Очистка городских сточных вод от механических примесей
Введение
Бытовые сточные воды образуются в жилых,
административных и коммунальных зданиях, а также в бытовых помещениях
промышленных предприятий. Это сточные воды, которые поступают в водоотводящую
сеть от санитарных приборов. Особенности образования этих сточных вод хорошо
известны. В бытовых сточных водах содержатся загрязнения минерального и
органического происхождения. Те и другие находятся в нерастворенном,
растворенном и коллоидном состояниях. Часть нерастворенных загрязнений,
задерживаемых при анализах на бумажных фильтрах, называют взвешенными
веществами. Наибольшую санитарную опасность представляют загрязнения
органического происхождения.
В бытовых сточных водах взвешенных веществ
органического происхождения содержится в среднем 100 - 300мг/л. Содержание
органических загрязнений, находящихся в растворенном состоянии, оценивается
значениями биохимической потребности в кислороде
(БПК) и химической потребности в кислороде (ХПК). Бытовые сточные воды имеют
БПК=100 - 400 мг/л, а ХПК= 150 - 600 мг/л, и их можно оценить как весьма
загрязненные.
Как известно, перед сбросом различных видов
стоков в водоем или на рельеф необходимо соблюдение предельно-допустимых
концентраций в очищенных сточных водах тех или иных загрязняющих веществ,
которые контролируются и утверждаются органами Ростехнадзора и
СанЭпидемстанции.
Для очистных сооружений любого населенного
пункта установлены конкретные нормативы качества для сброса сточных вод в
водный объект или на рельеф.
Очистные сооружения городского водоканала
принимают бытовые стоки с определенными концентрациями загрязняющих веществ.
Целью курсовой работы по дисциплине «Процессы и
аппараты защиты окружающей среды» является разработка принципиальной схемы
очистки бытовых стоков и расчет параметров необходимых аппаратов. Необходимо
найти оптимальный вариант очистки, учитывая как человеческий, так и
экономический фактор.
1. Состав и загрязненность сточных
вод
В городские сточные воды поступают
хозяйственно-бытовые воды и стоки некоторых промышленных предприятий, расположенных
в черте города. К хозяйственно-бытовым относятся сточные воды, поступающие из
квартир, больниц, школ, гостиниц и других мест пребывания людей; воды из
прачечных, бань, столовых и других коммунальных предприятий. От каждого
человека в сутки в городскую канализацию поступает в среднем постоянное
количество загрязнений (в граммах):
Взвешенные вещества…………………………….65
БПК5 осветленной жидкости……………………..35
БПК20 осветленной жидкости…………………….40
Азот аммонийных солей, N……………………….8
Фосфаты, P2O5…………………………………….1,7
Хлориды, Cl………………………………………..9
Хозяйственно - бытовые воды без примеси
промышленных в настоящее время практически отсутствуют. Исключение составляют
сточные воды некоторых курортных поселков, но и в них поступают стоки от
гаражей, содержащие нефтепродукты и другие загрязнения, характерные для
производственных сточных вод.
Особенность бытовых и, следовательно, городских
сточных вод состоит в том, что в них содержится много микроорганизмов, среди
которых могут присутствовать патогенные бактерии, возбудители кишечных
инфекций. Бактерии составляют значительную часть органического вещества бытовых
сточных вод. В 1 мл сточной жидкости миллионы и десятки миллионов бактерий.
Хозяйственно - бытовые сточные воды также содержат большое количество яиц
гельминтов.
Многочисленные данные показывают, что
грубодисперсные вещества от общей массы загрязнений в среднем составляют 35,4%,
коллоиды - 14,3%, растворенные вещества - 50,3%. Органических веществ в сточных
водах содержится 53,7%, минеральных - 46,3 %. Принято считать, что в бытовых
сточных водах органические вещества составляют 58%, а минеральные - 42%.
Очистка сточных вод поселка городского типа
представляет собой совокупность различных методов, представляющих
последовательно очистить воду от крупных примесей (бумаги, тряпья, кухонных
отбросов), тяжелых примесей (песка, шлака), коллоидных и растворенных
органических загрязнений и обезвредить ее от патогенной микрофлоры.
Загрязнения, от которых последовательно
освобождается вода, аккумулируются в виде сгущенных суспензий (осадков сточных
вод) и также подвергаются обработке, цель которой обезвредить осадки в
санитарном и эпидемиологическом отношении. После обработки осадки могут
применяться в сельском хозяйстве в качестве удобрений, или утилизироваться
какими-либо иным способами. Наиболее целесообразным следует считать
использование обезвреженных осадков в сельском хозяйстве; этим обеспечивается
замкнутый круговорот веществ в природе и поддерживается общее равновесие в
биосфере [3].
Весь комплекс сооружений очистки сточной воды
можно разделить на пять групп:
) механической очистки;
) биологической очистки;
) доочистки воды;
) дезинфекция воды;
) обработка осадков.
2. Методы очистки сточных вод
.1 Способы и сооружения механической
очистки сточных вод
В городских сточных водах содержится большое
количество нерастворимых и малорастворимых веществ с размером частиц более 0,1
мкм, которые образуют с водой дисперсные системы - суспензии и эмульсии. Такие
системы являются кинетически неустойчивыми и в определенных условиях способны
разрушаться - выпадать в осадок или всплывать на поверхность воды.
Механическая очистка - это выделение из сточных
вод находящихся в них нерастворенных грубодисперсных примесей, имеющих
минеральную и органическую природу. Для этого применяются следующие методы:
процеживание - задержание наиболее крупных
загрязнений и частично взвешенных веществ на решетках и ситах;
отстаивание - выделение из сточных вод
взвешенных веществ под действием силы тяжести на песколовках (для выделения
минеральных примесей), отстойниках (для задержания более мелких оседающих и
всплывающих примесей), а также нефтеловушках, масло- и смолоуловителях.
Разновидностью этого метода является центробежное отстаивание, используемое в
гидроциклонах и центрифугах;
фтътрование - задержание очень мелкой суспензии
во взвешенном состоянии на сетчатых и зернистых фильтрах;
При неравномерном образовании производственных
сточных вод перед подачей на очистные сооружения их усредняют по расходу и
концентрации в усреднителях различной конструкции.
Метод отстаивания вместе со сбраживанием осадков
используется в комбинированных сооружениях для очистки небольших количеств
сточной воды -септиках, двухъярусных отстойниках и осветлителях-перегнивателях.
В настоящее время как самостоятельный метод
механическую очистку применяют редко. Такая возможность существует, если при
использовании только механической очистки по условиям сброса в водоем
обеспечивается необходимое качество воды (для производственных сточных вод -
повторный возврат в технологический процесс).
В основном же механическую очистку используют
как предварительный этап перед биологической очисткой или в качестве доочистки
стоков. [1]
2.2 Биологическая очистка сточных
вод
Процесс биологической очистки основан на
способности микроорганизмов использовать растворенные органические вещества
сточных вод для питания в процессе жизнедеятельности. Часть органических
веществ превращается в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы, часть
идет на образование биомассы.
Сооружения биологической очистки можно условно
разделить на 2 вида:
с очисткой в условиях, близких к естественным;
с очисткой в искусственно созданных условиях.
К первому виду относятся поля фильтрации и
орошения( земельные участки, в которых очистка происходит за счет фильтрации
через слой грунта), а так же биологические пруды (неглубокие водоемы, в которых
происходит очистка, основанная на самоочищении водоемов).
Второй вид составляют такие сооружения, как
биофильтры и аэротенки. В данной курсовой рассматриваются биологические
фильтры. Биофильтр - резервуар с фильтрующим материалом, поверхность которого
покрыта биологической пленкой (колония микроорганизмов, способных сорбировать и
окислять органические вещества из сточных вод).
Биологическая очистка является основным методом
обработки городских сточных вод. Существуют аэробные и анаэробные методы
биологической очистки сточных вод. При аэробной очистке микроорганизмы
культивируются в активном иле и биопленке.
Биопленка растет на наполнителе биофильтра и
имеет вид слизистых образований толщиной 1 - 2 мм. Видовой состав биопленки
более разнообразен, чем активного ила. Биопленка состоит из бактерий, грибов,
дрожжей, личинок насекомых, червей и других организмов. В 1м3 биопленки
содержится 1*1012 бактерий. [2]
3. Подбор и расчет оборудования для
очистки бытовых стоков
.1 Расчет параметров городских
стоков
Расход городских сточных вод равен:
рсут=qn=270*30000*10-3=8100 м3/сут,
где q=270л/чел*сут - норма водоотведения на
человека в сутки;=30000 чел - количество жителей.
Найдем показатели ЗВ:
.1) в соответствии со СНиП 20403-85 удельный
показатель образования по БПКполн равен gБПК=75г/чел*сут;
.2) в соответствии со СНиП 20403-85 удельный
показатель образования по взвешенным веществам равен gВВ=65г/чел*сут;
.3) концентрация БПКполн в бытовых стоках равна:
.4) концентрация взвешенных веществ
в бытовых стоках равна:
в соответствии со СНиП 20403-85
часовой коэффициент неравномерности подачи городских сточных вод при секундном
расходе Кmax=1,6.
3.2 Решетки
Крупноразмерные отбросы, содержащиеся в сточных
водах (остатки пищи, бумага, тряпки, упаковочные материалы и др.), в процессе
транспортирования по сетям адсорбируют значительное количество жира,
органических соединений и песка. Образуются многокомпонентные органоминеральные
составляющие, которые способны значительно осложнить работы песколовок,
отстойников, трубопроводов и сооружений по стабилизации осадка. Количество
таких крупноразмерных загрязнений, вносимых от одного жителя за сутки,
составляет примерно 20 г. [3]
Решетки применяются для задержания из городских
сточных вод крупных и волокнистых материалов и являются сооружениями
предварительной очистки. Основным элементом решеток является рама с рядом
металлических стержней, расположенных параллельно друг другу и создающих
плоскость с прозорами, через которую процеживается вода. Для устройства решеток
применяют стержни прямоугольной, прямоугольной с закругленной частью, круглой и
другой форм (рис. 3.1).
Рис. 3.1 - Профили стержней
Стержни прямоугольной формы применяют чаще
других. Толщина стрежней обычно равна 6-10 мм, ширина прозоров между стержнями
обычно принимается равной 16 мм. Решетки с прозорами шириной более 16 мм
применяются в насосных станциях и на очистных сооружениях дождевых стоков.
Для решеток новых конструкций отечественного и
зарубежного производства толщина стержней (пластин) составляет 3-10 мм, ширина
прозоров 3-16 мм.
Решетки устанавливаются в расширенных каналах,
называемых камерами. Движение воды происходит самотеком. Решетки подразделяются
на вертикальные и наклонные, а также на подвижные и неподвижные (см. рис. 3.2).
Рис. 3.2 - Решетка с ручной очисткой
Решетки очищаются граблями. Для удобства съема
загрязнений решетки часто устанавливают под углом к горизонту а=60-70° (рис.
2.2). При большом количестве улавливаемых отбросов (более 0,1 м3/сут) их
удаление и подъем из воды механизируется (рис. 3.3).
Рис. 3.3 - Решетка с механическими
граблями:1-решетка; 2-бесконечная цепь; 3-грабли; 4- конвейер
Размер решеток определяется из условия
обеспечения в прозорах решеток оптимальной скорости 0,8-1,0 м/с при максимальном
расходе сточных вод. При большей скорости уловленные загрязнения
«продавливаются» через решетки. При меньшей скорости в уширенной части канала
перед решеткой начинают выпадать в осадок крупные фракции песка.
Исходя из общей ширины решеток, подбирается
необходимое количество рабочих решеток, дополнительно устанавливают 1-2
резервные решетки и предусматривают обводной канал для пропуска воды в случае
аварийного засора решеток.
Решетки размещают в отапливаемых и вентилируемых
помещениях. В месте установки на дне камеры выполняется уступ, равный величине
потерь напора в решетке hp (рис. 2.1). Между решетками для их обслуживания
предусматривают проходы шириной не менее 1,2 м - для механических решеток. [1]
В соответствии со СНиП 20403-85 установим 2 решетки
механизированными граблями и с прозорами шириной выше 20 мм. Отбросы с решеток
допускается собирать в контейнеры с герметически закрывающимися крышками и
вывозить в места обработки твердых бытовых и промышленных отходов.
3.2.1 Расчет решеток
Перед решетками устанавливаем приемный колодец,
площадь живого сечения которого равна:
жив.сеч = 8100/24=337,5 м3/час;
Расчет сточных вод: q=8100 м3/сут = 337,5
м3/час;
Число прозоров решетки: n= (q*Kст )/(b*h*Vp)
=(337,5*1)/(16*2*1)= 10;
Ширина решетки: В=2100мм;
Толщина фильтрующих пластин =10мм;
Мощность электродвигателя =1,5 кВт;
Ширина фильтрующей части = 810мм;
Высота от дна = 4500мм;
Длина = 2600мм;
Высота выгрузки от поля =900мм;
Максимальная глубина канала = 3000мм;
Ширина прозоров = 16мм;
Максимальный уровень воды перед решеткой
=2000мм; [4]
3.3 Песколовки
Для предварительного выделения из сточных вод
нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.) под
действием силы тяжести применяются песколовки. Песколовки предусматриваются в
составе очистных сооружений при производительности свыше 100 м3/сут. Количество
песколовок или отделений должно быть не менее двух, причем все - рабочие. [3]
В данной курсовой работе рассматриваются
горизонтальные песколовки, которые представляют собой удлиненные в плане
сооружения с прямоугольным поперечным сечением (рис. 2.1). Важнейшими
элементами песколовки являются: входной и выходной каналы; бункер для сбора
осадка, располагаемый в начале песколовки. Кроме этого, в песколовке имеются
механизм для перемещения осадка в бункер и гидроэлеватор для удаления песка.
Механизмы применяются двух типов: цепные и тележечные. Цепные механизмы состоят
их двух бесконечных цепей, расположенных по краям песколовки, с закрепленными
на них скребками (рис. 2.1). Механизмы тележечного типа состоят из тележки,
перемещаемой над песколовкой по рельсам вперед и назад, на которой
подвешивается скребок.
Кроме механизмов, для перемещения осадка
применяются гидромеханические системы, которые представляют собой смывные
трубопроводы со спрысками, уложенными вдоль днища в лотках.
Рис. 3.4 - Горизонтальная песколовка: 1 - цепной
скребковый механизм; 2 - гидроэлеватор; 3 - бункер
Оптимальная скорость движения воды в
горизонтальных песколовках v = 0,15-0,3 м/с, гидравлическая крупность
задерживаемого песка u0 = 18-24мм/с.
Горизонтальные песколовки применяют при расходах
стоков свыше 10000 м /сут. [1]
3.3.1 Расчет песколовок
1) согласно СНиП 20403-85 рабочая длина
песколовки,Н1=0,6 м, а гидравлическая крупность задерживаемых частиц, u0=18,7
мм/с (из условия, что песколовка горизонтальная)
Среднесуточный расход городских сточных вод
Qcрсут=8100 м3/сут.
) найдем средний секундный расход на очистную
станцию:
срсек= Qcрсут/86400=0,094 м3/с
) учитывая часовой коэффициент неравномерности
подачи сточных вод kmax=1.6, найдем расчетный расход:
qmax=kmax qсрсек=1.68*0.094=0.16 м3/с.
установим 2 отделения песколовок.
) определим площадь живого сечения каждого
отделения по формуле:
, где
=0.15 м3/с - расчетный расход
сточных вод;=2 - количество отделений песколовки;
=0.3 м/с - скорость течения сточных
вод при максимальном притоке.
) определим глубину проточной части
при Н1=0,6 м:
, где
=0,25 м2 - площадь живого сечения
каждого отделения песколовки.
) принимаем ширину отделения
песколовки В=0,5м, тогда глубина проточной части песколовки будет равна:
.
) в соответствии со СНиП 20403-85
рабочая длина песколовки, L, равна:
, где
К=1,7 - коэффициент, принимаемый из условия, что
песколовка горизонтальная;=0.0187 м/с - гидравлическая крупность задерживаемых
частиц.
) длина пескового приямка lпр=3м, тогда длина
пескового лотка песколовки равна:
= L- lпр=15-3=12м.
) ширина пескового лотка bпр=0,5м;
) расход производственной воды, qпр, л/с, при
гидромеханическом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопровода со
спрысками, укладываемого в песковой лоток):
,
где =0,0065 м/с - восходящая скорость
смывной воды в лотке;=11м - длина пескового лотка, равная длине песколовки за
вычетом длины пескового приямка.
) суммарный расход воды на гидросмыв
равен:
.
) суточный объем песка,, равен:
,
где Р = 0,02- суточное
накопление осадка, задерживаемого в песколовках для городских хозяйственно
бытовых сточных вод при влажности осадка Woc=60%, плотности осадка .пр=30000чел
- число жителей.
В итоге выгрузка осадка происходит 1
раз в сутки.
) общая суточная масса осадка , равна:
.
) при поступлении в бункер 30%
осадка и расположении остального осадка по всему днищу песколовки высота слоя в
каждом отделении,ho, м равна:
) концентрация взвешенных веществ на
выходе из песколовок, при
эффективности очистки Э=10% равна:
где - концентрация взвешенных веществ на
входе в песколовку. [4]
3.4 Первичный отстойник
Отстаивание является самым простым, наименее
трудоемким и дешевым методом выделения из сточной воды грубодиспергированных
примесей, плотность которых отличается от плотности воды. Под действием силы
тяжести загрязнения оседают на дно или всплывают на поверхность.
В качестве первичного отстойника принимаем
радиальный отстойник.
Рис. 3.5 - Радиальный первичный отстойник: 1 -
подача сточной воды; 2 - сборный лоток; 3 - отстойная зона; 4 - иловый приямок;
5 - скребковый механизм; б - удаление осадка
Диаметр типовых радиальных отстойников
составляет 18-50 м. Они используются на очистных станциях производительностью
свыше 20 тыс. м /сут. Эффект осветления достигает 50-60%. К достоинствам
радиальных отстойников относится простота эксплуатации и низкая удельная
материалоемкость, к недостаткам - уменьшение коэффициента объемного
использования из-за высоких градиентов скорости в центральной части. [1]
3.4.1 Расчет первичного отстойника
Высота слоя загрузки Н1=500мм=0,5м;
коэффициент использования объема для радиальных
отстойников К=0,45.
найдем время отстаивания при методом
интерполяции при эффективности осветления Э=60% ( при t1=7200
сек; при t2=3600
сек. ):
) степень n2 (по рис. 3.6)
Рис. 3.6 - Зависимость показателя
степени n2 от исходной концентрации взвешенных веществ в городских и
производственных сточных водах при эффекте отстаивания
- Э = 50% ; 2 - Э =60%; 3 - Э =70%;
В соответствии с рисунком 1 при n2=0.35.
) в соответствии с типоразмерами
радиальных отстойников примем глубину проточной части Нр=3,4 м.
) найдем гидравлическую крупность
оседающих частиц uo, мм/с, по формуле:
сток хлорирование
очистка
) произведем пересчет гидравлической
крупности с учетом температуры сточных вод tсв=14 0С при динамической вязкости
,
) определим вертикальную
турбулентную составляющую в предположении, что скорость оседания частиц
) установим 2 радиальных отстойника
(N=2)
) находим расчетный объем:
) определяем площадь одного
отделения отстойника
) диаметр каждого отстойника должен
быть не менее:
== 19м.
) следовательно, выбираем 2 типовых
радиальных отстойника D=19м, Нр=3,4м.
) теоретическое время осветления
сточной воды, t, ч, равно:
,
где V- объем отстойника, м3.
) масса уловленного осадка равна,
Gсух, т/сут:
,
где Q=13608 м3/сут - максимальный
среднесуточный расход сточных вод с учетом часового коэффициента
неравномерности подачи сточных вод в коллектор;
Э=0,60 - эффективность очистки;
=217 мг/л - концентрация взвешенных
веществ на входе в отстойник;
К=1,2 - коэффициент.
) найдем плотность осадка, т/м3,
образовавшегося в отстойнике:
, где
=3 т/м3-плотность твердых частиц,
оседающих на дно отстойника;
=1 т/м3-плотность воды;
,
где W=98% - первоначальная влажность
осадка.
) найдем объем уловленного осадка, , при
плотности осадка =1,01 т/м3
) в соответствии со СНиП 20403-85
высота накопления осадка у внешней стенки отстойника Н2=0,3м и возвышение борта
отстойника под кромкой сборно-кольцевого водослива Н3=0,5м.
) найдем общую высоту отстойника:
Н=Н1+Н2+ Н3=4,2 м.
) максимальный секундный расход СВ
на 1 отстойник,
) пусть скорость течения воды в
трубопроводе , диаметр
трубы (по ширине
сборного устройства в лотках b=500мм). Уклон лотка i=0.001.
) найдем расход воды в конце каждого
полукольца лотка,
) критическая глубину воды в конце
каждого полукольца при свободном сливе воды,
=0,055м, где
=9.81м/с2- ускорение свободного
падения.
) производительность одного
отстойника
,
где
К=0,45 - коэффициент использования
объема для радиальных отстойников.
) объем выпускаемого осадка из
одного отстойника , из
условия, что выгрузка осадка производится 1 раз в смену, равен:
,где n = 2- количество отстойников.
) для обеспечения выпуска осадка за
1 час его расход, , должен
быть не менее:
) скорость движения осадка в
трубопроводе должна быть не менее . Тогда диаметр трубопровода для
отвода осадка , должен
быть:
=0,074м=74мм
) диаметр трубопровода для удаления
осадка следует принимать не менее 200мм. Следовательно, примем dос=200мм.
) при скорости расход по
трубопроводу будет равен:
3.5 Биологический фильтр
Биологический фильтр - это
сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, который
покрыт биологической пленкой (биопленкой), образованной колониями
микроорганизмов. Биофильтр состоит из следующих частей (см. рис. 3.7):
Рис. 3.7 - Разрез биофильтра: 1 - подача сточных
вод; 2-водораспредельтельное устройство; 3-фильтрующая загрузка; 4- дренажное
устройство; 5- очищенная сточная вода; 6- воздухораспределительное устройство
фильтрующей загрузки, помещенной в резервуар
круглой или прямоугольной формы в плане (тело биофильтра);
водораспредельтельного устройства для
равномерного орошения сточной водой поверхности загрузки;
дренажногоустройства для удаления
профильтрованной жидкости;
воздухораспределительного устройства для
поступления воздуха внутрь биофильтра.
Проходя через загрузку биофильтра, загрязненная
вода оставляет в ней нерастворенные примеси, не осевшие в первичных
отстойниках, а также коллоидные и органические вещества, сорбируемые
биопленкой.
Часть органики микроорганизмы используют на
увеличение своей биомассы, поэтому масса активной биопленки все время
увеличивается. Отработанная и омертвевшая биопленка смывается сточной водой и
выносится из тела биофильтра, после чего отделяется от очищенной воды во
вторичных отстойниках. Необходимый кислород может поступать в толщу загрузки
естественной и искусственной вентиляцией.
Принимаем биофильтры с плоскостной загрузкой,
которые подразделяются на следующие:
с жесткой засыпной загрузкой (керамические,
пластмассовые или металлические насыпные элементы);
с жесткой блочной загрузкой (гофрированные или
плоские листы или пространственные элементы);
с мягкой или рулонной загрузкой, выполненной из
металлических или пластмассовых сеток, синтетических тканей, которые крепят на
каркасах или укладывают в рулонах;
погружные биофильтры, состоящие из пакета
дисков, насаженных на горизонтальную ось вращения.
Биофильтры с плоскостной загрузкой позволили
преодолеть многие недостатки, присущие биофильтрам: неиндустриальность
строительства, малую пропускную способность, ненадежность работы при
перегрузках, отсутствие загрузочного материала и другое. Предпочтение
биофильтрам с плоскостной загрузкой следует отдавать в районах с тяжелыми
грунтовыми условиями, сейсмичных районах, при наличии дешевых местных
материалов и дефиците электроэнергии. Такие биофильтры компактны, имеют малую
энергоемкость, надежны в эксплуатации, не подвержены заилению. Кроме того, они
имеют высокую индустриальность строительства, включая заводское изготовление
всего комплекса сооружений небольшой мощности. В качестве загрузки используются
блочные, засыпные и рулонные материалы из пластических масс, металла,
асбестоцемента, керамики, стекла, дерева, тканей и др. Биофильтры имеют
круглую, прямоугольную и восьмигранную форму в плане. В данной курсовой работе
принимаем биофильтр круглой формы с жесткой засыпной загрузкой. Высота
загрузочного слоя 3-8 м, плотность загрузки 10-250 кг/м3, удельная площадь
поверхности 60-250 м2/м3. Гидравлическая нагрузка на 1 м3 объема биофильтра в
сутки составляет 6-18м3.
3.5.1 Расчет биологического фильтра
суточный расход Qw= 8100 м3/сут;
БПК полн поступающей сточной воды Len =278 мг/л;
БПК полн очищенной сточной воды Lex = 30мг/л;
Температура сточной воды Tw= 14oC;
Выбираем жесткую засыпную (пластмассовую)
загрузку: блоки из поливинилхлорида. Определяем эффект очистки в биофильтрах по
БПК полн:
Э = 100 * (Len - Lex)/ Len = 100*(278 - 30)/278
= 89%;
Принимаем высоту загрузки биофильтра Нpf= 3 м,
гидравлическая нагрузка qpf = 18 м3/(м3*сут);
Необходимый объем загрузочного материала:
= Qw/ qpf = 8100/18=450 м3;
Площадь биофильтров:
= Vpf/ Нpf= 450/3= 150 м2;
Принимаем 2 биофильтра (npf = 2) круглой формы в
плане и рассчитываем их диаметр:
D =
Назначаем диаметр биофильтров D= 9,7
м и размещаем их в отапливаемом помещении.
3.6 Вторичный отстойник
Вторичные отстойники располагаются в
технологической схеме после сооружений биологической очистки в искусственно
созданных условиях (аэро-тенки, биофильтры, циркуляционные окислительные
каналы, биотенки и др.) и служат для выделения активного ила или отмершей
биопленки из очищенной сточной воды.
Эффективность осветления во вторичных
отстойниках определяет общий эффект очистки воды и эффективность работы всего
комплекса очистных сооружений биологической очистки.
Для очистных сооружений небольшой
производительности (до 20 тыс. м /сут) применяются вертикальные вторичные
отстойники, для очистных станций средней и большой пропускной способности
(более 15 тыс. м3/сут) - горизонтальные и радиальные. В ходе выполнения
курсовой работы принимается радиальный отстойник.
К достоинствам этого типа отстойников относят
удобство удаления осевшего ила и биопленка под гидростатическим давлением,
компактность их расположения и простота конструкции. Основными недостатками
является большая глубина и возможность развития анаэробных процессов в осевшем
активном иле.
Вторичный радиальный отстойник показан на рис.
5.1.
Биологическая пленка подводится к центральному
распределительному устройству - коническому раструбу внутри металлического
цилиндра. Осветленная вода собирается в кольцевой желоб по периметру
отстойника. Биопленка удаляется самотеком под гидростатическим давлением через
щели (сосуны) подвижного илососа в иловую камеру с регулируемым водосливом.
Недостаток этих отстойников заключается в сложности эксплуатации скребковых
механизмов.
