Водовідведення. 
Очистка стічних вод міста

Пояснювальна записка до курсового проекту на тему «Водовідведення. Очистка стічних вод міста»

Вихідні данні

1. Добова кількість побутових стічних вод від населення: Q_поб =45 тис. м³/доб

2. Норма водовідведення по місту: а=190 л/ос.доб

3. Добова кількість промислових стічних вод підприємств, м³/добу: Q₁ =1300; Q₂ =7200; Q₃ =5400

4. Концентрація завислих речовин в промислових стічних водах, г/м³: С₁ =180; С₂ =165; С₁ =450;

5. Концентрація БСК_пов в промислових стічних водах: г/м³: L₁ =160; L₂ =310; L₃ =240;

6. Розрахункова температура стічних вод: Т_св =12⁰С

7. Максимальна розрахункова годинна витрата стічних вод міста: Q_max =3060 м³/год

8. Середня розрахункова годинна витрата стічних вод за час аерації в аеротенку: Q_{сер.аер.} =2910 м³/год

9. Дозволені концентрації завислих речовин в стічних водах для скидання після очисних споруд: С_дозв =15,5 г/м³

10. Дозволений БСК_пов в стічних водах для скидання після очисних споруд: L_дозв =15,5 г/м³

11. Розрахункова кінцева вологість підсушеного піску на пісковому майданчику: P_nk =46%

12. f_az/f_at =0,55

Визначення додаткових умовних параметрів до загальної принципової схеми водовідведення міста

Кількість мешканців міста, ос:

Де = 38 000 м³/доб. — добова кількість побутових стічних вод від населення;

= 165 л/ос.доб. — норма водовідведення по місту;

ос Концентрація завислих речовин в побутових стічних водах від населення, г/м³:

г/м³

Концентрація БПК_пов в побутових стічних водах від населення, г/м³:

г/м³

де 65 і 75 — відповідно, нормативна добова маса завислих речовин і в стічних водах в розрахунку на 1 мешканця (г/ос.доб.)

Загальна добова витрата побутових і промислових стічних вод міста, м³/доб:

де — витрати стічних вод від підприємств;

м³/доб.

Концентрація завислих речовин в суміші побутових і промислових стічних водах від населення, г/м³:

де — добова витрата кожного підприємства;

— концентрація завислих речовин для кожного підприємства;

г/м³

Концентрація БПК_пов в суміші побутових і промислових стічних водах від населення, г/м³:

де — для кожного підприємства;

г/м³

Загальний перелік основних технологічних споруд

водовідведення місто пісковий майданчик а) блок механічної очистки:

— грати, пісковловлювачі, первинні відстійники;

б) блок біологічної очистки:

— аеротенки чи біофільтри, вторинні відстійники;

в) блок знезараження:

— хлораторна, змішувач, контактний резервуар;

г) блок обробки осаду:

— мулозгущувачі, метантенки, газгольдери, вакуум-фільтри, резервні мулові майданчики.

Розрахунок основних технологічних споруд

Розрахунок гратів

Визначаємо розрахункову секундну витрату стічних вод для грат:

м³/с.

Діапазон розрахункової витрати на 1 грати при 2-х 3-х робочих агрегатах:

Приймаємо 2 грати типу МГ-7Т; Н_max=0,9 м.

Для прийнятого типу грат:

— будівельна глибина каналу Н_к=1200мм;

— кількість прозорів n_пр=31;

— ширина прозора b_пр=16мм;

— товщина стержнів S_ст=8мм

— ширина каналу В=100мм;

— ширина каналу в місці встановлення грат А=1140мм.

Загальна ширина прозорів:

.

Загальна корисна площа прозорів:

.

Швидкість руху води в прозорах при попередньо визначеній кількості робочих грат:

.

Кількість затриманих на гратах забруднень, для чого розраховуємо приведену кількість населення для загального потоку стічних вод міста:

де — умовна (еквівалентна) кількість мешканців, які могли б внести таку ж масу забруднень (завислих речовин), як весь сумарний потік промислових стічних вод підприємств;

— кількість мешканців міста.

Тоді загальна добова маса затриманих на гратах забруднень:

де [л/ос.рік] - норматив затриманих на гратах забруднень на 1 особу, знаходимо за табл. 23;

[кг/м³] - густина забруднень, згідно п. 5.13

Втрати напору на гратах:

де — коефіцієнт місцевого опору:

— коефіцієнт, що враховує забрудненість поверхні грат під час експлуатації.

.

Розрахунок пісковловлювачів

Приймаємо аеровані горизонтальні пісковловлювачі.

Для аерованого горизонтального пісковловлювача необхідно визначити кількість відділень, їх ширину, глибину і довжину.

Згідно табл. 11.4 можливі два типорозміри відділень, проаналізуємо їх: (А) — ширина м, глибина м, довжина м.

(Б) — ширина м, глибина м, довжина м.

Дозволений діапазон швидкості води в максимальній витраті складає

0,08…0,12 м/с.

Визначаємо діапазон можливих витрат стічної води через 1 відділення для обох варіантів типорозмірів:

м³/год, а також, відповідно, необхідну кількість відділень:

типорозмір (А):

м³/год

шт. вибираємо цей варіант типорозмір (Б):

м³/год

шт.

Приймаємо до проектування 2 відділення типорозміру (А).

Визначаємо фактичну швидкість руху води:

де — фактична кількість відділень.

Приймаємо V_фак=0,068 м/с.

Фактична тривалість перебування води в пісковловлювачі:

не є меньшою в порівнянні з рекомендаціями п. 6.28, де зазначено, що час перебування води в пісковловлювачі складає 2…3 хв.

Розрахунок піскових майданчиків

Для підсушування затриманого в пісковловлювачі піску належить запроектувати піскові майданчики — прямокутні катри розміром ВxL, В — ширина карти; L — довжина карти.

Визначаємо розміри та кількість піскових майданчиків.

Об'єм затриманого піску W_ПО, м³/рік:

m =0,03 л/ос.доб — нормативний об'єм піску на 1 особу на добу.

Необхідна площа піскових майданчиків:

a_пм — рекомендоване річне навантаження на пісковий майданчик,

a_пм = 3 м³/м²рік Приймаємо 3 піскових майданчика, розмірами 20×25 м.

Розрахунок первинних відстійників

Приймаємо радіальні відстійники.

Розрахунок відстійників відбувається за кінетикою випадання завислих речовин з урахуванням необхідного ефекту освітлення.

Визначаємо необхідну проектну ефективність роботи відстійника:

Початкова концентрація завислих речовин в стічних водах:

г/м³.

— концентрація завислих речовин, яка повинна бути в стічній воді після первинних відстійників.

=150 г/м³.

Приймаємо 6 відстійників.

Розраховуємо розрахункову гідравлічну крупність речовин, які повинні бути затримані в радіальному відстійнику:

де м — глибина проточної частини відстійника,

— коефіціцєнт використання об'єма проточної частини відстійника;

с — тривалість відстоювання, знаходиться за табл. 30;

За допомогою лінійної інтерполяції знаходимо

м

— показник ступеня;

мм/с

Пропускна спроможність відстійника:

де D_set — діаметр відстійника, м;

d_set — діаметр випускного пристрою, м

d_set = 0,9 м

н_th — турбулентна складова швидкості осідання завислих речовин, (мм/с)

н_th=0

м³/год

Визначаємо необхідну кількість відстійників:

Приймаємо 6 відстійників з розмірами: D=24м, b=2м, l = 20 м, h=3м.

Розрахунок аеротенків

Приймаємо аеротенк — витискувач.

Визначаємо необхідність регенерації активного мулу.

Згідно табл.25 норматив за БПК на одну особу для неосвітленої стічної та для освітленої води складають 75 та 40 г/ос.доб.

Тому коефіцієнт зниження БПК в системі механічного очищення (К_вх):

Отже, значення БПК стічної води, що потрапляє до аеротенку (L_en аер):

г/м³

L_en аер?150 г/м³, тому застосовуємо аеротенк з регенерацією активного мулу.

Призначаємо орієтновний діапазон і поточні значення дози активного мулу (АМ) а_і, г/л:

а_і = 3; 3,3; 3,6; 3,9 г/л та мінімальний дозволений ступінь ркциркуляції АМ R_і: R_і=0,3.

Розраховуємо 4 значення дози АМ в регенераторі а_г, г/л:

;

;

;

Розраховуємо 4 значення тривалості аераціїі t_аt, год:

— БПК очищеної води, Розраховуємо 4 значення питомої швидкості окислення с (мг БПК_повн/г.бз.год):

— макстмальна швидкість окислення, мгБПК/(г· год),

=85 мг БПК_повн /(г· год),

— концентрація розчиненого кисню, мг/л,

= 2мг/л,

— константа, що характеризує властивості органічних забруднюючих речовин, мг БПК_повн /л,

= 33 мг БПК_повн /л,

— константа, що характеризує вплив кисню, мг О₂/л,

= 0,625 мг О₂/л,

— коефіцієнт інгібіровання продуктами розпаду активного мулу, л/г,

= 0,07 л/г.

Розраховуємо 4 значення тривалості окислення органічних речовин t₀, год:

— БПК_повн поступаючий в аеротенк стічної води (з урахуванням зниження БПК при первинному відстоюванні), мг/л,

— зольність мула,

= 0,3

Розраховуємо 4 значення тривалості регенерації АМ t_r, год

год Розраховуємо 4 значення навантаження на АМ q_i, (мг БПК_повн/г бз· доб):

(мг БПК_повн/г бз· доб)

(мг БПК_повн/г бз· доб),

(мг БПК_повн/г бз· доб),

(мг БПК_повн/г бз· доб),

(мг БПК_повн/г бз· доб).

Розраховуємо 4 значення мулового індексу I_i, (см³/г):

Будуємо графоаналітичний комплекс в осях, та де визначаємо значення оптимальної дози активного мулу та мулового індексу. Малюнок 1.

Оптимальна доза активного мулу = 3,05 г/л.

мулового індексу:

Визначаємо розрахункові об'єми

1. Місткість аеротенку:

= Q_сер=2500 м³/год Приймаємо = 2 год.

Розраховуємо місткість регенератора:

год

;

год

год Загальний об'єм:

Визначаємо відсоток регенерації :

Приймаємо до проектування 4 коридора з 50% регенерацією, 2 коридора під регенерацію.

Ширина коридора — 4,5 м.

Робоча глибина аеротенка — 3,2 м.

Довжина секції - 42 м.

Кількість секцій :

Розрахунок вторинних відстійників

Приймаємо радіальний відстійник діаметром 24 м.

Вторинні відстійники розраховують по гідравлічному навантаженню.

Гідравлічне навантаження:

де — коефіцієнт використання об'єму зони відстоювання;

— глибина відстійника

[м³/м^2.год.]

Визначаємо кількість відстійників діаметром 24 м.

Діаметр вхідної труби d_en = 0,9 м.

Площа поверхні вторинних відстійників, м²:

[м²]

Площа поверхні одного відстійника:

[м²]

Отже, кількість відстійників:

Приймаємо 4 вторинних відстійників діаметром 24 м.

Знезараження стічних вод

Блок знезараження складається з хлораторної, змішувача і контактного резервуара.

1. Підбираємо кількість хлораторів типу «ЛОНИИ — 100».

Розраховуємо годинну кількість потрібного активного (газоподібного) хлору:

де [г/м³] - доза активного хлору за п. 6.223;

— коефіцієнт можливого збільшення дози хлору за п. 6.223 прим. 2;

[кг/год.]

Продуктивність одного хлоратора:

кг/год. З кроком 1,3 кг/год.

Приймаємо до проектування 2 робочих і 1 резервний хлоратор типу «ЛОНИИ — 100 «з продуктивністю :

[кг/год.], приймаємо 7,5 кг/доб.

2. В якості змішувача приймаємо «Лоток Паршаля» типорозмірного ряду за табл.16.2 в залежності від Q_заг, м³/год.

А = 1,73 мН_А = 0,61 м В = 0,9 мН_B=0,59 м С = 1,3 мН = 0,63 м

D = 1,68 мL = 6,6 м Е = 1,7 мl_s = 7,4 м

l= 11 м

l_заг = 13,97 м

b = 1 м

3. В якості контактного резервуара використовують горизонтальний відстійник.

Загальний розрахунковий об'єм контактного резервуара:

м³,

де [хв] - тривалість контакту хлору зі стічною водою;

[м³]

Розмір контактного резервуара:

L = 24 м В = 9 м Н = 2,8 м.

Їх кількість:

Приймаємо 4 таких резервуари.

Споруди блоку обробки осаду та надлишкового АМ

Розрахунок мулозгущувачів І ступеня

Оскільки необхідний об'єм мулозгущувача менший ніж 200 м³, до проектування приймаємо вертикальний мулозгущувач.

Розраховуємо масу твердої частини надлишкового АМ:

Р_і — приріст АМ в аеротенках, мг/л:

С_cdp — концентрація завислих речовин в стічній воді, що поступає в аеротенк, К_g — коефіцієнт приросту; для міських і близьких до них склодом промислових стічних вод К_g = 0,3.

Маса рідкої частини НАМ:

Р_НАМ — вологість НАМ, %

Р_НАМ = 99%.

Маса НАМ :

Знаходимо об'єм НАМ:

густина НАМ Маса твердої частини згущеного АМ (ЗНАМ):

Маса рідкої частини ЗНАМ:

Р_ЗНАМ — вологість ЗНАМ для вертикального згущувача 98%

Маса мулової води:

Об'єм мулової води:

Маса ЗНАМ:

Об'єм ЗНАМ:

Об'єм мулозгущувача:

t_сер.зг — середня тривалість згущення,

t_сер.зг =10−12 год.

t_{накоп.мв} — середня тривалість накопичення мулової води, приймаємо 2 год.

Визначаємо загальну площу вертикального мулозгущувача:

н_цт — швидкысть руху НАМ в центральній трубі мулозгущувача, приймаємо 0,1 м/с;

н_мзгІ(в) — швидкысть руху води у вертикальному МЗГІ, приймаємо 0,1мм/с приймаємо 0,1 м/с.

Підбір мулозгущувача:

Діаметр МЗГІ D_в = 6 м Площа одного 28,2 м².

d_en = 0,25 м — діаметр вхідної труби кількість :

Приймаємо до проектування 2 МЗГІ.

Розрахунок метантенків

Маса твердої частини сирого осаду (СО):

Де — вхідна концентрація завислих речовин перед первинними відстійниками, г/м³;

— вихідна фактична концентрація завислих речовин після первинних відстійників, г/м³;

Об'єм СО:

Р_СО — вологість СО, %

Р_НАМ = 93%.

густина СО Маса рідкої частини СО:

Загальна маса СО:

Вологість суміші:

Об'єм метантенку:

D_МТ — добове

завантаження метантенку в залежності від режиму зброджування, залежить від вологості суміші, приймаємо за табл. 59.

Приймаємо мезофільний режим зброджування.

D_МТ = 10%

Приймаємо до проектування 4 метантенка 902−2-228 V=1600 м³ з такими типорозмірами:

номер проекта 902−2-228

діаметр м корисний об'єм одного резервуара м³

висота: верхнього конуса м циліндричної частини м нижнього конуса м будівельний об'єм: будівлі обслуговування м³

кіоску газової мережі м³

Розрахунок газгольдерів

Маса беззольної речовини СО:

Р_{г (СО)} — гідроскопічна вологість СО, приймаємо 5%

З_СО — зольність СО, приймаємо 27%.

Маса беззольної речовини ЗНАМ :

Р_гам — гідроскопічна вологість АМ, приймаємо 6%

З_ам — зольність АМ, приймаємо 25%.

Маса беззольної речовини стабілізованої суміші :

Максимально можливий теоретичний ступінь зброджування органічної речовини стабілізованої суміші, %:

— максимально можливий теоретичний ступінь зброджування СО,

— максимально можливий теоретичний ступінь зброджування активногомулу.

Розпад беззольної речовини стабілізованої суміші,%:

— коефіцієнт, що залежить від вологості осаду та режиму зброджування, приймається згідно табл. 61;

— добове завантаження метантенку;

Ступінь розпаду беззольної речовини, А, кг розп. бз/кг бз:

Питомий вихід газу при зброджуванні стабілізованої суміші:

у=А· у², м³/кг бз у²= =м³/кг бз

m_r, кг газу/кг розп бз — беззольної питомий вихід газу (кг) на 1 кг роз падаючої речовини (п. 6.354)

у=0,44· 1=0,44 м³/кг бз Добовий об'єм газу при зброджуванні стабілізованої суміші, м³/доб:

Необхідний об'єм газгольдерів:

t_накоп. — тривалість накопичування газу в газгольдері, год (за[2] п. 6.359)

м³

Згідно табл. 36.6 підбираємо газгольдер:

Приймаємо 3 газгольдера з м³.

номер типового проекту 7−07−02/66

об'єм газгольдера м³

внутрішній діаметр резервуара мм колокола мм висота газгольдера мм резервуара мм колокола мм витрата метану 25т

Кондиціонування осаду

Згідно п. 6,368: осад міських стічних вод, що підлягають механічному обезводненню, повинні підлягати попередній обробці - ущільненню, промивці (для збродженого осаду), коагулюванню хімічними реагентами. Необхідність попередньої обробці осадів промислових стічних вод слід встановлювати експериментально.

З п. 6.373: в якості реагентів при коагулюванні осадів міських стічних вод слід використовувати хлорне залізо чи сіркокисле окисле залізо і вапно у вигляді 10-% вих розчинів. Добавку вапна в осад слід передбачати після вводу хлорного чи сіркокислого окисленого заліза.

Кількість реагентів слід визначати в розрахунках по FeCl₃ та CaO, при цьому їх дози при вакуумфільтруванні слід приймати, % до маси сухої речовини осаду:

для зароджуваного осаду первинних відстійників: FeCl₃ — 3−4, CaO — 8−10;

для збродженої промивної суміші осаду первинних відстійників і надлишкового активного мула: FeCl₃ — 4−6, CaO — 12−20;

для сирого осаду первинних відстійників: FeCl₃ — 1,5−3, CaO — 6−10;

для суміші осаду первинних відстійників і згущеного надлишкового активного мула: FeCl₃ — 3−5, CaO — 9−13;

для згущеного надлишкового мула з аеротенків: FeCl₃ — 6−9, CaO — 17−25.

Розрахунок вакуум-фільтрів

Площа робочої поверхні вакуум-фільтрів:

де — навантаження за сухою речовиною на поверхню вакуум-фільтра, табл. 62;

[год./змін.] - тривалість роботи вакуум-фільтра на протязі 8-годинної зміни, табл. 12;

[змін./доб.] - кількість змін роботи вакуум-фільтра на протязі доби;

м²

За табл. 37.3 приймаємо для проектування 8 вакуум-фільтрів марки БОУ-10−2,6 з такими параметрами:

площа поверхні фільтрування м²

діаметр барабану мм довжина барабану мм частота обертів барабану об/хв.

об'єм рідини в кориті л потужність привідного електродвигуна барабану кВт габаритні розміри мм маса: фільтру з приводами кг найбільш важкого вузла (барабана) кг

Розрахунок резервних мулових майданчиків

Резервні мулові майданчики (РММ) розраховуються на 20% від добового об'єму стабілізованої суміші:

Добовий об'єм стабілізованої суміші:

[м³/доб.]

Площа робочої частини РММ:

де [м³/м^2.рік.] - навантаження на мулові майданчики, приймається за табл. 64;

[м²]

Площа зимового наморожування на РММ:

де [діб] - тривалість зимового наморожування, за рис.3;

м — висота шару зимового наморожування, за п. 6.395;

— коефіцієнт резервування площі РММ для зимового наморожування, за п. 6.395;

[м²]

Загальна площа РММ:

[м²]

Приймаємо 14 резервних мулових майданчиків м.

[м²]

Список використаної літератури

Яковлев С.В., Карелин Я. А. та др. «Канализация» М.: Стройиздат, 1975;632с.

СНиП 2.04.03−85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» М.: Госстрой СССр, 1986;72с.

«Канализация населенных мест и промышленных предприятий» Справочник проектировщика М.: Стройиздат, 1981;639с.

Василенко А.А. «Водоотведение. Курсовое проектирование» М.: Вища школа, 1988;256с.

Лукиных А.А., Лукиных Н. А. «Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Павловского Н.Н.» Справочное пособие М.: Стройиздат 1987;152с.

Малько В.Ф. «Водовідведення. Очистка стічних вод» Методичні вказівки до виконання КП К.: КНУБА 2001;52с.