Реконструкция очистных сооружений города Новотроицка

Реконструкция очистных сооружений города Новотроицка

Содержание

Введение

      Общая часть

.1 Существующее положение объекта реконструкции

.1.1 Существующие проблемы на очистных сооружениях

.2 Литературный обзор

.3 Расчет сооружений очистной станции

.3.1 Принятая технологическая схема

.3.2 Приемная камера

.3.3 Расчет решеток

.3.4 Расчет песколовок

.3.5 Расчет первичных радиальных отстойников

.3.6 Расчет аэротенка, нитрификатора и денитрификатора

.3.7 Расчет реагентного хозяйства

.3.8 Расчет вторичных радиальных отстойников

.3.9 Обработка осадка

.3.10 Расчет радиальных илоуплотнителей

.3.11 Расчет сооружений стабилизации осадков

.3.12 Расчет иловых площадок

.3.13 Расчет цеха механического обезвоживания осадков

.3.14 Расчет биологических прудов

.3.15 Расчет контактных резервуаров

1.3.16 Подборка установки ультрафиолета для обеззараживания сточных вод

2 Безопасность и экологичность

.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

.2 Обеспечение безопасности труда

.3 Охрана окружающей среды

.4 Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций

Технология строительного производства

.1 Разработка календарного графика производственных работ

.2 Основные принципы прокладки стального трубопровода

.3 Способы изоляционно - укладочных работ и принимаемые механизмы

.4 Испытания трубопроводов

.5 Проектирование разделов строительного генерального плана

.6 Расчет численности персонала, занятого в строительстве

.7 Расчет площадей временных помещений

.8 Организация складского хозяйства

.9 Временное электроснабжение

.10 Временное водоснабжение

.11 Временная канализация

Экономическая часть

Автоматизация канализационной сети

Заключение

Список используемых источников

Введение

Бурное развитие городов и промышленности вызывает необходимость в предотвращении отрицательного воздействия производственных и бытовых сточных вод на водоемы. В связи с чрезвычайным разнообразием состава, свойств и расходов сточных вод необходимо применение специфических методов, а так же сооружений по их полной очистке.

За последние годы на экологические системы обрушились огромные количества загрязняющих веществ, от которых они не способны защитить себя самостоятельно. И в основном это неочищенные или плохо очищенные сточные воды.

Если нечистот в почву попадает немного, почвенные микроорганизмы их эффективно перерабатывают, заново используя питательные вещества. В соседние водотоки просачивается уже очищенная вода. Но если нечистот много, почвенные микроорганизмы не справляются с их очисткой, и они попадают в воду, где на их окисление расходуется кислород. Создается так называемая биохимическая потребность в кислороде. Чем выше эта потребность, тем меньше кислорода остается в воде для живых организмов, особенно для рыб. И тогда из-за недостатка кислорода гибнет все живое. Вода становится биологически мертвой, в ней остаются только анаэробные бактерии. Они процветают без кислорода, некоторые виды выделяют сероводород. И без того безжизненная вода приобретает гнилостный запах и становится совсем непригодной для человека и животных. Почти такой же механизм воздействия на водоемы и плохо очищенной сточной воды с большим уровнем соединений азота и фосфора. Эти биогенные вещества стимулируют рост сине-зеленых водорослей, они начинают выделять токсин - микроцистин, опасный для рыб и других водных жителей. Что в значительной мере приводит к загрязнению водных объектов.

Существующие очистные сооружения не обеспечивают эффективной очистки сточной воды. Методы очистки в части технологии и морального износа оборудования не позволяют довести показатели качества сточных вод до требуемых нормативов.

Таким образом, тема дипломного проекта является актуальной.

Цель дипломного проекта заключается в повышении эффекта очистки сточных вод.

Для достижения данной цели необходимо провести реконструкцию очистных сооружений города Новотроицка, которая включает в себя следующие мероприятия:

.        Реконструкцию существующего аэротенка-вытеснителя на аэротенок-нитри-денитрификатор для уменьшения содержания азота, нитратов, нитритов, БПК;

2.      Применение реагентного метода для удаления из сточных вод соединений фосфора.

.        Введение в состав очистных сооружений нового оборудования для более качественной обработки осадка

.        Замену установки обеззараживания хлором на ультрафиолет для уничтожения оставшихся в сточной воде патогенных бактерий и снижение эпидемиологической опасности при сбросе в водоемы.

Все вышеперечисленные мероприятия позволят повысить эффект очистки сточных вод на очистной станции г. Новотроицка.

1. Основная часть

.1 Существующее положение объекта реконструкции

Город Новотроицк основан в 1945году, расположен на правом берегу реки Урал, в 315 км от Оренбурга, на границе с Казахстаном. Численность населения Новотроицка составляет около 115 тысяч человек. Город по площади занимает 30,5 тысяч гектаров (сюда входят поселки Аккермановка, Новорудный и семь других населенных пунктов). Застройка города представлена, в основном, пяти- и девятиэтажными домами, а так же частным сектором.

Наиболее крупными промышленными предприятиями являются:

ОАО «Уральская сталь» металлургический комбинат, ОАО «Цементный завод», ООО «Южно-Уральская горно-перерабатывающая Компания», ОАО «Новотроицкий завод хромовых соединений», ООО "Новотроицкий завод строительных материалов "Арго", ОАО «Стройконструкция», ООО «Новокиевский щебеночный завод», ООО «Пивоварни Ивана Таранова», ООО «Новотроицкий мясокомбинат», ОАО «Новотроицкий комбинат хлебопродуктов», ООО «Молоко» и др.

Очистные сооружения города Новотроицка, расположенные в 10 км от города, предназначены для очистки сточных вод, поступающих с городской канализации и промпредприятий в общем количестве 59 000 м3 /сутки.

Бытовые сточные воды имеют относительно постоянный состав загрязнений, происхождение которых связано с жизнедеятельностью человека. В основном это - органика животного и растительного происхождения. К неорганическим загрязнениям, находящимся в сточной воде относятся минеральные частицы - песок, глина, частицы шлака. Кроме этого бытовые сточные воды содержат различные микроорганизмы, многие из которых пагубно влияют на организм человека: бактерии, дрожжевые и плесневые грибки, яйца гельминтов.

Производственные сточные воды предварительно очищаются на локальных очистных сооружениях, а только потом часть стоков вместе с бытовыми стоками поступает на очистные сооружения.

Задачей очистных сооружений является очистка и обеззараживание сточных вод до нормативных показателей.

Обработка городских сточных вод, представляющих собой смесь бытовых и промышленных стоков, производится в такой последовательности:

механическая очистка на решетках, в песколовках и первичных отстойниках;

биологическая очистка на аэротенках и вторичных отстойниках;

обеззараживание хлорированием и выпуск в водоем.

Механическая очистка сточных вод

Механическая очистка производится для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворимых загрязнений путем процеживания, отстаивания, фильтрования.

Процесс начинается с насосной станции №2, которая предназначена для перекачивания хозяйственно-бытовых сточных вод, поступающих с комбината и города на очистные сооружения.

К насосной станции подведены пять коллекторов: Д 500 мм и Д 700 мм - с микрорайона. Центральный коллектор Д 450 мм и два коллектора Д 800 мм - с восточной стороны. Оба коллектора Д 800 мм подводятся к общему коллектору Д 1500 мм.

Насосная станция состоит из трех основных отделений: мокрого отсека (дробильное отделение), машинного зала, электрической подстанции.

Сточная жидкость из коллектора Д 1500 мм по двум бетонным каналам распределяется на механические грабли типа ТГ - 12М, пропускной способностью 850 л/с, перед которыми установлены грубые решетки с ячейками Д 180 мм. Решетки служат для задерживания крупных плавающих предметов. Мусор, задерживаемый на решетках, собирается граблями вручную и грузится в контейнер, поднимающийся с помощью электротали. Контейнер с мусором выгружается на автосамосвал и вывозится.

После грубых решеток сточная жидкость попадает на механические грабли с прозорами ячеек 16 мм. задержанный мусор сбрасывается на металлический стол и вручную сталкивается в дробилку марки Д - 3Б, производительность которой 300 - 600 кг/ч. После дробилки измельченный мусор вновь поступает в канал и вместе с жидкостью через грабли направляется в приемную камеру насосов, которая отделена от машинного зала водонепроницаемой стеной. В дробильном отделении установлено два контрольно-измерительных прибора типа ЭРСУ, которые контролируют оптимальную работу механических граблей и оптимальный уровень воды в приемной камере. Перед бетонными каналами установлено два щитовых электрофицированных затвора, предназначенных для регулирования подачи жидкости в приемную камеру.

В машинном зале установлено четыре насоса марки СД- 2400 / 75,5, № 1,2,3,4, один из которых находится в работе. При оптимальном заполнении приемной камеры уровень воды на два метра выше оси насосов, т.е. насос установлен под заливом. Отметка оси насоса - 178,85 м, отметка горизонта воды в приемной камере колодца очистных сооружений - 209,75 м.

Параметры работы насосной станции: производительность (Q) - 3000 м3/час, необходимое давление (Н) в коллекторе 4.5 - 6 кг/см2., потери напора в насосной станции принимаются равным - 0,4 кг/см.

сточный вода очистка

Таблица 1 - Оборудование насосной станции №2

Наименование	Марка	Производительность, м3/час, кг/час	Напор, кгс/см2	Мощность дв., кВт	Число оборотов, об/мин.
Механические грабли	ТГ - 12М	8
Дробилка	Д - 3Б№ 1,2	600
Насосы	СД - 2400/75,5 № 1,2,3,4	2400	7,5	630	750
	ВК - 2/26	20	2,6	1,5	145
Вентилятор	Ц4 - 70 №16		61	22	1400
	Ц4 - 70 №6,3	4680	38	10	930

После насосной станции сточная вода поступает на решетки, предназначеные для извлечения средних или крупных грубодисперсных включений из сточных вод, перекачиваемых насосной станцией №2 на очистные сооружения по двум напорным трубопроводам диаметром 800 мм. Здание решеток состоит из зала решеток, насосного отделения, диспетчерской, вентиляционной и бытовых помещений.

Далее сточная вода поступает в горизонтальные песколовки предназначены для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (песка, частиц шлака и т.д.) и устанавливаются перед отстойниками.

Песок из песколовок по труб направляется в бункерную песка предназначенную для складирования и хранения песка поступающего с песколовок. На данных очистных сооружениях бункеры рассчитаны на пятидневное хранение песка в них. Установлено два бункера, один из которых находится в резерве.

Механическая очистка сточных вод завершается на первичных отстойниках, которые предназначены для выделения из сточных вод грубодисперсных (в виде крупной взвеси) примесей. Методом отстаивания выделяются всплывшие и тонущие вещества. Осветленная вода направляется на биологическую очистку.

Биологическая очистка сточных вод

Биологическая очистка осуществляется на аэротенках.

Метод биологической очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах в качестве питания в процессе жизнедеятельности.

Аэротенки - это специальные сооружения предназначенные для биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях. Аэротенки представляют собой резервуар, в котором медленно протекает смесь активного и очищаемой сточной воды. Работа аэротенок основана на использовании процессов биохимического окисления органики сточных вод. Основную роль играют аэробные микроорганизмы, колонии которых образуют активный ил.

Для поддержания в аэротенках необходимого кислородного режима и перемешивания активного ила со сточной жидкостью производится подача сжатого воздуха.

На данных очистных сооружениях применяются аэротенки с пневматической аэрацией, в которые воздух подается от воздуходувных установок и распределяется в жидкости при помощи специальных полимерных труб.

Аэротенки работают вместе с регенераторами. Наличие регенераторов гарантирует высокую степень очистки сточных вод даже в тех случаях, когда состав их непостоянен и в них периодически могут содержаться токсичные вещества. В случае поступления таких веществ в аэротенки и гибель содержащегося в них активного ила погибший ил может быть удален из системы и заменен новым, взятым из регенератора в большем количестве, чем в обычных условиях. Регенераторам позволяют поддерживать в них более высокую (в 2-5 раз) концентрацию (по сухому веществу) активного ила, чем в аэротенках, что в свою очередь позволяет повысить нагрузку на ил.

После аэротенок смесь сточной воды с активным илом поступает во вторичные отстойники для извлечения из сточной воды активного ила (вторичное отстаивание). Ил, оседающий во вторичных отстойниках, частично возвращается в аэротенки (циркулирующий активный ил), а избыток (избыточный активный ил) уплотняется в илоуплотнителях и направляется на иловые площадки для сбраживания. Характеристики аэротенка представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные расчетные данные аэротенок

Наименование	Производительность, м3/ч	К	продолжительность аэрации, час	полезный объем аэротенок, м3	количество ячеек, шт	ширина аэротенка, м	глубина аэротенка, м	длина аэротенка, м	максимальный расход воздуха, м3/ч	расход активного ила, м3/ч
аэротенки	32000	1,25	8,6	28680	4	4,5	4,5	89	11000	1230

При очистке сточных вод в аэротенки поступает незначительное количество поверхностно - активных веществ, образуется пена, которая нейтрализуется очищенной жидкостью из вторичных отстойников.

Блок насосно-воздуходувной станции

Воздуходувная и иловая насосные станции предназначены для перекачки воздуха на аэротенки, перекачки активного ила из нижнего канала аэротенок в верхний канал и отбора избыточного активного ила и подачи технической воды для собственных нужд станции и нужд хлораторной.

Производительность воздуходувной станции - 22000 м3/час, иловых насосов - 1330 м3/час. Суммарная производительность насосов технической воды составляет 120 м3/час.

В качестве технической воды используется биологически очищенные воды после насосной станции перекачки осветленных вод №3.

В состав блока входят воздуходувная насосная, диспетчерская станция, трансформаторная подстанция, щит станции управления и вспомогательные помещения.

Здание блока двухэтажное, каркасно - панельного типа, размером в осях 18х30 м, высотой до низа несущей конструкции 6 м.

Машинный зал включает два отделения: воздуходувную, расположенную на отметке +0,000 и насосную - на отметке - 3,5 м. В зале предусмотрена монтажная площадка на въезд автомобиля с грузом 5 тн.

Оборудование блока насосной станции - таблица 3.

Таблица 3 - Оборудование блока насосной воздуходувной станции

Наименование	Марка	Производительность, м 3/час	Число оборотов, об/мин	Мощность, кВт
Воздуходувка	ТВ-80-1,6 №1,2	5000	2960	125
	ТВ-80-1,6 №3,4	6000	2960	160
Насосы	Д-2000/21б-2	1400	730	55
	3К-6	40	1500	17
	ПКВП 63/22,5	63	1460	11
	ВК-4/24	5,7	1450	2,2

Сточная вода после аэротенков поступает во вторичные отстойники

Вторичные отстойники предназначены для отделения активного ила от иловой смеси.

На данных очистных сооружениях применяются радиальные вторичные отстойники, в которых сточная жидкость движется от центра отстойника к его периферии.

В составе проекта очистной станции, принята группа отстойников из четырех единиц, включая распределительную чашу и иловые камеры.

Насосная станция №3 предназначена для перекачки биологически очищенных сточных вод на сооружения доочистки, в пруды - аэраторы, а оттуда на сброс в р.Урал, или на полив земель совхоза «Прогресс».

Насосная станция имеет два приемо - всасывающих резервуара расположенных вне здания насосной станции и выполненных из монолитного железобетона, перед приемо - всасывающим резервуарами, установлены щитовые затворы с ручным приводом, предназначены для регулирования подачи сточной жидкости в резервуары. Насосы первой и второй группы установленных в машинном зале насосной станции.

Обработка осадка сточных вод

Обработка осадка сточных вод начинается с насосной станции сырого осадка. Насосная станция сырого осадка предназначена для перекачки в илоуплотнители. В подвале насосной станции установлено три насоса марки ФГ 216 /24 с асинхронными электродвигателями типа А - 02 - 81 - 4 (технические данные насоса и электродвигателя см. в приложении).

Илоуплотнители предназначены для обработки осадка поступающего с первичных отстойников и избыточного активного ила после биологической очистки.

Направлять на иловые площадки огромную массу избыточного активного ила с высокой влажностью нерентабельно, поэтому его предварительно уплотняют.

Уплотнение активного ила на данных очистных сооружениях производят в радиальных отстойниках Д18 м.

Илоуплотнитель представляет собой круглый в плане резервуар из сборных железобетонных элементов. Высота стеновых конструкций - 2,7 м. Илоуплотнители работают по принципу радиальных отстойников. Технология их работы заключается в следующем. Избыточный активный ил поступает по трубе Д200мм из аэротенков в илосмесительную камеру. Илосмеситель представляет собой железобетонный резервуар с перегородкой посреди дна. Отделения могут закрываться шиберами в случае надобности.

Из илосмесителя ил равномерно поступает по двум трубопроводам Д200 мм в оба илоуплотнителя (при открытых шиберах). Распределение воды и ила происходит за счет гравитационных сил. Осевший и уплотненный ил собирается к приямку, расположенному в центре отстойника, скребковым механизмом, и периодически откачивается на иловые площадки. Осветленная вода переливается через водослив сборным кольцевым лотком и поступает самотеком по трубе Д 200 мм в дренажную насосную станцию. Откачка избыточного уплотненного ила производится циклично 2 раза в смену по графику плунжерными насосами НП - 28, установленными в здании насосной станции илоуплотнения.

Илоскреб вращается со скоростью 3,4 об/мин. Уклон дна илоуплотнителя принимается 0,025 от периферии к приямку.

Активный ил откачивается из вторичных отстойников с влажностью 99,2 - 99,9 % . Уплотняется до влажности 96,5 - 98,5 % , обеспечивая снижение объема в 5 - 15 раз в течении 5-7 часов.

Часовая производительность одного илоуплотнителя равна 525 м3/час.

Насосная станция предназначена для перекачки ила (уплотненного) на иловые площадки.

Насосная станция запроектирована прямоугольной формы в плане, с размерами в осях 6х12 мм. Стены подземной части выполнены из железобетонных панелей. Днище - железобетонное, монолитное. На перекрытии из железобетонных плит располагаются фундаменты под насосы, подвешенные монорельсы и технологические трубопроводы. Насосы плунжерные марки НП-28 (2шт.) предназначены для откачки уплотненного ила на иловые площадки из илоуплотнителей. Откачка ведется до 30 мин от каждого илоуплотнителя. При нарушении технологии, откачку ила из илоуплотнителей увеличивают.

Таблица 4 - Оборудование насосной станции сырого осадка

Наименование	Марка	Производительность, м3/час	Напор, кг/см2	Число оборотов, об/мин	Мощность дв, кВт
Насосы	ФГ 216/24 № 12,13,16	216	2,4	1450	40
	НП - 28 №9,10	28	3	42	5,5
Вентилятор	Ц - 4 - 70 №3,1	1360	21	1400	1
	Ц - 4 - 70 №2,5	980	16	2800

На очистных г.Новотроицка для обезвоживания осадка предусматриваются иловые площадки.

Иловые площадки служат для обезвоживания осадка. Иловые площадки представляет собой сблокированные дренированные участки земли (карты), окруженные со всех сторон земляными валиками. Иловые площадки устроены на искусственном основании и оборудованы системой дренажа. Площадки устроены на плотные, нефильтрующие грунты (суглинок, глина).

После илоуплотнителей осадок подводится к площадкам по трубе Д150 мм к месту выгрузки по железобетонным лоткам шириной 200 мм и высотой 400 мм. Лотки укладываются с уклоном 0,01 м. Устройство покрытия иловых площадок образуется из слоя асфальто-бетона (0,04м), гранулированного шлака (0,15 м) и песка (0,10м). Дренаж для отвода фильтра устроен из асбоцементных дырчатых труб Д100 мм и уложенных в каналах, заполненных щебнем, с уклоном 0,003. Глубина заложения труб в начальных точках - 1,25 м.

Осадок поступает на карты иловых площадок периодически, слоями.

Годовой слой напуска осадка не должен превышать 1,5 м. Оптимальная высота слоя единовременно напуска осадка в летнее время соответствует 0,25-0,30 м, зимой - 0,5 м.

Фильтрация идет интенсивно 3-4 дня, влажность осадка при этом уменьшается до 95 %. Иловая вода частично испаряется, но большая часть удаляется по дренажным трубам в насосную станцию дренажных вод. Затем подсушка замедляется и длится от нескольких дней до нескольких недель, в зависимости от климатических условий. Влажность снижается до 75-80 %, а объем уменьшается в 2-5 раз. Подсохший осадок убирают с площадок и используют как удобрение или сжигают.

Общая годовая нагрузка на асфальтовые площадки составляет 5 м3 /м2. Под обезвоживание осадка используется шестнадцать карт размером 25х85,5 м каждая с общей площадью 2137,5м2 (каждая). Карты отделены друг от друга оградительными валиками.

Иловые площадки необходимо своевременно освобождать от подсушенного осадка.

Для вывозки осадка с иловых площадок предусмотрено устройство подъездных путей. Для въезда в площадку устраивают пандусы шириной 4 м. Для сгребания ила применяют бульдозер. Их нагружают в автомашины при помощи погрузчика и вывозят за пределы очистных сооружений.

В зимнее время замерший ил раскатывают специальными машинами в отдельные глыбы, которые также вывозят на автомашинах за пределы сооружений.

Обеззараживание сточных вод

Обеззараживание очищенных сточных вод производится для уничтожения содержащихся в них болезнетворных микробов, вирусов и бактерий.

Для обеззараживания сточной воды на очистных г.Новотроицка применяется хлораторная установка. Расчетную дозу хлора следует принимать после полной биологической очистки до 3 мг/л. Принятую дозу активного хлора необходимо уточнять в процессе эксплуатации, исходя из того, что количество остаточного хлора в обеззараживающей воде после контакта должно составлять 0,5 - 1,5 мг/л.

Расходный склад хлора предназначен для хранения хлора. На склад жидкий хлор поступает в баллонах (контейнерах). Баллоны (контейнеры) с жидким хлором на складе могут располагаться в вертикальном и горизонтальном положении на специально оборудованных стеллажах и подставках таким образом, чтобы обеспечивать удобство их обслуживания.

Жидкий хлор из склада транспортируется в хлораторную по хлоропроводам. Для этого в складе хлора предусмотрено специальное место, оборудованное двумя весами и стационарным хлоропроводом.

Хлоратор предназначен для дозирования газообразного хлора и получения хлорной воды. В хлораторной уставлены два грязевика, два хлоратора (один рабочий, другой - резервный).

Жидкий хлор имеет в своем составе треххлористый азот, который осаждается на внутренней поверхности трубопроводов в процессе их эксплуатации.

Установка обезвреживания аварийных выбросов хлора «Олимп - 2002»

В соответствии с требованиями «Правил безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении хлора» (ПБ 09-594-03,п.5.11 и п.6.31-6.33), для локализации аварийных ситуаций на складе хлора предусматривается устройство аварийной вентиляции, включающейся автоматически по сигналу газоанализатора хлора. Выбросы от аварийной вентиляции направляются на сблокированную с ней систему поглощения хлора, состоящую из установки обезвреживания аварийных выбросов хлора на базе аппарата «ОЛИМП - 2002».

Аппарат представляет собой тарельчатый абсорбер, в котором в качестве контактных устройств используются тканые сетки (ТКУ).

Для контроля проскока хлора через поглотительный аппарат «ОЛИМП-2002» на выбросном воздуховоде устанавливается датчик газоанализатора «Хоббит».

Контроль за уровнем раствора в емкости постоянно осуществляется прибором - сигнализатором уровня РОС-301 , подающим сигнал оператору при отклонении уровня от заданного значения.

В качестве нейтрализующего раствора используется раствор кальцинированной соды с концентрацией 10% . Качество раствора определяется по данным лабораторного анализа с периодичностью 1 раз в неделю.

Для контроля за содержанием хлора в воздухе склада хлора используется двухпороговый газоанализатор «Хоббит».

Доочистка сточных вод

В целях снижения содержания остаточных загрязнений в сточных водах, прошедших биологическую очистку, предусмотрены пруды-аэраторы с перепадами.

Пруды - аэраторы приняты на 12-суточное пребывание в них сточных вод. Пруды - аэраторы состоят из 4 секций. Каждая секция соединяется с предыдущей аэрационным перепадом высотой 1 метр.

Процессы окисления органических загрязнений в сточных водах проходят различно, в зависимости от времени года.

Качественные показатели сточных вод, очищенных в биологических прудах, при выпуске в водоем р.Урал, должны отвечать требованиям «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами».

.1.1 Существующие проблемы на очистных сооружениях Новотроицка

В настоящее время потребность в реконструкции существующих очистных сооружений возникает по следующим основным причинам:

1.      действующая в настоящее время технологическая схема биологической очистки не обеспечивает нормативных требований, предъявляемых к очищенным водам, сбрасываемым в водоем рыбохозяйственного назначения. Средние результаты химического анализа сточных вод представлены в таблице. 5;

Таблица 5 - Средние результаты химического анализа поступающей сточной воды

Показатели	Средние показатели		ПДС	ПДК
Взвешенные вещ-ва, мг/4,189,7655,655,65
Водородный показатель	8,13	8,19	-	-
Ион аммония, мг/0,961,00,40,4
Нитриты, мг/0,25 0,350,080,08
Нитраты, мг/ 2,973,53,3
БПК5, мг/4,325,52,02,0
Сухой остаток, мг/928,2924,6943,21000,0
Хлориды, мг/189,5195,5177,3300
Железо, мг/0,150,250,100,10
Фенолы, мг/0,00050,00050,00050,0005
Фосфаты, мг/0,302,00,20,15
Сульфаты, мг/99,8100100100
Нефтепродукты, мг/0,0480,050,050,05
СПАВ, мг/ 0,0370,0350,050,05
Цинк, мг/0,010,00970,010,01
Медь, мг/ 0,00150,00130,0010,001

многие технологические решения по существующей технологии очистки и обработке осадка морально устарели и не эффективны.

Решением данных проблем является реконструкция очистных сооружений с целью повышения эффекта их работы следующими мероприятиями:

)        реконструкция существующих аэротенок. Они разбиваются на зоны нитри - денитрификации; устанавливаются мешалки для перемешивания иловой смеси;

2)      строительство реагентного хозяйства для удаления из сточных вод фосфора.

)        замена системы обеззараживания воды хлором на ультрафиолетовые установки, которые менее сложны и неопасны в эксплуатации;

)        проектировка сооружения для обработки осадка;

.1.2 Литературный обзор путей решения существующих проблем

) Одним из показателей загрязнения сточных вод является наличие в них аммонийного азота и фосфора. В процессе очистки происходит трансформация и частичное изъятие аммонийного азота и фосфора из сточных вод. При этом в ходе очистки протекают процессы аммонификации и последующей нитрификации азота, а так же гидролиз соединений фосфора. Соединения азота и фосфора, находящиеся в сточных водах, получили название биогенных элементов. Проблема удаления азот- и фосфорсодержащих соединений возникла в связи с ухудшением качества воды рек и водохранилищ, вызванным эфтрофикацией, которая обусловливается наличием избыточного количества питательных элементов в поверхностных слоях воды, что вызывает усиленный рост водорослей и макрофитов, мешает прохождению света в глубь водоема, потребляя растворенный кислород. Среди методов очистки сточных вод от соединений азота известны следующие: биологические, физико-химические, электро - химические, методы отдувки, ионного обмена. Фосфаты удаляют химическими, физико-химическими и биологическими методами. представлена сравнительная характеристика методов очистки сточных вод в таблице 6.

Таблица 6 - Сравнительная характеристика очистки сточных вод различными методами

Наименование

Принцип действия

Недостатки

Достоинства

Азот и его соединения:

Биологический метод

Основан на процессах биологического окисления азота до нитратов и нитритов. В ходе денитрификации происходит окисление органических веществ при восстановлении азота нитратов до свободного азота

Высокие капитальные затраты, необходимость строгого соблюдения технологического режима очистки, токсичное действие на микроорганизмы некоторых органических соединений и необходимость разбавления сточных вод в случае высокой концентрации примесей.

Эффективное удаление азота

Физико - химические методы:

Обратный осмос

Характеризуется использованием мембран с минимальным размером пор, соизмеримым с размером одиночных ионов, поэтому извлекаются все растворенные ионы азота и органические молекулы

Процесс требует тщательной предварительной очистки и умягчения воды

Применение полупроницаемых мембран позволяет достигать эффект очистки от азотсодержащих соединений до 98,5%

Окисление озоном

Аммиак полностью окисляется в нитрат, в результате весь кислород расходуется на окисление азота

Эффективного удаления аммиака можно достигнуть только при поддержании щелочной среды

Аммиак полностью окисляется в нитрат, в результате устраняется расход кислорода на окисление азота в отходах

Отдувка

Способ удаления аммиака осуществляют после обработки сточной воды известью. Основан на отдувке из раствора воздухом с pH = 11 в охладительной башне. Нагнетаемый воздух пропускают через загрузку для извлечения аммиака из капель воды.

Требуется предварительная обработка известью

Простота этого процесса делает его наиболее дешевым методом денитрификации в тех случаях, когда предварительно удаляется фосфор путем обработки сточной воды известью

Наименование

Принцип действия

Недостатки

Достоинства

Ионный обмен

Этот метод применяется, когда нужно обеспечить очень низкую концентрацию азот в воде после очистки. Высокой избирательной способностью по отношению к иону аммония обладает клиноптилолит-естественный неорганический цеолитовый материал

Ионообменная смола имеет свой ресурс или «ёмкость» поэтому процесс обмена не бесконечен, и сорбент нуждается в периодической регенерации.

