод. Цель дезинфекции - уничтожение патогенных микроорганизмов, содержащихся в сточной воде. Обеззараживание сточных вод производится бактерицидными ультрафиолетовыми лампами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчет решеток-дробилок

Решетки предназначены  для изъятия из сточной воды крупных  примесей (отбросы, очистки). Если крупные загрязнения не изъять на этапе механической очистки, то они будут мешать дальнейшему процессу очистки сточных вод. В данном проекте применим решетки-дробилки. Ширина прозоров решетки не должна быть больше 16 мм. Решетки рассчитываются на пропуск максимально секундного или максимально часового расхода. Количество решеток принимается в зависимости от производительности станции. Скорость прохождения сточной воды через решетку от 0,8 до 1,2 м/с, определяется по формуле 16:

V=Qмакс.сек/(In),     (16)

где Qмакс.сек – максимально секундный расход, 0,363 м³/сек;

I – суммарная площадь отверстий в решетке;

n – количество решеток.

Подбираем решетку-дробилку по максимально часовому расходу 1306 м³/ч – РД-600, с шириной щелевых отверстий 10 мм, Суммарная площадь отверстий 4550 см².

V=0,8 при 1 решетки.

Принимаем 1 решетку рабочую, 1 резервную.

 

8. Расчет песколовок

Песколовки применяются  для изъятия из сточной воды песка и минеральных примесей. Основной характеристикой работы песколовки служит зольность улавливаемого песка, т.е. содержание минеральной части в песке.

Выбор песколовки зависит  от производительности станции, от состав сточных вод. Расчет песколовки ведется на максимально секундный расход. Допустимая скорость 0,3 м/сек. Время пребывания – от 30 до 60 секунд.

Примем в проекте горизонтальную песколовку с отношением сторон b/h=1,5. Площадь определяется по формуле 17:

 

f=bh,          (17)

где b – ширина песколовки;

h – глубина песколовки;

по формуле 18 исходя из отношения сторон b/h=1,5:

f=1,5h²              (18)

или по формуле 19:

f=Q_{макс.сек.}/(nV),          (19)

где Q_{макс.сек.} - максимально секундный расход, 0,363 м³/сек;

n – количество песколовок;

V – допустимая скорость в песколовке.

Всегда принимаем не менее 2 рабочих песколовок.

По формуле 19 f=0,605м², из формулы 18 h=0,635м, из отношения сторон b=0,952м.

Длина песколовки вычисляется  по формуле 20:

Ls=1000HsKsVs/U₀,           (20)

где Hs – расчетная глубина песколовки, 0,635м;

Ks – коэффициент, учитывающий влияние турбулентных и неравномерно распределенных скоростей по ширине и глубине песколовки, определяется в зависимости от типа песколовки по СНиП 2.04.03-85 таблица 27 -  1,7;

Vs – скорость при максимальном расходе - 0,3 м/сек;

U₀ – гидравлическая крупность песка, по СНиП 2.04.03-85 таблица 27 – 18,7 мм/сек.

Ls=17,3 м.

Количество  песка улавливаемого в песколовке определяется по формуле 21:

Q_ss=a_sN_пр^в/в/1000,      (21)

где a_s – норма песка, задерживаемого в песколовке от 1 жителя –

по  СНиП 2.04.03-85 таблица 28 -  0,02л/сут;

N_пр^в/в=N+Nэкв, где N=75000 человек, Nэкв=С_пр^в/вQ_пр/65

N_пр^в/в=81923 чел.

Q_ss=1,64 м³/сут.

 

9. Расчет песковых  площадок

Нагрузка на песковую площадку q_s=3 м³/м²год. Площадь песковой площадки определяется как:

F= Q_ss·365/ q_s          (22)

F=1,64·365/ 3=200 м². Принимаем 2 песковые карты по 100 м².