Рис. 3.8 - Вторичный радиальный отстойник: 1 -
подача иловой смеси; 2 - сборный лоток очищенной воды; 3 - удаление активного
ила; 4 - илосос; 5 - распределительный кожух
Существуют модификации радиальных отстойников, в
которых используется принцип низкоградиентного перемешивания и
усовершенствованный илосос, что позволяет достичь снижения содержания
взвешенных веществ в осветленной воде и повышения концентрации биопленки.
4. Хлорирование бытовых стоков
Обеззараживание воды хлором - дезинфекция -
устранение из воды болезнетворных и иных микроорганизмов и вирусов, из-за
наличия которых вода становится непригодной для питья, хозяйственных нужд или
промышленных целей, хлором или хлорсодержащими реагентами. В качестве
хлорреагентов используют в основном жидкий хлор, хлорную известь, гипохлориты,
диоксид хлора. Растворимость хлора в воде зависит от температуры и давления.
При атмосферном давлении и температуре 14 0С в 1 литре растворяется около 3 литров
газообразного хлора (9,65 г). Хлорноватистая кислота обладает наибольшим
бактерицидным действием, в связи с чем хлор в кислой среде более эффективен,
чем в щелочной.
Установки для приготовления и дозирования
растворов, содержащих активный хлор, бывают нескольких типов. В установках с
использованием жидкого хлора последовательно осуществляются испарение хлора,
его механическая очистка, дозирование и растворение в воде с образованием
хлорной воды. Жидкий хлор поступает на очистные сооружения в стальных баллонах
вместимостью 40-50 литров при давлении 10 МПа или стальных контейнерах
вместимостью 400-800 литров при давлении 1,5 МПа.
В установках по обеззараживанию воды хлором,
хлорной известью или порошкообразным гипохлоритом вначале также приготовляется
хлорная вода определенной концентрации, затем она подается в обрабатываемую
воду. Для приготовления хлорной воды используют два бака: растворный и
расходный. В растворном баке приготовляют тестообразную массу реагента,
перепускают ее в расходный бак, разбавляют до концентрации 1 - 2% по активному
хлору, дают отстояться и сливают в дозировочный бачок, из которого вводят
раствор в узел обеззараживания где производится обработка воды.[5]
5. Принципиальная схема очистки
бытовых стоков
Рис. 5.1
Заключение
В ходе курсовой работы была представлена
функциональная и принципиальная схемы очистки бытовых стоков, исходя из
исходных загрязняющих веществ и их концентраций в сточных водах, которая
включает блоки очистки: механическую, биологическую, доочистку во вторичном
радиальном отстойнике и обработке сточных вод в узле обеззараживания с
добавлением реагента - хлора. Рассмотрена механическая и биологическая очистка
городских хозяйственно-бытовых сточных вод с числом жителей 30000 человек.
Задана проектная производительность 8100 м3/сутки.
Исходя из состава и расхода бытовых сточных вод,
с учетом необходимой степени очистки выполнен расчет основных технологических
параметров очистных сооружений: решетки, песколовки, первичного отстойника и
биологического фильтра. Предложен первичный радиальный отстойник, так как он
имеет низкую удельную материалоемкость и прост в эксплуатации. Эффективность
осветления составляет 60%. Исходя из надежности в эксплуатации, компактности и
малой энергоемкости был принят биологический фильтр с плоскостной (жесткой
засыпной) загрузкой, где загрузочным материалом являются блоки из
поливинилхлорида. Эффект очистки в данном биофильтре составил 89% .
Таким образом, можно сделать вывод, что схема
очистки городских бытовых стоков технологична, имеет высокую эффективность
очистки сточных вод от механических примесей и биологической пленки.
Список используемой литературы
1. Гудков
А.Г. Механическая очистка сточных вод: Учебное пособие. - Вологда: ВоГТУ, 2003.
- 152 с.
2. Гудков
А.Г. Биологическая очистка городских сточных вод: Учебное пособие. - Вологда:
ВоГТУ, 2002. - 127 с.
. Воронов
Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: -
М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006 - 704 с.
. Канализация.
Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.03 - 85.
5. <http://www.bibliotekar.ru/>
Инженерное оборудование зданий и сооружений.