Единственный метод, дающий возможность выборочно, селективно извлекать из раствора некоторые компоненты, например, соли жесткости, тяжелые металлы

Электро - химический метод

Основан на электролизе морской воды с выделением на аноде хлора, в результате которого выделяющаяся гидроокись магния вступает в реакцию с содержащимся в сточных водах ионами аммиака с образованием нерастворенной комплексной соли

Пока не нашёл применение в промышленных масштабах

Дает возможность в большинстве случаев отказаться от применения реагентов, реагентного хозяйства, что наряду со снижением стоимости электроэнергии, позволяет прогнозировать на ближайшее время еще более широкое их распространение

Фосфор

Химический

Ионы реагента взаимодействуют с растворными солями ортофосфорной кислоты, вследствие чего происходит образование мелкодисперсного коллоидного осадка фосфата

Требуется добавление дорогостоящих реагентов; вторичные загрязнения, образующиеся после применения коагулянта.

При использовании этого коагулянта помимо удаления фосфора достигается более полное удаление бактерий

Наименование

Принцип действия

Недостатки

Достоинства

физико-химический

Адсорбционный метод

Фосфор поглощается поверхностью сорбента

Эффект удаления органического фосфора зависит от эффекта удаления взвешенных веществ, не экологичный

Физико-химические методы, основанные на контакте сточных вод с электродами, отличаются высокой эффективностью

Основан на выращивании кристаллов фосфатов на центрах кристаллизации с последующим их удалением их из системы

Требуется установка дорогостоящего оборудования

-

Биологический

Основным методом биологического изъятия фосфора является метод с анаэробной обработкой возвратного рециркулирующего активного ила. При использовании такой схемы поочередной аэробной и анаэробной обработке подвергается смесь сточной жидкости и активного ила, а фосфор из системы выводится с избыточным илом

Биологическая очистка воды на станциях очистки воды, как и любой процесс, имеет свои пределы, так, после превышения некоторого критического предела загрязнений микроорганизмы погибают. Одним из основных факторов биологической очистки воды является интенсивность размножения бактерий, выполняющих окисление загрязнителей.

При правильном проведении процесса возможно эффективное изъятие фосфатов из сточной жидкости.

БПКполн

Биохимический метод

Основан на окисление в аэротенке

Большие капитальные затраты, необходимость предварительного удаления токсичных веществ, строгое соблюдение технологического режима очистки.

Несложное аппаратное оформление, невысокие эксплуатационные затраты

2) В настоящее время применяется много различных методов обработки осадков с целью их последующего использования в хозяйственной деятельности или ликвидации. При обработке осадков достигается их стабилизация (или минерализация), обезвоживание (уменьшение объема) и обеззараживание. Стабилизация или минерализация органического вещества осадка может осуществляться в анаэробных условиях (метановое брожение) и в аэробных условиях (окисление органического вещества бактериями при аэрации осадка воздухом). Аэробной стабилизации может подвергаться неуплотненный и уплотненный избыточный активный ил и его смесь с осадком первичных отстойников.

Для обезвоживания осадков может быть принят как метод обезвоживания в естественных условиях, то есть на иловых площадках, так и механический метод обезвоживания осадков. Но так как в городах с развитой инфраструктурой использование процессов естественной сушки осадков нерационально с экономической точки зрения, то механическое обезвоживание осадков является оптимальным методом их переработки. Сопоставление характеристик сооружений для механического обезвоживания осадков показывает, что каждое сооружение имеет определенные преимущества и недостатки и представленные в таблице 7.

Таблица 7 - Сравнение основных характеристик сооружений механического обезвоживания осадков сточных вод

Аппараты, применяемые для обезвоживания осадка	Принцип действия	Основные преимущества	Основные недостатки
Вакуум - фильтры	Основан на удалении воды из плотного слоя осадка рас-ого на мелкоячеистой сетке (ткани), вакуумом, создаваемым со стороны противо-ной осадку	Возможность обработки осадков без выделения песка и распространения запаха; сокращение топливно - энергетических расходов на термосушку; отсутствие быстроизнашивающихся узлов	Применение минеральных реагентов, вакуум-насосов; периодические замены фильтровальной ткани, повышенный расход электроэнергии
Центрифуги	Происходит процесс разделение твердой и жидкой фаз в поле центростремительных сил, с применением минеральных коагулянтов	Компактность установок, возможность работы по реагентным и безреагентным схемам и с применением флокулянтов	Необходимость извлечения из осадков крупных включений и песка, периодической наплавки или замены шнеков; повышенные по сравнению с вакуум-фильтрами топливно-энергетические расходы на термосушку
Ленточные фильтр - прессы	Пресс имеет верхнюю и нижнюю фильтровальные ленты. Фильтрование и отжим осуществляются в пространстве между этими лентами. Обезвоженный осадок срезается ножом и сбрасываетс в конвейря	Отсутствие быстроизнашивающихся деталей и узлов; сокращение расхода электроэнергии; отсутствие необходимости выделения крупных включений и песка из осадков	Повышенные габариты по сравнению с центрифугами; возможность распространения запаха; увеличенные по сравнению с вакуум - фильтрами топливно - энергетические расходы на термосушку; необходимость периодической замены фильтровальной ткани
Камерные и рамные фильтр - прессы	Кондиционированный осадок подается на фильтр-пресс насосами при возрастающем давлении. Давление фильтрования поднимается до 1,5Мпа.	Низкая влажность обезвоженного осадка и топливно - энергетические расходы на термосушку и сжигание	Низкая удельная производительность (с единицы поверхности); повышенный расход реагентов; периодичность действия; необходимость замены фильтровального полотна по мере износа

)        Осадки, выделяемые при очистке сточных вод, по химическому составу относятся к ценным органоминеральным смесям. Поэтому их целесообразно использовать в сельском хозяйстве в качестве удобрений, содержащих необходимые для развития растений микроэлементы. Сжигание осадков осуществляется, если их утилизация в исходном виде невозможна или экономически нецелесообразна. Сравнительная характеристика методов утилизации осадков представлена в таблице 8

Таблица 8 - Методы использования и утилизации осадков

Процесс утилизации осадка	Принцип действия	Основные недостатки метода	Основные преимущества метода
Сжигание	При сжигании осадков большинство их используется как топливо. Зола, образующаяся при сжигании осадков, может использоваться для подщелачивания почв	Необходимость эффективной очистки отходящих газов, потребность в квалифицированном персонале	Значительно сокращаются транспортные расходы, возможно получение дополнительной теплоты
Использование в качестве удобрения для сельско-хозяйственных культур	В качестве удобрения можно использовать те осадки сточных вод и избыточный активный ил, которые предварительно были подвергнуты обработке, гарантирующей последующую их незагниваемость, а также гибель патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов.	Осадок используется только в теплый период времени	Содержится большое количество органических веществ, внесение осадков значительно уменьшает кислотность почв

Патогенные микробы не могут быть полностью удалены из сточных вод ни при отстаивании, ни при биологической очистке. Поэтому для их удаления необходимо применить метод обеззараживания сточных вод. Обеззараживание сточных вод имеет целью уничтожение оставшихся в них патогенных бактерий и снижение эпидемиологической опасности при сбросе в водоемы. В дипломном проекте предлагается заменить систему хлорирования на ультрафиолетовые установки, так как бактерицидное облучение действует почти мгновенно и, следовательно, вода, прошедшая через установку, может сразу же поступать непосредственно в систему оборотного водоснабжения или в водоем. Ниже приведены методы обеззараживания сточных вод таблица 9.

Таблица 9 - Методы обеззараживания сточных вод

Методы обеззараживания сточной воды	Принцип действия	Основные недостатки метода	Основные преимущества метода
Хлорирование	Жидкий хлор вводят в сточную воду или непосредственно (прямое хлорирование), или при помощи хлоратора - прибора, который служит для приготовления раствора хлора в водопроводной воде и его дозирования. Бактерицидный эффект хлора зависит от его начальной дозы и продолжительности контакта с водой	Хлорирование при дозе остаточного хлора 1,5 мг/л не обеспечивает необходимой эпидемической безопасности в отношении вирусов. Другим негативным свойством хлорирования является образование хлорорганических соединений и хлораминов. Хлорорганические соединения обладают высокой токсичностью, мутагенностью и канцерогенностью,	Высокая эффективность в отношении патогенных бактерий
Озонирование	При взаимодействии озона с примесями воды протекает процесс их окисления	Высокая стоимость оборудования	Обладает высокой бактерицидной активностью и обеспечивает надежное обеззараживания воды. Благодаря сильной окислительной способности озон разрушает клеточные мембраны и стенки. Обработка сточных вод озоном на заключительном этапе позволяет получить более высокую степень очистки и обезвредить различные токсичные соединения.
Ультрафиолет	Обеззараживающий эффект УФ-излучения обусловлен необратимым повреждениям ДНК и РНК микроорганизмов, находящихся в сточной воде, за счет фотохимического воздействия лучистой энергии, которое предполагает разрыв химических связей органической молекулы в результате поглощения энергии излучения	Дорогостоящее, но поскольку ультрафиолетовое обеззараживание - безреагентный процесс, со временем затраты окупаются.	Не требует введения в воду химических реагентов, не влияет на вкус и запах воды и действует не только на бактериальную флору, но и бактериальные споры. Бактерицидное облучение действует почти мгновенно и, следовательно, вода, прошедшая через установку.

Анализ литературного обзора рассмотренных проблем позволяет сделать следующий вывод - повышение эффекта очистки сточных вод возможно с помощью применения новейших технологий и сооружений:

одним из эффективных методов удаления азота из сточных вод является биологический метод, при котором происходит окисление азота до нитратов и нитритов, а затем выведением азотосодержащего газообразного вещества;

одним из эффективных методов удаления фосфора является химический метод, при использовании реагента сернокислого железа, с последующим выведением его в осадок;

эффективными сооружениями обработки осадка являются установки сбраживания осадков метантенков и обезвоживание центрифугами;

обеззараживание сточных вод предполагается проводить установками бактерицидного ультрафиолетового излучения, так как по сравнению с другими установками обеззараживания УФ является одним из самых безопасных и экономичных.. Не требует введения в воду химических реагентов, не влияет на вкус и запах воды и действует не только на бактериальную флору, но и бактериальные споры. Бактерицидное облучение действует почти мгновенно и, следовательно, вода, прошедшая через установку.

.3 Расчет очистных сооружений

.3.1 Принятая технологическая схема

Выбор методов очистки сточных вод и определение состава сооружений представляют собой сложную технико-экономичную задачу и зависят от многих факторов; расхода сточных вод и мощности водоема; расчета необходимой степени очистки; рельефа местности; характера грунтов и др. Технологическая схема очистки представлена на схеме 1.

Механическая очистка

Сточная вода поступает на решетки через приемный канал по железобетонным лоткам. В зависимости от того, какой шибер открыт, сточная вода попадает на первую, вторую, или третью канализационную механизированную решетку СУЭ с электроприводом.

Производительность по отбросам более 0,1 м3/сутки, ширина прозоров между стержнями решетки 5,5 мм. Решетки установлены в пазах, сделанных в боковых стенках для удобства эксплуатации. В случае необходимости решетки заменяются другими. Удаление плавающих механических частиц из загрязненного потока жидкости, протекающего по каналу, производится при помощи граблин, которые перемещают их к верхнему краю рамы и с помощью сбрасывателя подают на конвейер. Транспортировка отбросов от решеток происходит по ленточному конвейеру, т.е. механизированно; за пределы здания отходы периодически вывозятся на свалку. Влажность удаленных с решеток отбросов составляет 80%, зольность - 7%. Скорость протока сточных вод между стержнями решетки не должна превышать 1 м/с.

Схема1 - Технологическая схема очистки сточных вод

Характеристики здания решеток представлены в таблице 10.

Таблица 10 - Оборудование здания решеток

Наименование	Марка	Мощность дв, кВт	Число оборотов, об/мин	Производительность, м3/час
Канализационные решетки	СУЭ 0812 №1,2,3	1,5	1385
Насосы	К100/65- 250 №1,2	55	2900	100
Вентиляторы	П-1 ,В-1,ц4-70 №7	3,9	950	9000

После решеток сточная вода поступает на песколовки.

Работа песколовок основана на использовании гравитационных сил. В них выпадают тяжелые частицы, и не выпадает легкий осадок органического происхождения. В песколовках должны задерживаться фракции песка более 0,25 мм. Задерживание песка в хорошо работающих песколовках может составлять 80 % всего количества, содержащегося в сточных водах, но в песколовках задерживается и часть органических веществ, которые по гидравлической крупности равны частицам песка (уголь, косточки ягод, кости и т.д.).

По характеру движения воды песколовки на данных очистных сооружениях приняты горизонтальные, с круговым движением воды. Песколовки сооружены из сборных железобетонных элементов унифицированных размеров. Действие горизонтальной песколовки основано на том, что при движении сточной воды в канале каждая находящаяся в ней нерастворимая частица перемещается вместе со струей воды и одновременно движется вниз под влиянием тяжести со скоростью, соответствующей удельному весу частицы. Скорость движения воды в песколовках не должна выходить из определенных пределов. Для бытовых вод такими пределами скорости по нормативам для песколовок с горизонтальным движением воды считаются 0,3 м/с (при максимальном притоке) и 0,15 м/с (при минимальном притоке). При скоростях продолжительность пребывания сточной воды в горизонтальных песколовках принимается равной от 30 до 60 секунд. Нормальная эксплуатация песколовок обеспечивается поддержанием в них проектных скоростей движения сточных вод и продолжительности их пребывания.

Эффективность работы песколовок оценивается по количеству взвешенных веществ, по зольности. Зольность осадка составляет до 90%.Содержание песка - до80 %.

Осадок от песколовок направляется в бункер. Бункеры для песка имеют вид высоконапорных гидроциклонов. Выделение взвесей в напорном гидроциклоне происходит под действием центробежных сил и силы тяжести выпадающих частиц.

Напорный гидроциклон представляет собой металлический сосуд конической формы. Обрабатываемая сточная вода подается под давлением под крышку гидроциклона по трубе Д200 мм, присоединенной тангенциально к цилиндрической части.

Песок и шлам выводится через нижнее отверстие в бункере, а осветленную воду возвращают в песколовки через верхний сливной патрубок.

Впуск воды через трубу Д 200 мм вызывает в гидроциклоне вращательное движение воды. Под влиянием центробежной силы твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона, а затем опускаются к нижнему отверстию бункера.