Объем пескопульпы удаляемой  из песколовки рассчитывается следующим образом: на 1 м³ песка – 20 м³ воды. Q_воды=20 Q_ss=32,77 м³/сут;

q=Q_воды + Q_ss=32,77+1,64=34,41 м³/сут. В случае при 2 песколовках, в каждой q/2=17,2 м³/сут. Пескопульпу из песколовки откачивают гидроэлеватором. Размеры сопла – 30 мм, горловины – 50 мм.

 

10. Расчет первичных  отстойников

Первичные отстойники предназначены для улавливания из сточной волы нерастворимых примесей. Тип отстойника выбирается с учетом производительности станции. Принимаем горизонтальный отстойник. В горизонтальном отстойнике вода движется от одной торцевой стенки к другой. Типовые размеры – 24х6х3,15 и 30х9х3,15. На выходе из отстойника концентрация взвешенных веществ не должна превышать 150 мг/дм³.

Эффект осветления опрделяют:

Э=(С_вх-С_вых)/С_вх                     (23)

Э=(295,83-150)/295,83=0,49 или 49%.

По эффекту осветления находим время оседания по СНиП 2.04.03-85 таблица 30 - t_set=1800сек.

Расчетное значение гидравлической крупности необходимо определять по формуле:

U₀=

                  (24)

где Hset – рабочая глубина отстойника – 3,15м;

Кset – коэффициент использования объема отстойника – 0,5;

t_set - время оседания – 1800сек;

α – коэффициент учитывающий  вязкость воды в зависимости от температуры – 1,01.

h – глубина слоя воды - 0,5м.

n – коэффициент агломерации принимаемый в зависимости от количества взвешенных веществ в сточной воде – 0,22.

U₀=0,673мм/сек.

Отстойников принимаем  не менее 2, оба рабочие.

 

Определение производительности отстойников.

Производительность одного отстойника:

q_set=3,6·L_set·B_set·K_set·( U₀ – U_ts)           (25)

1) Для отстойников типового размера 24х6х3,15

q_set=3,6·24·6·0,5·(0,673-0)=174м³/ч

2) Для отстойников типового размера 30х9х3,15

q_set=3,6·30·9·0,5·(0,673-0)=327 м³/ч

В зависимости от производительности подбираем количество отстойников:

n=Q_{макс.час.}/q_set              (26)

n₁=1306,25/174=7,5

n₂=1306,25/327=3,9

Принимаем 4 отстойника типового размера 30х9х3,15. Пересчитываем концентрацию на входе 296,33 мг/дм³. Разница числовых значений 0,17%. Эффект осветления остается прежним.

Количество осадка, образовавшегося  в отстойнике, находим по формуле:

Q_mud=С_вх·Э·Q_св·К/10⁶             (27)

где К=1,2.

Q_mud=3,15 т/сут.

Влажность W осадка из первичных отстойников 93-95%.

Объем осадка определяем для влажности 93% и 95%, выбираем наименьший:

V_mud= (Q_mud100%)/(100%-W)               (28)

V_mud=45 м³/сут при W=93%.

V_mud=63 м³/сут при W=95%.

Принимаем объем равный 45 м³/сут при W=93%.

 

11. Расчет аэротенка

Аэротенк - это сооружение искусственной биологической, которые основаны на работе микроорганизмов активного ила. Для жизнедеятельности бактерий, которые играют основополагающую роль в очистке, постоянно требуется кислород и питательные вещества.

В очистной станции запроектирован аэротенк-вытеснитель с возможной концентраций по БПК на  входе до 500 мг/дм³. Фактическая концентрация по БПК на входе в аэротенк – Len=200 мг/дм³, т.к. Len>150 мг/дм³ необходимо устройство регенератора. На выходе концентрация по БПК Leх=15 мг/дм³.

Для нормального протекания процесса очистки концентрация кислорода должна быть не менее 2 мг/дм³. Концентрацию ила принимаем 2 г/дм³. Коэффициент рециркуляции R_i – 0,3.

Определяем концентрацию ила в регенерации: