Пример расчета необходимой степени очистки и выбор состава очистных сооружений

Методы, применяемые для очистки  производственных и бытовых сточных  вод, можно разделить на три группы: механические; физико-химические, биологические.

В комплекс очистных сооружений, как  правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой  степени очистки они могут  дополняться сооружениями биологической  либо физико-химической очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружении включаются сооружения глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.

Механическая очистка применяется  для выделения из сточных вод  нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки  и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим  или физико-химическим методам очистки. В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90%, а органических веществ до 20%. В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (в основном песка). Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов.

 

Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков.

Первичные отстойники применяются  для выделения из сточных вод  взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, или всплывают на его поверхность.

Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях  более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой  прямоугольные . резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию Биологическая очистка - широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод. В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и яд более высокоорганизованных организмов-водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).

Химические и физико-химические методы очистки играют значительную роль при обработке производственных сточных вод. Они применяются как самостоятельные, так и в сочетании с механическими и биологическими методами.

Нейтрализация применяется для  обработки производственных сточных  вод многих отраслей промышленности, содержащих щелочи и кислоты. Нейтрализация сточных вод осуществляется с целью предупреждения коррозии материалов водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах.

Исходные данные для проектирования

 

1. Населенный пункт расположен в республике Карелия
2. Количество населения - 150 ООО чел.
3. Норма водоотведения - 200 л/чел *сут
4. Характер грунтов - песок
5. Грунтовые воды находятся на глубине 3 метра
6. Производственные сточные воды, поступающие на очистные сооружения:

а. расход - 4 ООО м /сут.

б. вид производства — сахарный завод

7. Характеристика водоема, в который осуществляется сброс сточных вод:

о

а. расход (95% обеспеченности) - 40 м /с

б. скорЪсть течения - 0,8 м/с

в. средняя глубина водоема — 1,4 м

г. содержание растворенного кислорода - 3 мг/л

д. содержание взвешенных веществ - 12 мг/л

е. содержание взвешенных веществ по БГЖ20 - 5 мг0₂/л 
ж температура в летний период - 20°С

8. Данные о водоеме:

а. рыбрхозяйственного назначения 2 категории

б. расстояние от места выпуска до ближайшего пункта водопользования по 
прямой — 500 м

в.коэффициент извилистости русла, ф=1

Определение расчетных расходов и  концентрации

 

загрязнении в сточных водах

1. Определение расхода сточных вод, поступающих на очистительные сооружения:

Qoc — Qx/б⁺

^гД^е Qoc,Hac,n/n ~ расход воды очистительных сооружений/ населения/ промышленных предприятий.

_{0 =}Н-д_ж ^ас 1000 '

где N- количество жителей в населенном пункте;

д_ж - норма водоснабжения (л/чел *сут)

150000^200 у

^х,в 1000 /^сУ^т

Q_oc = 30000 + 4000 = 34000 ^MV

кос / сут

2. Распределение расхода воды по часам суток:

Сточные воды подаются на очистные сооружения насосной станцией. Для этого составляется таблица суммарного притока сточных  вод на ГНС (главная насосная станция). Для этого по СНиП 2.04.03-85 «Канализация, наружные сети и сооружения», таблица 2 определяют общий коэффициент притока сточных вод.

gen max Ч ^ ^

_ 30000 1000 _ 24J 22 ^л/ = 0,3472 ^м3/ 24-3600 ^/с

?тах =ч-к

gen max

К gen ты 1₅54

Таблица 1. Распределение расхода  воды по часам суток

 

Часы суток	Бытовые стоки от населения		Технологические стоки от промышленных предприятий		Суммарный приток сточных вод
	%	м5/ч	%	м*/ч
0-1	1,5	450	2,01	80,4	530,4
1-2	1,5	450	1,43	57,2	507,2
2-3	1,5	450	0,90	36	486
3-4	1,5	450	0,90	36	486
4-5	2,5	750	3,42	136,8	886,8
5-6	3,5	1050	3,72	148,8	1198,8
6-7	4,5	1350	6,97	278,8	1628,8
7-8	5,5	1650	3,42	136,8	1786,8
8-9	6,25	1875	4,28	171,2	2046,2
9-10	6,25	1875	5,16	206,4	2081,4
10-11	6,25	1875	5,16	206,4	2081,4
11-12	6,25	1875	9,48	379,2	2254,2
12-13	5,0	1500	8,69	347,6	1847,6
13-14	5,0	1500	в,91	278,8	1778,8
14-15	5,5	1650	5,16	206,4	1856,4
15-16	6,0	1800	5,16	206,4	2006,4
16-17	6,0	1800	4,28	171,2	1971,2
17-18	5,5	1650	2,72	108,8	1758,8
18-19	5,0	1500	2,72	108,8	1608,8
19-20	4,5	1350	4,28	171,2	1521,2
20-21	4,0	1200	4,15	166	1366
21-22	3,0	900	4,28	171,2	1071,2
22-23	2,0	600	2,72	108,8	708,8
23-24	1,0	450	2,02	80,8	530,8
I	100	30000	100	4000	34000

3. Определение концентрации загрязнений  в сточных водах:

Количество взвешенных веществ  определяется путем фильтрация пробы 
сточной воды через бумажный фильтр. Для проектируемых объектов. 
С_х.б. - концентрация взвешенных веществ в хозяйственно-бытовом стоке (от 
населения) *

₌ 65-1000 ₌ 65-1000 /

д_ж 200 /л'

где 65 - количество загрязнений данного  вида в граммах, приходящихся на одного 
человека в сутки.

С_р. - концентрация взвешенных веществ в стоке от промышленных предприятий. С_р= 2200 мг/л.

БПК - биохимическая потребность  в кислороде, характеризует содержание органических веществ в сточной  воде.

"U

 

где ср - коэффициент извилистости русла реки, для равнинных рек принимается 1,25.

С - коэффициент, зависящий от места  выпуска (при береговом выпуске  равен 1, при русловом - 1,5)

Я -v

jj __ ^ср ^сР

200 '

где D - коэффициент турбулентной диффузии; 
Н_ср - средняя глубина реки; 
У_ср - средняя скорость реки.

_{L =} 75-1000 ₌ 75-1000 ₌₃₇₅жгО/

200 /я

где 75 - количество органических веществ, приходящихся на одного человека в  сутки.

L_p = 1650 мг0₂/л

С_еп - концентрация взвешенных в усредненном стоке

С.,., =

с,,. •&.,.+с,-g, 
" Q,6.+Q_P ~

325-30000 + 2200-4000

С_еп = = 545,6 ^мг/

34000

L_a„ —

LxM.'Qxj.+Lp-Qp

Q_X,+Q_P

_ 375 • 30000 +1650 • 4000 _ у

— — jZJ /

34000 /л

4. Расчет коэффициента смешения: Для того, чтобы определить количество речной воды, участвующей в со сточной водой, определяют коэффициент смещения а.

^az=—п 

Я

где Ьф - расстояние от места выпуска  до расчетного створа по фарватеру, для  рыбохозяйственных водоемов 2 категории  равно 1000м.

а - коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смещения.

/з

 

q - расход сточной воды (м³/с)

a = U54.3/0056/ 0,3159,

56/ /0,

= ОД 64

Вывод: коэффициент а всегда меньше 1, так как никогда все количество речной воды не участвует в смешении со сточной.

5. Расчет необходимой степени  очистки сточных вод по основным  показателям:

где р - допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в зависимости от категории водопользования (для рыбохозяйственных водоемов 2 категории составляет 0,25 мг/л)

Сг - содержание взвешенных веществ.

С_ех - концентрация взвешенных веществ, которую мы можем сбросить в водоем.

с„=/>(— + !) + »

0,164-40

Э = ^Сеп х 100% =

545,6-16,98 545,6

х 100% = 96,89%

 

Расчет по допустимой концентрации растворенного

кислорода.

кислорода.

Для водоемов культурно-бытового назначения:

1% = 2,5-Що_г-0.44-4)-10

я

Для водоемов рыбохозяйственного назначения:

1% = 2,5-^- (О_г- 0.44-4)-Ю

Я

1% =2,5.^(O_r-0.44-4)-15

О_г - содержание растворенного кислорода в водоеме; i Л • L_r - содержание органических соединений по БПК₂о . г^-

= 2,5 • ^M^ili^ (з - 0.4 • 5 - 4) -10 = -31,6 ^мг/,

0,347 ^v ; ' /л'

Если содержание растворенного кислорода меньше 4-4 мг/л, то очищенную воду необходимо насыщать кислородом перед выпуском в водоем.

= 2,5 • ^M^ili^ (з - 0.4 • 5 - 4) -10 = -31,6 ^мг/,

0,347 ^v ; ' /л'

Если содержание растворенного кислорода меньше 4-4 мг/л, то очищенную воду необходимо насыщать кислородом перед выпуском в водоем.

 

-0,1-0,014

10

0,347

= 0,0145cyw

1000

-'ф

t = -

где ki - константа скорости потребления кислорода при 20°С, принимается равной ^ = 0,1.

t - период времени, за который сточная вода переместится от места выпуска до до расчетного створа.

Ю^к'' '

6

+

— L.

10^к

6

тблк _ aQr 
^Ьех ~

Для водоемов культурно-бытового назначения 2 категории:

10*

_ЬБПК _ aQr_

Биохимическая потребность в кислороде

Для водоемов рыбохозяйственного назначения 1 и 2 категории, культурно- 
бытового назначения 1 категории.

"⁵ 1 + —= -34,19^мг/

I jq-0,10,014 / д

v -24-3600 0,8-24-3600

' з Л 3

_{ьБПК =} 0,164-40

^ГЪ _ \ 3

——+■

_V10^KI'