Продолжительность обезвоживания 5м3 песка (включая время заполнения и промывку) - 3 часа. Обезвоживание осуществляется посредством дренажного устройства, смонтированного у горловины бункера. Дренажное устройство представляет собой систему труб с насадками в виде фарфоровых колпачков, щели-прорези которых, пропуская воду, задерживают песок. Часть осветленной воды поступает в дренажную насосную станцию. Диаметр дренажных труб - 70 мм.

Конечной стадией механической очистки являются первичные отстойники. По режиму работы в схеме очистных сооружений приняты радиальные отстойники непрерывного действия. Отстаивание в них происходит при медленном движении жидкости от центра к периферии. Основная масса грубодисперсных примесей выпадает в осадок в течение 1,5 часа.

Радиальный отстойник представляет собой в плане круглый резервуар. Особенностью гидравлического режима работы радиальных отстойников является то, что величина скорости движения воды в них изменяется от максимального ее значения в центре отстойника, до минимального - у периферии. Сточная вода к радиальным отстойникам подводится по трубам Д900 мм. Выпавший осадок, при помощи скребков, укрепленных на подвижной ферме, сдвигается в приямок отстойника, из которого удаляется по трубе Д200мм при помощи плунжерных насосов, установленных в расположенной рядом насосной станции сырого осадка.

Осветленная вода поступает в круговой сборный лоток через один борт, являющийся водосливом.

Подвижная ферма вращается со скоростью 2-3 об/час. Влажность осадка при удалении его плунжерными насосами равна 93-94%. Диаметр иловой трубы - 200 мм.

Плавающие и жировые вещества удаляются с поверхности отстойников по отводящей трубе Д200 мм в резервуар - жиросборник. На вращающейся ферме навешана полупогруженная доска. Эта доска «сгоняет» жировые вещества с поверхности отстойника и направляет их в качающийся металлический бункер, который затапливается под действием кулачка, укрепленного под вращающимся мостом. В этот момент удаление плавающих веществ и происходит.

Характеристика применяемых первичных радиальных отстойников из сборного железобетона представлена в таблице 11.

Таблица 11 - Характеристика первичных отстойников

Наименование	Диаметр, м	Высота сборных железобетонных стеновых элементов, м	Глубина зоны отстаивания, м	Расчетный объем отстойника, м3
Первичный отстойник	20	3,6	3,3	1490

Высота бортов отстойника над поверхностью воды в нем должна быть равна 0,3 м.

В схеме очистных сооружений предусмотрено 4 радиальных первичных отстойника: три отстойника находятся в работе, один - резервный. Средняя производительность одного отстойника равна 933 м3/ час, четырех отстойников - 3140 м3/ час.

Биологическая очистка сточных вод

Биологическую очистку сточных вод предлагается проводить в аэротенках- нитри-денитрификаторах. В результате очистки воды в зонах нитри и денитрификации достигается минимальное содержание в сточной воде аммонийного азота и его соединений.

Механизм процесса нитрификации-денитрификации.

Процесс трансформации органического азота, поступающего с физиологическими выделениями человека и животных, начинается в канализационной сети. В результате аммонификации, протекающей под воздействием уробактерий, мочевина -CO(NH2)2 - основная составляющая мочи, гидролизуется с образованием углекислого аммония.

CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3

Углекислый аммоний диссоциирует на аммиак, углекислый газ и воду

(NH4)2CO3= 2NH3 ↑ + CO2↑ + H2O

В водном растворе аммиак присутствует в виде гидроксида аммония

NH3 + H2O = NH4 OH

После полной аммонификации азот присутствует в сточной жидкости, в зависимости от значений рН, в виде аммиака (NH3) или иона аммония (NH+). При увеличении рН концентрация аммония (NH+) снижается, а NH3 увеличивается.

Сточная жидкость, поступающая на очистные сооружения канализации, содержит растворимые и нерастворимые вещества органического и минерального происхождения. Нерастворимые оседающие частицы органического и минерального происхождения задерживаются в песколовках и первичных отстойниках. В первичных отстойниках также происходит снижение азота органического, остаток которого в дальнейшем аммонифицируется в аэротенках. С осветленной сточной жидкостью в аэротенк направляются легко окисляемый органический субстрат, а также соединения азота, фосфора, серы и др.

В аэротенках облигатные аэробы и факультативные анаэробы окисляют легко окисляемый питательный субстрат до угольной кислоты, неустойчивого соединения, диссоциирующего на СО2 и H2O, при этом значения БПКполн снижается до 15 мг/л. Если фактическая продолжительность нахождения сточной жидкости в аэротенке превышает расчетную, необходимую для снижения БПКполн до 15мг/л, в сооружении начинает развиваться процесс нитрификации, т.е. окисления азотсодержащих соединений.

Окисление азота осуществляется автотрофными облигатными аэробами, использующими для синтеза клетки неорганический углерод, присутствующий в сточной жидкости в виде СО2 , HCO и CO. Наиболее легкоусвояемой формой является бикарбонат. Окисление азота протекает в две стадии. На первой стадии образуются нитриты

NH3 + 3О2 = 2HNO2 + 2H2O + 158ккал/моль

В окислении азота аммонийного до NO принимают участие нитрозные бактерии (Nitrosomonas), имеющие грамотрицательный заряд. Нитриты относятся к неустойчивому соединению: при недостатке кислорода (0,5-1мг/л) они восстанавливаются до NO, N2O, N2 или NH, а при его избытке (3-4мг/л) нитриты окисляются нитратными бактериями (Nitrobacter) до нитратов

2HNO2 +О2 = 2HNO3 +48 ккал/моль

После аэротенка нитри-денитрификатора сточная вода поступает во вторичные радиальные отстойники.

В составе проекта очистной станции, принята группа отстойников из четырех единиц, включая распределительную чашу и иловые камеры. Основные расчетные параметры вторичного отстойника:

Диаметр мм - 24000

Гидравлическая глубина, мм - 3700

Глубина зоны отстаивания, мм - 3100

Высота иловой зоны, мм - 600

Диаметр подводящего трубопровода, мм - 1200

Диаметр отводящего трубопровода, мм - 700

Объем иловой зоны, м 3 - 280

Объем отстойников зоны, м 3- 1400

Расчетная пропускная способность

(при 1,5 часовом отстаивании ), м 3/час - 933

Конструктивно вторичные отстойники мало отличаются от первичных, во вторичных отстойниках для удаления осевшего ила вместо илоскребов устроены илососы, а уклон к центру меньше, чем в первичных радиальных отстойниках.

Вода во вторичные радиальные отстойники подается через центральную подводящую трубу, которая проходит под днищем отстойника и заканчивается в центре вертикальным конусом.

Осевший ил из вторичных отстойников удаляется при помощи движущихся илососов собирающих ил периферии через илоприемную трубу в кольцевую камеру и отводится из отстойника.

Смесь сточной воды и активного ила (иловая смесь) по стальному трубопроводу Д1200 мм поступает в распределительную чашу, оборудованную водосливами. Водосливы обеспечивают деление потока на четыре равные части, каждая из которых по самостоятельному трубопроводу направляется в центральное распределительное устройство отстойника.

Распределительное устройство представляет собой вертикальную стальную трубу, переходящую в расширяющийся раструб, оканчивающейся ниже горизонта воды в отстойнике.

Выходя из распределительного устройства, смесь попадает в пространство, ограниченное стенками металлического направляющего цилиндра высотой 1,3 м, который обеспечивает заглубленный выпуск иловой смеси в отстойную зону отстойника.

Сбор осветленной воды осуществляется сборным кольцевым лотком через водосливы.

Из сборного лотка осветленная вода поступает в выпускную камеру отстойника и далее системой подземных трубопроводов отводится за пределы группы отстойников.

Активный ил, осевший на дно отстойника, удаляется самотеком под гидравлическим давлением при помощи илососа в иловую камеру, из которой системой подземных трубопроводов отводится за пределы группы отстойников.

Для перекачивания сточной жидкости на доочистку после вторичных отстойников применяется насосная станция №3. Насосная станция состоит из наземной и подземной части. В подземной части размещается машинный зал выполненный из монолитного железобетона. Наземная часть сооружения из кирпича. Полы в машинном зале цементные.

Сточная вода со вторичных отстойников по коллектору Ду 1500 мм поступает в приемо-всасывающий резервуар первой группы насосов. Первая группа насосов марки 400 Д-190 А №1,2,3 (один рабочий, два резервных), перекачивает биологически очищенные сточные воды из приемо-всасывающего резервуара в пруды - аэраторы по трубопроводу Ду 800 мм для дополнительной доочистки.

Пройдя дополнительную доочистку в прудах - аэраторах, сточная вода из прудов аэраторов в летнее время по коллектору Ду 1200 мм поступает в приемный резервуар второй группы насосов. Насосами второй группы марки 18 НДС № 4,5,6 (один рабочий , два резервных) вода подается на орошение земель совхоза «ПРОГРЕСС» при этом необходимо открыть на трубопроводе проложенным на полив задвижку Ду 800 мм (с ручным приводом) и закрыть электрофицированную задвижку на коллекторе Ду 1000 мм проложенным на р.Урал. В зимнее время (когда на осуществляется полив) сточная вода, пройдя дополнительную доочистку в прудах через перемычку Ду 800 мм, не попадая в приемный резервуар насосной станции попадает в самотечный коллектор Ду 1000 мм уложенный из железобетонных труб в р.Урал.

В приемную камеру насосов 2 группы проходит резервный коллектор от вторичных отстойников Д 1500 мм. Им пользуются в случае ремонта насосов первой группы или ремонта приемо-всасывающего резервуара, тогда осветленная вода со вторичных отстойников поступает в резервуар второй группы насосов. Для обеззараживания сточных вод в приемную камеру первой группы насосов подается хлорная вода по трубопроводу Ду 100 мм. В стене разделяющей две приемо - всасывающие камеры имеется отверстие для перепуска хлоропровода в случае ремонта приемного резервуара насосов 400Д-190 А. К приемному резервуару насосов 400Д-190 А подведен трубопровод диаметром 400 мм от старых очистных сооружений на случай пуска их в работу.

Дренажные воды из насосной станции удаляются через всасывающий трубопровод Ду 600 мм насоса 400Д -190А №1, насосами марки 3ПВР - 6 и ВК - 4/24.

Доочистка сточных вод осуществляется в прудах - аэраторах. При этом происходит удаление не только органических и биогенных веществ, но и бактериальных загрязнений.

Обеззараживание сточных вод

Наиболее распространенный безреагентный метод обеззараживания сточных вод - использование бактерицидного ультрафиолетового излучения, воздействующего на различные микроорганизмы, включая бактерии, вирусы, грибы.

На очистной станции предлагается запроектировать установку УФ - обеззараживания сточных вод, так как данный метод экономичен и эффективен при обеззараживании сточных вод прошедших полную биологическую очистку.

Обработка осадка сточных вод

Обработка осадка сточных вод начинается с илоуплотнителей. После илоуплотнителей предлагается отправить осадок в метантенки для сбраживания и дальнейшего механического обезвоживания на центрифуге.

Метантенки представляет собой цилиндрический железобетонный резервуар с коническим днищем и герметичным перекрытием , в верхней части которого , имеется колпак для сбора газа. Резервуар метантенок предназначен для анаэробного сбраживания осадков сточных вод. Процесс сбраживания принят мезофильным, при температуре 330С с суточной дозой загрузки 14,7 %.Влажность загружаемого осадка равна 93 -94 % . Загрузка осадков в резервуар метантенок производится периодически с помощью насосов НП - 28 или центробежных ,марки ФГ 216/24. Насосы установлены в насосных станциях сырого осадка и уплотненного ила.

Загрузка и выгрузка осадков происходит одновременно. Осадок подается по трубопроводу Д200 мм в верхнюю часть метантенки. Выгрузка сброженного осадка из резервуара метантенок осуществляется с двух горизонтов из нижней части и середины через камеру выгрузки установлены два щитовых затвора с подвижными водосливами, которые служат для регулирования уровня осадков в резервуаре и отключения одной из труб выгрузки сброженного осадка , расположенных внутри резервуара.

Инжекторная, примыкающая к резервуару метантенка, предназначена для размещения регулятора, задвижек управления, измерительной аппаратуры. Пар через регулятор подается на подогрев осадков внутри резервуара метантенки. Для обеспечения равномерного подогрева всего осадка и перемешивания вновь поступившей его порции со сброженной частью применяется искусственное перемешивание при помощи насосов ФГ 460 /22, установленных в насосной станции метантенки.

Резервуары метантенок и насосная станция связаны между собой непроходимыми каналами, в которых размещаются все коммуникации кроме газопроводов.

Метантенки расходуют тепло на подогрев осадка при помощи острого пара с температурой 100-1120 подаваемого через регулятор, подогрев технологических трубопроводов при помощи паровых спутников. Конденсат отопительного прибора выдавливается в напорный трубопровод.

Процесс сбраживания осадка сопровождается выделением газов: метана, сероводорода, углекислоты, которые удаляются через газовую свечу и атмосферу.

Обезвоживание осадка на очистных сооружениях предлагается производить на центрифуге, так как использование процессов естественной сушки осадков на иловых площадках является устаревшим методом и нерационален с экономической точки зрения. В настоящее время механическое обезвоживание является оптимальным методом переработки осадка.

Обезвоживание осадка производится на декантерной центрифуге.

Декантерная центрифуга предназначена для разделения осадка на две фазы - жидкую (фугат) и твердую (кек). Фугат самотеком по технологическому трубопроводу отводится за пределы здания. В соответствии со [1] декантированная вода направляется в «голову» очистных сооружений.

Твердые частицы осаждаются на внутренней стенке корпуса барабана декантера и снимаются шнеком, который вращается с меньшей дифференциальной скоростью относительно барабана. Шнек транспортирует твердую фазу к разгрузочным патрубкам барабана и сбрасывает ее в разгрузочную шахту шнекового транспортера.

Обезвоженный осадок влажностью 73…76 % собирается в тракторную тележку. Тележка устанавливается на специальной площадке, имеющей подогрев от существующей теплосети.

Для уменьшения времени разделения осадка и снижения влажности твердой фазы предусмотрена подача флокулянта (ПАА, зитег). Приготовление рабочего раствора флокулянта производится на установке приготовления и дозирования флокулянта. Установка оснащена емкостью для порошка вместимостью 200 л., растворным и расходным баками вместимостью по 2,7 м3 ,оборудованными мешалками, насосом-дозатором производительностью 600-3200 л/ч, расходомером для измерения количества отдозированного флокулянта.

Работа установки обезвоживания осадка полностью автоматизирована и управляется от собственного щита управления размещенного в операторной.

Расчет очистных сооружений в проекте производится по данным и формулам рекомендуемым [1] и специальной литературой [2,6,7,8,9,11,13,14,15].

.3.2 Приемная камера

Приемная камера предназначается для приема сточных вод, поступающих на очистные сооружения канализации, Камеры предусматриваются на поступление сточных вод по двум трубопроводам и располагаются в насыпи высотой до 5м. [9]

Сточные воды с расчетным расходом qмакс = 0,972 м3/с поступают на очистную станцию по двум ниткам напорного водовода диаметром 800 мм каждая со скоростью v = 1,31 м/с. В этом случае принимаем приемную камеру марки ПК-1-90 с размерами: А = 1600 мм, В = 2500 мм, Н = 1600 мм.

1.3.3 Расчет решеток

Исходные данные (расход сточных вод, м3/с):

Средний секундный qср = 0,26

Максимальный секундный qмакс = 0,972

Минимальный секундный qмин = 0,25

Приведенное население по

взвешенным веществам Nпр = 162396 чел.

На очистной станции г.Новотроицка применяются стационарные решетки с механическими граблями наклонные с очисткой спереди типа ГТМ. Расчет решеток ведется по [10].

Определяем площадь живого сечения рабочих решеток:

 (1)

где v - скорость движения жидкости в прозорах решетки, м/с. В прозорах механизированных решеток v = 0,9 м/с.

Принимаем решетки ГТ - 12М (площадь прохода f = 0,74м2). Тогда число рабочих решеток составит:

 (2)

Количество резервных решеток - 1 шт.

Основные показатели принятых решеток:

Пропускная способность (двух рабочих решеток) 50000 м3/сут

Площадь прохода решетки 0,74 м2

Ширина прозоров b = 0,055 м

Толщина стержня s = 0,008 м

Стержни прямоугольного сечения

Ширина решетки Bp = 1580 мм

Ширина канала перед решеткой B = 1000 мм

Глубина канала перед решеткой Н = 2000 мм

Число прозоров в решетке n можно определить по формуле:

 (3)

= n*5,5+(n-1)*8

Откуда n = 1580+8/13,5 = 118

Расчетное наполнение перед решеткой:

 (4)

где K1 - коэффициент, учитывающий стеснение потока граблями: К1 = 1,05.

Поскольку рабочих решеток 2, то подводящий канал к каждой из них рассчитывается на половину расчетного расхода.

Скорость уширенной части канала перед решеткой при минимальном притоке сточных вод желательна не менее 0,4 м/с во избежание заиливания канал:

 (5)

где hмин - наполнение в канале при минимальном притоке, подбираем по таблицам Лукиных.

Потери напора в решетке определяем по формуле:

 (6)

где K - коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора в решетке вследствие засорения ее отбросами, K = 3;

 - коэффициент местного сопротивления решетки:

 (7)

где  - угол наклона решетки к горизонту:

На величину потерь напора следует понизить дно камеры за решеткой.

Определяем размеры камеры решетки в плане:

 (8)

 (9)

Общая строительная длина камеры решеток:

L = l1+l2+1.5 = 0.8+0.40+1.5 = 2.7 м (10)

Строительная глубина канала перед решеткой H = 2 м.

Суточный расход отбросов, снимаемых с решеток, определяем по формуле:

 (11)

где a - отбросы, приходящиеся на одного человека в год, a = 8л;пр - приведенное население по взвешенным веществам;

Отбросы, снятые с решетки, имеют следующие характеристики: плотность - 750 кг/м3, влажность - 80%, зольность - 7-8%, коэффициент часовой неравномерности поступления - 2.

Масса отбросов, снимаемых с решеток за сутки,

 (12)

или за час  (13)

.3.4 Расчет песколовок

Песколовки предусматриваются, если пропускная способность станции очистки более 100 м3/сут. Они предназначены для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака и др.) по направлению движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости, последние - на тангенсальные и аэрируемые. На данных очистных используются горизонтальные песколовки с круговым движением воды, так как эти песколовки экономичны и надежны в работе. Эффективность их работы выше, чем обычных горизонтальных песколовок, что объясняется вращательным движением сточной жидкости в плоскости сечения потока, вызываемого круговым движением сточной воды в плане.

Число песколовок или отделений песколовок должно быть не менее двух и все рабочие.

Исходные данные:

Максимальный расход qмакс = 972 л/с

Минимальный расход qмин = 250 л/с

Приведенное население по взвешенным веществам Nпр = 162396 чел.

Площадь живого сечения кругового лотка при расчетном расходе [9]:

 (14)

Площадь сечения треугольной части кругового лотка:

 (15)

Площадь сечения прямоугольной части кругового лотка:

 (16)

Высота слоя жидкости в прямоугольной части кругового лотка:

 (17)

Площадь живого сечения кругового лотка при минимальном расходе:

 (18)

где Hмакс - наполнение подводящего канала при максимальном расходе, определяется по [7];

Hмин - наполнение подводящего канала при минимальном расходе, определяется по таблицам Лукиных.

Длина песколовки по средней линии осадочной части:

 (19)

где Ks -коэффициент принимаемый в зависимости от типа песколовкиs - расчетная глубина песколовки, м- гидравлическая крупность песка: U0 = 18-24 мм/с, [1]s - скорость движения сточных вод: v = 0,3 м/с.

Рисунок 1.1 Горизонтальные песколовки с круговым движением воды

Рассчитываем средний диаметр песколовки:

 (20)

Продолжительность протока сточных вод в песколовке:

 (21)

(что удовлетворяет требованиям СНиП 2-32-74)

Рассчитываем наружный диаметр песколовки:

 (22)

где Вж - принимается в зависимости от пропускной способности принимается ширина кольцевого желоба.

Принимаем два отделения песколовок диаметром 6 м. размеры кругового лотка песколовки: ширина D = 1,5 м, высота прямоугольной части h1 = 0,5 м, высота треугольной части h2 = 0,4 м.

Определяем суточный объем осадка:

 (23)

где qос - удельное количество песка, равное 0,02 л/(сут*чел)

Расчет песковых бункеров

Суточный объем песка влажностью 60%, удаляемый через 2 суток из одной песколовки составляет:

 (24)

Определяется необходимый объем бункеров:

 (25)

где Т - продолжительность хранения песка в бункерах равная 1,5-5 суток

Рассчитывается объем одного бункера:

 (26)

где D - диаметр бункера, D = 1,5-2 м

Находится количество бункеров:

 (27)

Принимаем два бункера.

.3.5  Расчет первичных радиальных отстойников с вращающимся сборно - распределительными устройствами

В проекте рассмотрены существующие радиальные отстойники (рис) представляют собой круглые в плане резервуары, в которых сточная вода подается в центр отстойника и движется радиально от центра к периферии. Преимуществом радиальных отстойников является небольшая глубина, что удешевляет их строительство. Круглая в плане форма позволяет устанавливать минимальные по толщине стенки, что также снижает стоимость сооружений.

Метод технологического расчета первичных отстойников заключается в выборе типа и необходимого числа типовых сооружений, обеспечивающих требуемый эффект осветления.[9]

Требуемая эффективность снижения концентрации взвешенных веществ при первичном осветлении воды в отстойнике Эt, % определяется:

 (28)

где Сt - концентрация взвешенных веществ в воде после первичного отстаивания, мг/л, принимаемая равной 100-150 мг/л.

Принимаем количество отстойников N = 4.

Радиус отстойника:

 (29)

где N - число отстойников; К - коэффициент, учитывающий тип отстойника и конструкции водораспределительных и водосборных устройств. Для радиальных отстойников с вращающимся сборно - распределительным устройством К = 0,85. Этот коэффициент учитывает коэффициент использования объема отстойника и коэффициент полезного действия отстойника; u0 - гидравлическая крупность частиц взвеси, мм/с:

 (30)

где Н - глубина проточной части отстойника, м Н = 3,1 м: Т - продолжительность отстаивания в цилиндре со слоем воды h = 500 мм, соответствующая заданному эффекту осветления принимается по[1]; n - коэффициент, зависящий от свойств взвеси по [1]

K — коэффициент использования объема проточной части отстойника.

Принимаем типовой отстойник диаметром D = 24 м.

Необходимая продолжительность осветления воды в отстойнике, определяется:

 (31)

Расчетный объем первичных отстойников определяется:

 (32)

где qмакс - максимальный расход, м3/ч.

Рисунок 1.2 Первичный радиальный отстойник

- илоскреб 2 - распределительная чаша 3 - подводящий трубопровод 4 - трубопровод сырого осадка, Ь - жиросборник, б-насосная станция, 7-отводящий трубопрово

Определяем объем иловой камеры отстойника из расчета накопления в нем осадка за период T = 8 ч:

 (33)

где Q - средний часовой расход сточных вод за 8 часов; P - влажность удаляемого осадка (93,5 - 94%) при удалении осадка плунжерными насосами; ρ - плотность осадка ρ = 1т/м3; N - количество отстойников.

1.3.6 Расчет аэротенка, нитрификатора и денитрификатора

Поступление в водоем со сточными водами биогенных веществ вызывает в нем нарушение естественного равновесия, в частности, их эвтрофикацию.

На данных очистных для удаления из сточных вод азота, нитратов и нитритов предусматривается биологический метод удаления в аэротеноке-нитри-денитрификаторе. Так как, существующий, аэротенок-вытеснитель не удовлетворяет достаточной очистки от этих соединений.

Биологический метод очистки сточных вод от соединений азота основан на процессах нитрификации и денитрификации. Процесс нитрификации представляет собой совокупность реакций биологического окисления аммонийного азота до нитритов и далее до нитратов. В ходе денитрификации происходит окисление органических веществ при восстановлении азота нитратов до свободного азота.

В состав сооружений по удалению азота методом нитрификации-денитрификации входят: аэротенки, нитрификаторы, денитрификаторы, постаэраторы.

Расчет сооружений по удалению из сточной жидкости азота сводится к определению[14]:

объемов аэротенка, нитрификатора, денитрификатора, постаэратора;

требуемого объема воздуха для аэротенка, нитрификатора и постаэратора;

-требуемого количества питательного субстрата для восстановления окисленной формы азота (NO) до элементарного (N2);

-сухого вещества и объема избыточного ила, образующегося в аэротенках, нитрификаторах, денитрификторах в результате изъятия из сточной жидкости органических загрязнений и азота.

Рисунок 1.3 Схема удаления из сточной жидкости азота методом нитрификации-денитрификации.

-первичный отстойник; 2-аэротенк; 3-нитрификатор;

-денитрификатор; 5-постаэратор; 6-вторичный отстойник;

-насосная станция циркулирующего активного ила;

-циркулирующий активный ил.

Исходные данные:

Qсут = 59 тыс. м3 Сen = 210 мг/л Т = 100С

q ср = 2171 м3/ч Len = 190 мг/л Т = 200С

q ср s = 603 л/с рН=7,5 Эосв = 50%

Kgen max = 1,51 С N-NН = 28,5 мг/л С = 0,5 мг/л

q max = 3500 м3/ч С N-Nорг = 2 мг/л С = 0,08 мг/л

Концентрация взвешенных веществ в сточной жидкости, поступающей в аэротенк:

Ссdp== (34)

Значение БПКполн сточной жидкости, поступающей в аэротенк:

Lcdp=Len -0,01Cen Эосв (1-s) =190-0,01·210·50 (1-0,3) =117мг/л (35)

где s - зольность частиц, поступающих со сточной жидкостью в денитрификатор, принимается равной 0,25-0,3.

Концентрация азота органического в сточной жидкости, поступающей в аэротенк:

Прирост активного ила в аэротенке:

(Пi)at = 0,8 Ссdp+0,3 Lcdp = 0,8  105+0,3  117=119 мг/л (37)

Количество азота, пошедшее на синтез клеток микроорганизмов в аэротенке:

(∆N) at = (Пi) at Мm(1- s) = 1190,20,15(1-0,3)=2,5мг/л (38)

где Мден,аэр - доля микроорганизмов в активном иле, принимается равной 0,2-0,3;- доля азота в клетках микроорганизмов в пересчете на сухое вещество, принимается равной 0,05-0,15

Общее количество азота, поступающего в нитрификатор:

(СN-Nобщ)нит=(СN-Nорг)cdp + С N-NН - (∆N) at = 1 + 28,5 - 2,5 = 27 мг/л (39)

Концентрация азота нитратного, поступающего в денитрификатор:

 =(СN-Nобщ)нит = 27 мг/л

Требуемое количество органических веществ (органический субстрат), направляемых в денитрификатор для полного восстановления NО3- до азота элементарного:

(Len)ден= 4* = 427 = 108 мг/л (40)

Количество осветленной сточной жидкости, направляемой в денитрификатор, определяется из уравнения материального баланса загрязнений:

(Len)ден Qсут= LcdpQден

Qден= Qсут (Len)ден / Lcdp = 59000108/117 = 54461,5 м3/сут (41)

Тогда в аэротенк будет направляться:

Q at= Qсут - Qден=59000-54461,5 = 4538,5 м3/сут (42)

Распределение сточной жидкости между аэротенком и денитрификатором в долях единицы:

G ден = 54461,5/59000 = 0,92

G at = 4538,5/59000 = 0,076

Прирост ила в денитрификаторе:

(Пi)ден = 0,8 Ссdp+0,3 (Len)ден = 0,8105+0,3108 = 116,4 мг/л (43)

Количество азота, пошедшего на синтез клеток микроорганизмов в денитрификаторе:

(∆N) ден = (Пi) ден Мm(1- s) = 116,40,20,1(1-0,3) = 1,62 мг/л (44)

Концентрация общего азота в денитрификаторе без учета рециркуляционного расхода

(С N-NН)ден= С N-NН + (СN-Nорг)cdp - (∆N) ден = 28,5 + 1 - 1,62 = 27,8 мг/л (45)

Требуемая степень рециркуляции, обеспечивающая на выходе из денитрификатора концентрацию азота аммонийного равную 2 мг/л, что соответствует заданному С на сброс в водоем, определяется из уравнения материального баланса загрязнений:

(С N-NН)денQден= С Qсут(1+ Ri) (46)

Ri== (47)

Общая продолжительность обработки загрязнений в аэротенке с регенератором при БПКпол=210мг/л:

t0 = (48)

 г/л (49)

 (50)

 мг/(гч)

t0 =ч

Продолжительность нахождения сточной жидкости в аэротенке:

 (51)

ч.

Принимаем tat=2 ч (п.6.143, СНиП)

Продолжительность нахождения загрязнений в регенераторе:

tr = t at - t o = 1,57-0,22 = 1,35 ч (52)

Продолжительность нахождения сточной жидкости в нитрификаторе:

tнит =, (53)

tнит = ч

где ai -доза ила в нитрификаторе равна дозе ила в аэротенке и денитрификаторе, г/л; - зольность ила в нитрификаторе принимается выше, чем в аэротенке и денитрификаторе, поскольку процесс денитрификации сопровождается минерализацией органических веществ, однако, s для академического проекта можно принять равной 0,3;

ρнит - скорость окисления азота аммонийного, принимается согласно рекомендациям , табл 12.

Таблица 12 [1]

СN-NН, мг/л90705030205
ρнит, мг/(г·ч)	22,5	19,5	15,6	11	4	2,5

 - коэффициент, учитывающий влияние рН, таблица13.

Таблица 13 [1]

рН	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	9,5
0,140,280,480,730,951,00,87	0,68

Продолжительность обработки сточной жидкости в денитрификаторе:

tден =, (54)

 ч

где ai -доза ила в денитрификаторе принимается равной 1-5г/л, рекомендуется принимать 2г/л (оптимальная концентрация);

-скорость восстановления нитратов, принимается в зависимости от начального значения нитратов табл.14

Таблица 14

(С N-NO) en, мг/л1020304050607080
, мг/(г·ч)7,511,513,5151717,518,519

S-зольность активного ила, принимается 0,25-0,3;

Т-температура сточной жидкости для самого неблагоприятного холодного времени года, 0С.

Расчетный расход сточной жидкости, проходящий через денитрификатор:

(qm)ден = (55)

Р1,Р2,…Рn - принимаются аналогично расчету аэротенка

(qm)ден = м3/ч

Расчетный расход сточной жидкости, направляемой в аэротенк:

(qm) at = G at  (qm)ден = 0,076  3717 = 282 м3/ч (56)

Расчетный расход осветленной сточной жидкости, направляемой в денитрификатор:

(qmосв)ден =(qm)ден -(qm) at = 3717-282 = 3435 м3/ч (57)

Требуемый объем регенератора:

Wr=(qm) at  tr  Ri = 282  1,35  24,6 = 9365,22 м3 (58)

Требуемый объем аэротенка:

Wat=(qm) at  tat (1+ Ri ) = 2821,57*(1+24,6) = 11334,14 м3 (59)

Требуемый объем нитрификатора:

Wнит = (qm)нит  tнит (60)

(qm)нит = (qm) atнит =2825,28 = 1488,96 м3

Требуемый объем денитрификатора:

Wден=(qm)ден tден (61)

где (qm)ден= (qm) at, - т.к. концентрация азота нитратного в расчетной формуле принята без учета его количества в органическом субстрате:

Wден=2825,12=1443,84 м3

Требуемый объем постаэратора:

Wпост=(qm)постtпост = 37171 = 3717 м3 (62)

Общий объем регенератора, аэротенка, нитрификатора, денитрификатора, постаэратора:

W= Wr +Wat + Wнит + Wден + Wпост = 9365,22 +11334,14 +1488,96 +1443,84 +3717 = 27349,16 м3 (63)

Доля каждого сооружения от общего объема:

Рat = 11334,14/27349,16 = 0,41;

Рr = 9365,22/27349,16 = 0,34;

Рнит = 1488,96 /27349,16 = 0,054;

Рден = 1443,84 /27349,16 = 0,052;

Рпост = 3717/27349,16 = 0,135

Размеры каждого сооружения:

Lобщ = 88,54 = 354 м  Lнит = 354 0,054 = 19 мat= 354 0,41 = 145 м Lден= 354 0,052 = 18 мr= 354 0,34 = 120 м Lпост = 354 0,135 = 48 м

где Lобщ - общая длина,  коридоров в секции м.

Рисунок 1.4 Распределение объема сооружения между аэротенком с регенератором, нитрификатором, денитрификатором и постаэратором.

Требуемый удельный расход воздуха в аэротенке и нитрификаторе:

qair= (64)

Lэквen = (СN-Nобщ)нит3,43 = 273,43 = 92,61 мг/л (65)

= (С N-NН)ех3,43=0 мг/л; (66)

К3 = 1+0,02(Тw-20) = 1+0,02(20-20) = 1,02 (67)

Са= Ст = 8,84  = 10,7 мг/л (68)

qair =  = 12,5 м3/м3ч

где К1- коэффициент, учитывающий тип аэратора; для мелкопузырчатой аэрации К1=1,34 при соотношении =0,05;

К2 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, при Наir=4,4-0,2=4,2м, К2=2,6, где 4,4м-глубина аэротенка; 0,2м-высота расположения аэратора над дном аэротенка;

К3 - коэффициент, учитывающий температуру сточной жидкости К3=1+0,02(Т-20)=1+0,02(21-20)=1,02;

К4 - коэффициент качества воды, принимается равным 0,85 для хозяйственно-фекальных стоков;

 - количество кислорода, необходимое для полного окисления азота

Требуемый расход воздуха в аэротенке и нитрификаторе:

Qair= qair(qm) at (69)

Qair = 12,5*282 = 3525 м3/ч

Требуемый расход воздуха в постаэраторе:

(Qair)пост= qair пост(qm) пост (70)

(Qair)пост = 0,53717 = 1858 м3/ч

Общий расход воздуха, подаваемый в аэротенки, нитрификаторы и постаэраторы:

(Qair)общ= Qair + (Qair)пост = 3525+1858 = 5383 м3/ч (71)

Требуемое количество воздуходувок:

Принимаем воздуходувки марки ТВ-80-1.6 со следующими характеристиками:

производительность - 5000 м3/час, мощность на валу эл/двигателя - 125 кВт, число оборотов - 2960 об/мин

в=  = 5383/(0,8 5000) ≈ 1,2 возд. (72)

где Qв - производительность воздуходувки, м3/ч;коэффициент, вводимый при работе двух и более воздуходувок, принимается равным 0,8

Количество избыточного активного ила, образующегося в аэротенке:

(Аi)at = = т/сут (73)

Количество избыточного активного ила по сухому веществу, образующегося в денитрификаторе:

(Аi)ден = (74)

(Аi)ден = т/сут

Общее количество избыточного активного ила, выгружаемого из биологической системы:

(Аi)общ =(Аi)at +(Аi)ден (75)

(Аi)общ = 0,54+6,75 = 7,29 т/сут

Объем избыточного активного ила:

(Qi )общ= (76)

Рi =100 (77)

аил.кам.= аi*=2*=2,08 г/л (78)

Рi =*100=99,79%

(Qi )общ= м3/сут

Объем циркулирующего активного ила:

Qцаи = Qсут х Ri (79)

Qцаи = 59000х24,6 = 1451400 м3/сут

Принимаем насос марки Д - 12500-24, мощностью 485кВт, с числом оборотов 750 об/мин, КПД = 66,5%, напор 25 м

нас= = 1451400/240,912500 = 5 шт. (80)

 - коэффициент, учитывающий совместную работу нескольких насосов на один трубопровод, =0,8…0,9.

Подбираем мешалки для денитрификатора:

L~ 2.5*(B-D) (81)

L~2,5*(4,5-2,5)

L~5 м

Согласно расчету принимаем на одну секцию аэротенка 18 мешалок горизонтального потока с характеристиками:

Скорость вращения, об/мин 35

Диаметр пропеллера, м 2,5

Производимая тяга, Н 2 728

Потребляемая мощность, кВт 3,11

Общая тяга, Н 2 728

Общая мощность, кВт 3,11

Приведенное к 1 м3 энергопотребление, Вт/м3 0,38

В качестве аэрационной системы приняты высокоэффективные дисковые аэраторы HD - 270, фирмы JAGER. Характеристика аэраторов представлена в таблице 15.

Таблица 15 - Характеристика дисковых аэраторов HD - 270

Диаметр аэратора	270 мм
Диапазон расхода воздуха на аэратор	0-12 Нм3/час
Оптимальный расход воздуха на аэратор	2.5-5Нм3/час
Активная площадь аэрации	0,0375м2
Количество перфорированных отверстий на мембране	6600 шт.
Материал изготовления мембраны	EPDM, PTFE

 

Рисунок 1.5 Дисковый аэратор

.3.7 Расчет реагентного хозяйства

Порядок расчёта [15] оборудования для приготовления, хранения и дозирования коагулянта следующий:

Определяют суточный расход коагулянта (т/сут) по

формуле:

 (82)

где Q сут - суточная производительность станции, м3/сут,сут = Qполн;

Рi - процентное содержание безводного продукта в товарном коагулянте, для очищенного сернокислого алюминия Р = 40,3%.

В зависимости от суточного расхода коагулянта принимают метод завоза коагулянта на станцию (железнодорожным вагоном или автотранспортом) и частоту завоза. Грузоподъемность железнодорожного вагона составляет 60 т, автосамосвала 3 - 5 т.

Склад сухого хранения коагулянта предусматривают в соответствии с п.6.202 - 6.204 [1]. Площадь склада для хранения коагулянта (м2) определяют по формуле:

 (83)

где Т - продолжительность хранения коагулянта на складе,

Т = 15 − 30 суток;

а - коэффициент, учитывающий дополнительные площади проходов на складе, а = 1,15;- объёмный вес коагулянта при загрузке склада навалом, G0 = 1,1 т/м3;к - допустимая высота слоя коагулянта на складе, для сернокислого алюминия и железного купороса hк = 2 м.

В зависимости от площади принимаем размеры склада в плане:4×5 м

Определяют объём растворных баков, м3:

 (84)

где q - часовой расход воды, поступающий на очистку, м3/ч,

q = Qполн/24 (85)

Т - время, на которое заготавливают коагулянт, Т = 10 −12 ч для станции производительностью более 10 000 м3/сут;

bр - концентрация коагулянта в растворном баке, bр = 10 −17% для неочищенного коагулянта, bр = 10 − 20% для очищенного;

γ - объёмный вес коагулянта, γ = 1т/м3

Количество растворных баков принимаем согласно п.6.22 [1] не менее трёх, принимаем 2 рабочих бака и 1 резервный бак.

Тогда объем одного рабочего растворного бака составит:

 (86)

Размеры основания бака и высота относятся как 2:3, тогда:

 (87)

Принимаем размеры бака в плане a = b = 1м.

Высота слоя раствора коагулянта в баке составит:

 (88)

Тогда высота бака с учётом строительного запаса:

 (89)

Таким образом, размеры одного растворного бака:

a ×b ×h = 1×1× 2,09 м (90)

Рекомендуется высоту слоя коагулянта принимать в пределах 1 - 2 м. При применении кускового коагулянта в баках устанавливают колосниковые решётки с прозорами 10 - 15 мм. Если используется порошкообразный реагент, то на решётку укладывается сетка с отверстиями 1 - 2 мм. Стенки растворного бака ниже колосниковой решётки выполняют наклонными под углом 45

50° к горизонту. Для опорожнения бака предусматривают трубопровод диаметром не менее 150 мм. Объём подколосниковой части не входит в объём раств Wраств.

Определяем объём расходных баков,м3:

 (91)

где b - концентрация коагулянта в расходном баке,= 4 −12%.

Количество расходных баков должно быть не менее двух, принимаем 2 расходных бака. Размеры бака 1,5×4 м. Дно бака имеет уклон не менее 0,010. Для опорожнения бака предусматривают сбросной трубопровод диаметром не менее 100 мм. Строительная высота растворных и расходных баков принимается на 0,3 - 0,5 м более высоты раствора коагулянта.

Для перекачки раствора коагулянта используют кислотостойкие насосы. Подбираем насос марки 2Х-6Л-1: производительностью 12 - 29 м3/ч, напор 34,5-25 м, мощность электродвигателя 5,5-7,5 кВт.

Для интенсификации процессов растворения коагулянта в растворных и разбавления раствора в расходных баках предусматривают подачу сжатого воздуха. Производительность воздуходувки определяется исходя из площади растворных и расходных баков, и интенсивности подачи воздуха, которая принимается согласно п.6.23 [1]. Подбираем воздуходувку марки ВК - 6, подача 4,9 м3/мин, избыточное давление 10 м. Распределение воздуха по площади бака осуществляется при помощи дырчатых винипластовых труб или кислотостойких шлангов, которые укладываются в растворных баках под колосниковой решёткой, в расходных - по дну. Расстояние между трубами (шлангами) принимают 100 - 500 мм.

Забор раствора из баков следует предусматривать с верхнего уровня. Дозирование раствора коагулянта производят с помощью насосов - дозаторов марки НД 1000/10, производительность 1,00 м3/ч, напор 100 м, мощность электродвигателя 2,20кВт. Насосы - дозаторы устанавливают в помещении расходных баков.

Принимаем размер склада для хранения реагента: 4×5 м2 и размер помещения для расходных и растворных баков: 4×8 м2, высота помещений 3 м. Схема сухого хранения реагента представлена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Схема сухого хранения коагулянта

- растворный бак; 2 - насос для перекачки раствора реагента; 3 - расходный бак; 4 - насос - дозатор раствора коагулянта в обрабатываемую воду; 5 - воздуходувка.

1.3.8 Расчет вторичных радиальных отстойников

В проекте рассматриваются существующие вторичные радиальные отстойники предназначены для выделения активного ила из иловой смеси, поступающей из аэротенков.

Исходные данные для расчета вторичных радиальных отстойников:

Максимальный часовой приток сточных вод Qмакс = 3500 м3/ч

Средний часовой расход сточных вод Qср = 2171 м3/ч

БПК20 сточных вод до очистки Lа = 190 мг/л

БПК20 очищенных сточных вод Lт = 14,3мг/л

Концентрация взвешенных веществ в сточных водах после первичных отстойников bобщ = 113мг/л

Общий расчетный объем отстойников при продолжительности отстаивания Т:

 (92)

Количество рабочих отстойников должно быть не меньше трех, принимаем вторичные отстойники D = 24 м.

Число отстойников:

 (93)

где Wз.о. - зона отстаивания определяется из характеристики отстойника.

Принимаем N = 4.

Уточняем фактическую продолжительность отстаивания:

 (94)

При такой продолжительности вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников составит 12,2 мг/л (СНиП, табл. 32), что не превышает допустимого расчетного значения 26 мг/л.

При расчете вторичных отстойников проверяется время пребывания ила в иловой зоне отстойников, которое должно быть не более 2ч [1] табл. 7.49 во избежание снижения активности ила:

где Wи - объем иловой зоны отстойника, м3; qц - расход циркулирующего активного ила, м3/ч; qи - расход избыточного активного ила, м3/ч. Расход циркулирующего активного ила определяется:

 (95)

где α - доля циркулирующего ила от расчетного расхода сточных вод; Q - средний часовой приток сточных вод за сутки.

Расход избыточного активного ила:

 (96)

где Пр - прирост ила:

 (97)

где С - концентрация активного ила: С = 4000 мг/л [1], табл. 36; b - вынос взвешенных веществ из первичных отстойников, мг/л.

1.3.9 Обработка осадка

Цель обработки осадков сточных вод - получение продукта, свойства которого обеспечивают возможность уменьшения его объема и утилизации, либо сведения к минимуму ущерба, наносимого окружающей среде.

Технологические процессы обработки осадков предлагаемые на данных очистных сооружениях включают следующие стадии: рисунок 1.7:

Рисунок 1.7 Стадии обработки осадков сточных вод

.3.10 Расчет радиальных илоуплотнителей

Необходимость уплотнения, обусловленная высокой влажностью избыточного ила, способствует уменьшению объема осадка, при этом обеспечивается повышение производительности последующих сооружений по обработке осадка (метантенков, центрифуг, вакуум-фильтров и фильтр-прессов и т. д.).

Для уплотнения активного ила используют гравитационные вертикальные и радиальные илоуплотнители, илоуплотнители с перемешиванием, прогреванием, с добавкой химических реагентов, флотационные илоуплотнители, сепараторы. Илоуплотнители применяют как для активного ила, так и для смеси его с осадком из первичных отстойников; допускается также подача в илоуплотнители иловой смеси из аэротенка. Ниже представлен расчет илоуплотнителей. Расчет производиться по [11].

Необходимый объем илоуплотнителя определяется:

 (98)

где qмакс - максимальный часовой приток избыточного активного ила; Т - продолжительность уплотнения (СНиП, табл. 36).

В качестве илоуплотнителей принимаем вторичные радиальные отстойники диаметром D = 18 м, с объемном зоны отстаивания одного отстойника Wз.о. = 788 м3 и объем иловой зоны Wил = 160 м3.

Количество илоуплотнителей:

 (99)

Принимаем 2 шт.

Нагрузка на зеркало уплотнителя:

 (100)

где R - радиус отстойника, м.

Нагрузка находится в пределах допустимой для радиальных илоуплотнителей (q0 = 0,2-0,5

Расчетный расход уплотненного ила при его влажности 97,3 %:

 (101)

Максимальный объем жидкости, отделяющийся в процессе уплотнения:

 (102)

1.3.11 Расчет сооружений стабилизации осадков

В результате стабилизации происходит разрушение биоразлагаемой части органического вещества осадков, что обеспечивает их устойчивость к загниванию и частичное обеззараживание. Стабилизация необходима при длительном пребывании осадков на открытых территориях (сушка на иловых площадках, складирование), а так же при использовании их в качестве сельскохозяйственного удобрения без термической сушки.

Стабилизация может осуществляться в анаэробных условиях путем сбраживания осадков в метантенках или в аэробных условиях путем аэрирования осадков в стабилизаторах.

Анаэробное сбраживание применяется для обработки сырого осадка, активного ила, а так же смеси. Сбраживание рекомендуется перед сушкой на иловых площадках, а так же перед обезвоживанием на фильтрах и осуществляется в метантенках в мезофильных или термофильных условиях. Газы брожения используются на энергетические нужды станции, в частности для получения пара, используемого при подогреве метантенков.

Для очистных г.Новотроицка предлагается ввести в эксплуатацию установку для сбраживания осадков - метантенки, так как они являются более совершенными сооружениями для сбраживания осадков. Сокращение сроков сбраживания в них за счет искусственного подогрева приводит к значительному уменьшению объема сооружений.

Разрез метантенков представлен на рисунке 1.8.

Расчет метантенков производиться по [11].

Определяем суточный расход смеси, сырого осадка и уплотненного избыточного активного ила, загружаемого в метантенк.

Расход осадка из первичных отстойников:

 (103)

где bобщ - концентрация взвешенных веществ в сточной воде до отстаивания; Э - эффект задерживания взвешенных веществ в первичных отстойниках: Э = 50%; К - коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка при отборе проб для анализа: К = 1,1-1,2.

Рисунок 1.8 Разрез метантенка

- мостик обслуживания; 2- свеча; 3-газовый колпак, 4-металлическая стремянка; 5-напорный трубопровод инжектора, 6 - помещение инжектора, 7 - трубопровод выпуска сброженного осадка (от пяты), « - трубопровод опорожнения (в кожухе); 9 - газопровод, 10 - помещение распределительных камер; 11 - таль, 12 - трубопровод для подачи сырого осадка; 13 - всасывающий трубопровод инжектора, 14- трубопровод длч выпуска сброженного осадка (от дна); 15 - помещение насосной установки

Расход избыточного активного ила:

 (104)

где Пр - прирост ила в аэротенках; n - коэффициент, учитывающий неравномерность прироста ила в процессе очистки: n - 1,2.

Расход беззольного вещества сырого осадка:

 (105)

Расход беззольного вещества избыточного активного ила:

 (106)

где Вт - гигроскопическая влажность сырого осадка и ила; принимается 5 - 6 %; Зос и Зил - зольность сухого вещества соответственно сырого осадка и активного ила; в среднем Зос = 27 %, Зил = 25 %.

Расход сырого осадка Vос и избыточного активного ила Vил:

 (107)

 (108)

где Pос и Pил - влажность соответственно сырого осадка и уплотненного активного ила;  - плотность соответственно сырого и уплотненного ила, который для практических расчетов принимать равной 1.

Общий расход смеси, загружаемой в метантенк:

 (109)

Средняя влажность смеси:

 (110)

Объем метантенка:

 (111)

где d - суточная доза загрузки осадка, % принимается по [1], табл. 53.

Так как в сточных водах содержаться ПАВ, проверяем суточную дозу загрузки:

 (112)

где С - содержание ПАВ в сухом осадке, С = 5 мг/л, принимаем по табл. 59 С [1]; Р - влажность загружаемого осадка, %; g - предельная допустимая загрузка на единицу рабочего объема метантенков в сутки, принимается для анионных ПАВ в бытовых сточных водах - 65.

Принимаем меньшую дозу суточной загрузки. Принимаем 4 метантенка D = 12,5 м с общим полезным объемом: 4*1000 = 4000 м3.

Выход газа на 1 м3 загружаемого осадка и его состав при термофильном и мезофильном сбраживании для практических расчетов принимается одинаковым и определяется:

 (113)

где y - распад беззольного вещества:

 (114)

где а - предел сбраживания беззольного вещества загружаемого осадка. Принимается для сырого осадка 53 %, для избыточного активного ила 44 %; Pсм - влажность смеси, загружаемой в метантенк;  - плотность газа. Принимается для сырого осадка 27-30, для активного ила 20-25%.

Зольность загружаемой смеси:

 (115)

Для смеси сухого осадка и активного ила:

 (116)

где n - коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания, табл. 61 [2], n = 0,52; d - доза суточной загрузки метантенков, табл 59 [1].

Общий выход газа:

 (117)

Для хранения газа предусматриваются мокрые газгольдеры, вместимость которого принимается равной 2-4 м выходу газа.

Принимаем 3 - х часовой выход газа:

 (118)

Принимаем два типовых однозвеньевых газгольдера диаметром d = 9,3 м3 и влажностью 300 м3.

Влажность осадка, выходящего из метантенков:

 (119)

.3.12 Расчет иловых площадок с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды

Наиболее простым и распространенным способом обезвоживания осадков является сушка их на иловых площадках с естественным основанием, которые допускается проектировать на естественном основании с дренажем и без дренажа, на искусственном асфальтобетонном основании с дренажем, каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды, площадки-уплотнители. Для данных очистных предусмотрены иловые площадки на искусственном асфальтобетонном основании.

В районах с климатическим коэффициентом n≤1 для очистных сооружений пропускной способность более 10000 м3/сут следует предусматривать иловые площадки с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды [1].

Рисунок 1.9 Иловые площадки

Суточный объем сброженного осадка из метантеноков определяется [11]с учетом уменьшения его объема за счет уплотнения и сбраживания:

 (120)

где Wп - суточный объем осадка, загружаемого в метантенк, м3; a - коэффициент уменьшения объема осадка в результате распада его при сбраживании: a = 2; b - коэффициент уменьшения объема осадка в результате уменьшения влажности с 95 до 90%: b = 2.

Полезная площадъ иловых площадок:

 (121)

где 1 - коэффициент увеличения нагрузки принимается по [1].

Принимаем 16 карт с размерами сторон 35×35 м.

Полезная площадь карт:

 (122)

Общая площадъ иловых площадок, с учетом дополнительной площади, занимаемой валиками, дорогами, составит:

Высоту оградительных валиков и насыпей для дорог принимаем 2,5 м.

Расход иловой воды составляет 30 % объема обезвоженного осадка:

 (124)

Иловая вода направляется в начало очистных сооружений.

1.3.13 Расчет цеха механического обезвоживания осадков

Центрифугирование является высокоэффективным методом обеззараживания осадков, его применение целесообразно для станций пропускной способностью до 50-100 тыс. м3/сут. На данных очистных сооружениях предлагается установить цех механического обезвоживания осадка, так как применение механического центрифугирования имеет ряд достоинств: экономичность и простота процесса, низкая влажность, обезвоженного осадка (кека) и др.

Производительность центрифуг зависит от конкретных условий работы (качество осадков, состав сточных вод, методы предварительной обработки осадка).

Время работы цеха принимается 16-20 ч., остальное время предназначено для технического обслуживания оборудования.

При количестве образующегося осадка =436 м3/сут. к установке принимаем центрифугу: фирмы Alfalaval ALDEС G2-60.

Расчетное количество перерабатываемого центрифугой осадка, м3/сут, составит:

Qос = 1*600 = 600 м3/сут (125)

Влажность исходного осадка (усредненная) составляет Wос=97% (зависит от качества исходных сточных вод, количества и свойств осадка (сырой осадок, активный ил, смесь осадков), способов его предварительной обработки).

Количество сухого вещества осадка, т/сут., определяем по формуле:

 т/сут. (126)

Количество кека, полученного в результате центрифугирования, м3/сут, определяем по формуле:

, м3/сут., (127)

 м³/сут.

где Wк - влажность выгружаемого из центрифуг кека, %; по результатам экспериментальных данных принимаем Wк=80 %

Для уменьшения времени разделения осадка и снижения влажности твердой фазы предусмотрена подача флокулянта. Приготовление рабочего раствора флокулянта производится на установке приготовления и дозирования флокулянта (проистол, ПАА, зитег). Доза флокулянта определяется в лабораторных условиях опытным путем и прямо зависит от удельного сопротивления осадка. Так, для условий очистных сооружений принято принимать дозу флокулянта 6 кг на 1 т сухого вещества осадка. Это значение примем и в данном расчете. В этом случае необходимое количество флокулянта из расчета 6 кг на 1 т сухого вещества осадка составит:

 кг/сут. (128)

При работе цеха t =20 часов расход флокулянта в час равен:

 кг/ч. (129)

Необходимое количество флокулянта в год составит:

кг/год = 39,42 т/год (130)

Количество "материнского" раствора 1% концентрации составит:

 м3/сут= 10,8:20 = 0,54 м3/час (131)

Количество рабочего раствора 0,15% концентрации составит:

 м3/сут = 72:20 = 3,6 м3/ч (132)

Количество рабочего 0,15% раствора флокулянта на 1 м3 осадка составит:

 л/м3.сут (133)

.3.14 Расчет биологических прудов

Биологическая очистка в аэротенках не позволяет снизить показатели загрязнения сточных вод до ПДК, поэтому в качестве доочистки принимаются биологические пруды.Принимаем четыре ступени биологических прудов. Так как БПКполн направляемой на доочистку сточной воды не превышает 25 мг/л, предусматриваем естественную аэрацию прудов. Назначаем эффект очистки по БПКполн на первой ступени составит 7,5 мг/л.

Определяем константу скорости потребления кислорода в летний и зимний периоды для всех ступеней пруда:

 (134)

 (135)

Принимаем конструкцию прудов с отношением длины каждой секции к ширине 20:1, следовательно, коэффициент объемного использования равен Klag = 0,85. Определяем продолжительность пребывания стоков в зимний и летний период для всех ступеней:

 (136)

1.3.15 Расчет контактных резервуаров

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. На данных очистных применяются горизонтальные контактные резервуары.

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 выпадения взвеси.

Объем контактных резервуаров:

W = Qмакс.ч* Т = 3500*0,5 = 1750 м3 (137)

где Т - время контакта в резервуаре или отводящих лотках : Т = 0,5 ч.

Принимаем число двухсекционных резервуаров n = 2.

Длина секции:

L = W/b*H*N*n = 1750/6*3,2*2*2 = 23 м, (138)

где b - ширина секции, м

H - рабочая глубина, м

N - число секций в резервуаре.

Расход воздуха на продувку сточной воды:

V = q0*Q = 0,6*3500 = 2100 м3/ч (139)

где q0 - удельный расход на 1 м3 воды, q0 = 0.6 м3/ м3..

потери напора в резервуаре ориентировочно составляют 0,5-0,6 м.

объем осадка, выпадающего в контактных резервуарах за сутки:

Wос = a*Nпр/1000 = 10,03*162396/1000 = 4,87 м3 (140)

где a - объем осадка, выпадающего в контактных резервуарах при дезинфекции сточных вод жидким хлором, приходящейся на одного человека в сутки: на станциях полной биологической очистки в аэротенках a = 0,03 л.

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

.3.16 Подборка установки ультрафиолета для обеззараживания сточных вод

Широкая распространенность метода УФ - обеззараживания объясняется такими его достоинствами, как:

универсальность и эффективность воздействия на различные микроорганизмы;

экологичность, безопасность для жизни и здоровья человека;

относительно низкая цена;

невысокие эксплуатационные расходы;

низкие капитальные затраты;

простота обслуживания установок.

Рисунок 1.10 Схема ультрафиолетовой установки

Применяем для данных очистных ультрафиолетовую установку серии УОВ - 600СЛ. Компактный базовый модуль для УФ - станций большой производительности от 15000 до 150000 м3/сутки.

Установка обеззараживания воды ультрафиолетом (УОВ) - прибор (устройство), применяемый в различных областях хозяйственной деятельности.

В состав системы бактерицидной установки входит корпус из нержавеющей стали с двумя патрубками для входа и выхода воды. Внутри корпуса расположена защитная кварцевая колба, куда помещена УФ лампа. Количество ламп их мощность и расположение определяют производительность УФ установки и условия ее эксплуатации.

Блок электропитания и управления (БЭУ) работает от сети переменного тока ~220в., 50гц. Питание ламп осуществляется от электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА). На лицевой панели БЭУ расположены сигнальные лампочки (светодиоды) информирующие о работе УФ ламп.

В схеме контроля степени загрязненности имеется, специальный фотодатчик, селективно настроенный на волну длиной 254 нм., и блок обработки сигнала фотодатчика информирующий о степени загрязненности кварцевых колб. Световая и звуковая сигнализация предупреждает о необходимости чистить кварцевую колбу от налета или заменить уф лампу. Счетчик наработки ламп показывает время работы эксплуатации уф ламп.

Таким образом для решения задач поставленных в дипломном проекте выполнено следующее:

проведен расчет существующих сооружений - решеток, песколовок, бункерная песка, первичных отстойников, вторичных отстойников, уплотнителей, биологических прудов.

после реконструкции аэротенков появилась зона нитрификации, для которой просчитана новая аэрационная система и зона динитрификации, для которой были рассчитаны и подобраны мешалки и воздуходувная станция с последующим удалением азота.

для удаления из сточных вод соединений фосфора рассчитано реагентное хозяйство и определена доза реагента необходимая для добавления во вторичные отстойники.

для обработки осадка были рассчитаны метантенки и подобраны центрифуги

- для обеззараживание сточных вод произведен подбор установки ультрафиолетового излучения.

2. Безопасность и экологичность

.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

При эксплуатации сооружений и сетей водопроводно-канализационного хозяйства необходимо учитывать наличие и возможность воздействия следующих опасных и вредных производственных факторов:

- движущихся элементов оборудования (насосного, силового, механизированных решеток, лебедок, скребков, оросителей, механических мешалок и других механизмов);

отлетающих предметов (при дроблении в дробилках отбросов, снимаемых с решеток);

отлетающих частей (при выбивании заглушек в испытываемых трубопроводах; при обработке и обкалывании бетонных труб и фасонных изделий и др.);

падающих предметов и инструментов (при работах в водопроводных и канализационных колодцах, на очистных сооружениях и сетях, в помещениях и др.);

образования взрывоопасных смесей газов (в колодцах, камерах на сетях, насосных станциях, в обслуживающих помещениях метантенков и в других помещениях и сооружениях);

опасного уровня напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

пониженной температуры воздуха в производственных помещениях и сооружениях;

повышенной влажности воздуха (в насосных станциях, в помещениях фильтров, отстойников и др.);

повышенного уровня ультрафиолетового (бактерицидные установки) и инфракрасного (дегельминтизаторы) излучения;

вредных факторов при работе на видеодисплейных терминалах и персональных электронно-вычислительных машинах;

повышенного уровня шума и вибраций (в машинных залах насосных и воздуходувных станций и в других помещениях и сооружениях, где установлено технологическое оборудование);

недостаточной освещенности рабочей зоны (в колодцах, камерах, каналах и т.п.);

водяной струи высокого давления при прочистке канализационной сети с использованием каналоочистительной машины;

газообразных веществ общетоксического и другого вредного воздействия в колодцах, камерах, каналах, очистных сооружениях (сероводород, метан, пары бензина, эфира, углекислый газ, озон и др.);

газов, выделяющихся в результате утечки из баллонов, бочек, цистерн (аммиак, хлор и другие сжатые, сжиженные и растворенные газы);

горючих примесей, попавших в сточные воды (бензин, нефть и др.), а также растворенных газообразных веществ, которые могут образовывать в канализационных сетях и сооружениях взрывоопасные и отравляющие смеси;

повышенной запыленности воздуха в рабочей зоне пылеобразующими реагентами (сернокислый алюминий, хлорное железо, негашеная и хлорная известь, сода, едкий натр, активированный уголь, фторсодержащие реагенты и др.);

паров ртути (при работе с приборами с ртутным наполнением);

патогенных микроорганизмов в сточных и природных водах (бактерии, вирусы, простейшие);

яиц гельминтов в сточных водах.

Весь перечень вышеуказанных факторов оказывает и может оказывать влияние на проведение безопасной эксплуатации установок и оборудования участков и подразделений очистных сооружений обслуживающим персоналом, что говорит о важности создания условий безопасности труда.

2.2 Обеспечение безопасности труда

При организации и проведении производственных (технологических) процессов на очистных сооружениях предусматривается:

устранение непосредственных контактов работников с исходными материалами и отходами производства, оказывающими на них вредное воздействие;

усовершенствование технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов;

совершенствование конструкций сооружений и технологических процессов, повышение уровня механизации, автоматизации и дистанционного управления при наличии опасных и вредных производственных факторов;

обеспечение надлежащей герметизации технологического (производственного) оборудования;

применение средств коллективной и индивидуальной защиты работников, системы контроля и управления технологическим процессом, обеспечивающей защиту работников и аварийное отключение оборудования;

применение рациональных режимов труда и отдыха с целью снижения воздействия на работников психофизиологических, опасных и вредных производственных факторов;

оснащение технологических процессов устройствами, обеспечивающими получение своевременной информации о возникновении опасных и вредных производственных факторов при отдельных технологических операциях;

осуществление мер по пожаро- и взрывобезопасности, предупреждению загрязнения окружающей природной среды выбросами (сбросами) вредных веществ;

обучение и инструктирование работников безопасным приемам и методам работы, использованию средств коллективной и индивидуальной защиты и осуществление контроля за их правильным применением;

выполнение требований безопасности к производственным (технологическим) процессам, изложенным в технологической проектной документации;

разработку организационно-технологической документации по проведению планово-предупредительного ремонта, которая должна содержать конкретные проектные решения по безопасности труда, определяющие технические средства и методы работ, обеспечивающие выполнение нормативных требований безопасности труда.

Средства коллективной защиты работников

Средства коллективной защиты подразделяются на: средства нормализации воздушной среды и освещения производственных помещений и рабочих мест; и на средства для защиты от воздействия вредных и опасных производственных факторов.

Средства коллективной защиты работающих в соответствии с требованиями п. 4.10 СНиП 12-03-2001 на границах зон постоянно действующих опасных производственных факторов должны быть: установлены защитные ограждения, а зон потенциально опасных производственных факторов - сигнальные ограждения и знаки безопасности, противопожарная защита достигается применением автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения; организация с помощью технических средств, включая автоматические, своевременного оповещения и эвакуации людей; к средствам коллективной защиты также относят: знаки безопасности, фотолюминесцентные эвакуационные системы, ленты и покрытия противоскользящие.

Средства индивидуальной защиты работников

Согласно действующему законодательству работникам, занятым на работах, связанных с загрязнением, с вредными или опасными условиями труда, а также на работах, выполняемых в особых температурных условиях, выдаются бесплатно сертифицированная специальная одежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты, предусмотренные типовыми отраслевыми нормами. Выдача работникам специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты по условленным нормам производится за счет средств работодателя.

Применение средств индивидуальной защиты работников обеспечивается:

снижением уровня вредных факторов до величины, установленной действующими санитарными нормами, утвержденными в установленном порядке;

защитой от воздействия опасных или вредных производственных факторов, сопутствующих принятой технологии и условиям работы;

защитой от воздействия опасных или вредных производственных факторов, возникающих при нарушении технологического процесса.

Указанные требования включены в инструкции по эксплуатации и производству работ на очистных сооружениях, утверждены руководителем организации.

Средства индивидуальной защиты отвечают требованиям государственных стандартов, технической эстетики, эргономике и имеют сертификат соответствия, обеспечивают эффективную защиту и удобство в работе.

Выдаваемые работникам специальная одежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты соответствуют характеру и условиям работы и обеспечивают безопасность труда.

При выполнении работ при эксплуатации объектов водопроводно-канализационного хозяйства очистных сооружений применяются следующие средства индивидуальной защиты работников:

а) при работах на водопроводных и канализационных сетях: предохранительные пояса, прошедшие соответствующие испытания на прочность, шланговые противогазы, кислородные изолирующие противогазы, газоанализаторы и газосигнализаторы, аккумуляторные фонари, ограждения, знаки безопасности, крючки и ломы для открывания крышек люков колодцев, защитные каски, штанги-вилки для открывания задвижек в колодцах, переносные лестницы;

б) при работах в складах реагентов, в хлораторных и дозаторных помещениях используются: противогазы с коробками марки "В" и "КД", шланговые противогазы, кислородно-изолирующие противогазы, газоанализаторы и газосигнализаторы, аккумуляторные фонари, химические пенные огнетушители, средства для дегазации. Табель оснащения аварийными средствами объектов, связанных с хранением и применением хлора, должен соответствовать требованиям правил безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении хлора;

в) при работах по приготовлению реагентов: защитные очки, респираторы, противогазы;

г) при обслуживании бактерицидных, электролизных и озонаторных установок: защитные очки, диэлектрические перчатки, кислородные изолирующие противогазы.

На время стирки, химической чистки, ремонта, обеспыливания, обезвреживания средств индивидуальной защиты работникам выдается их сменный комплект.

В общих случаях стирка специальной одежды производится один раз в 6 дней при сильном загрязнении и один раз в 10 дней при умеренном загрязнении.

Стирка, химическая чистка и ремонт специальной одежды и специальной обуви предусмотрены в организации или проводятся по договорам со специализированными организациями.

В случае порчи, пропажи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты не по вине работника выдаётся другой комплект исправной специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты.

Чистка специальной одежды растворителями, бензином, керосином, эмульсией не допускается.

Средства индивидуальной защиты подвергаются периодически контрольным осмотрам и испытаниям в порядке и в сроки, установленные техническими условиями на них, утверждёнными распоряжениями по очистным сооружениям.

Работники, занятые на работах, связанных с загрязнением, по установленным нормам, обеспечиваются смывающими и обезвреживающими средствами.

.3 Охрана окружающей среды

Организация обеспечивает соблюдение нормативов по охране окружающей природной среды на основе экологически безопасных технологий и производств, надежной и эффективной эксплуатации систем водоснабжения и канализации.

На территориях зон санитарной охраны и санитарно-защитных зон обеспечено соблюдение требований по охране окружающей природной среды, регламентируемых санитарными правилами и нормами, другими нормативными документами.

При спуске сточных вод в черте города (или любого населённого пункта) первым пунктом водопользования является этот город или населённый пункт. В этих случаях требования к составу и свойствам воды водоёма нужно относить и к сточным водам, так как нельзя рассчитывать практически на разбавление и самоочищение.

К основным нормативам качества воды относятся следующие:

Взвешенные вещества.

Содержание взвешенных веществ в воде после спуска сточных вод не должно увеличиваться больше, чем на 0,25 мг/л для водоёма первого вида и на 0,75 мг/л для водоёма второго вида. Для водоёмов, содержащих в межень более 30 мг/л природных минеральных взвесей, допускается увеличение концентрации взвешенных веществ в воде до 5%.

Плавающие примеси.

На поверхности водоема не должно быть плавающих плёнок, пятен минеральных масел и скопления других примесей.

Запахи и привкусы.

Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемых в водоёмах первого вида непосредственно или при хлорировании и в водоёмах второго вида непосредственно

Окраска.

Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 и 10 см для водоёмов первого и второго видов.

Температура.

Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 30С.

Активная реакция.

(рН) воды водоёма после смешения со сточными водами не должна выходить за пределы 6,5-8,5.

Минеральный состав.

Для водоёмов первого вида не должен превышать по плотному остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов - 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л; для водоёмов второго вида минеральный состав нормируется по показателю «Привкусы».

Растворённый кислород.

В воде водоёма после смещения со сточными водами количество растворённого кислорода не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, взятой до 12 часов дня.

Биохимическая потребность в кислороде.

Полная потребность воды в кислороде при 200 С не должна превышать

и 6 мг/л для водоёмов первого и второго видов.

Возбудители заболеваний не должны содержаться в воде. Методы предварительной очистки и обеззараживания сточных вод согласовываются в каждом отдельном случае с органами Государственного санитарного надзора.

Ядовитые примеси.

Не должны находиться в концентрациях, которые могут оказать прямое или косвенное вредное действие на здоровье людей.

Нормативные качества воды для водоёмов рыбохозяйственного значения устанавливают применительно к двум видам их использования:

Водоёмы, используемые для воспроизводства и сохранения ценных сортов рыбы;

Водоёмы, используемые для всех других рыбохозяйственных целей.

Вид водоёма определяется органами Рыбоохраны с учётом перспективного развития рыбного хозяйства. Нормативы состава и свойства воды в зависимости от местных условий могут относиться или к району выпуска сточных вод при осуществлении их быстрого смещения с водой водоёма, или к районам ниже спуска сточных вод с учётом возможной степени их смещения и разбавления в водоёме от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйственного участка водоёма. На участках массового нереста и нагула рыб спуск сточных вод не разрешается.

При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоёмы к составу и свойствам воды предъявляются более высокие требования по сравнению с изложенными выше.

Растворённый кислород. В зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого и второго видов; в летний период во всех водоёмах - не ниже 6 мг/л в пробе, взятой до 12 часов дня.

Биохимическая потребность в кислороде. Величина БПК5 при 20оС не должна превышать 2 мг/л в водоёмах обоих видов. Если содержание кислорода в зимний период ниже на 40% нормального насыщения, то допускается сброс только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды водоёма.

Если в зимний период содержание растворённого кислорода в воде водоёма первого вида снижается до 6 мг/л, а в водоёме второго вида - до 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды.

Ядовитые вещества. Не должны содержаться в концентрациях, прямо или косвенно влияющих на рыб и организмы, служащие кормом для рыб.

Величина предельно допустимых концентраций каждого вещества, входящего в комплекс с одинаково лимитирующими показателями вредности, должна быть уменьшена во столько раз, сколько вредных веществ, предполагается спустить в водоём.

Выполнение требований Правил охраны водоёмов возможно только в том случае, если со сточными водами поступает строго определённое количество загрязнений, соответствующее самоочищающей способности водоёма.

Необходимое уменьшение в сточных водах загрязнений для приведения их количества в соответствие с требованиями к составу и свойствам воды в расчётном пункте водопользования можно производить любым проверенным на практике методом очистки и обезвреживания сточных вод.

Улучшение качества воды и восстановление ее чистоты происходит под влиянием разбавления (перемешивания загрязнённой струи со всей массой воды) и минерализации органических веществ с отмиранием внесённых в реку чуждых ей бактерий - собственно самоочищения.

Учёт процессов естественного самоочищения водоёмов от поступивших в них загрязнений возможен, если этот процесс ярко выражен и закономерности его развития во времени достаточно изучены.

Для производственных сточных вод, содержащих разнообразные специфические загрязнения, зачастую с неустановленным режимом распада, основным способом очистки остаётся разбавление, протекающее наиболее быстро и полно в проточных водоёмах. Превращение рек в каскады водохранилищ с изменённым гидрологическим режимом делает необходимым применение более эффективных способов очистки сточных вод для уменьшения количества загрязнений, вносимых в водоёмы.

.4 Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций

Классификация возможных чрезвычайных ситуаций.

Пожар, обрушение конструкций, выход из строя насосных агрегатов, электрическое замыкание и др.

Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций и повышению устойчивости функционирования предприятий, организаций, учреждений.

Главными из них являются:

Перевод потенциально опасных предприятий на современные, более безопасные, технологии или вывод их из населенных пунктов.

Внедрение автоматизированных систем контроля и управления за опасными технологическими процессами.

Разработка системы безаварийной остановки технологически сложных производств.

Внедрение систем оповещения и информирования о чрезвычайных ситуациях.

Защита людей от поражающих факторов чрезвычайных ситуаций.

Снижение количества опасных веществ и материалов на производстве.

Наличие и готовность сил и средств для ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Улучшение технологической дисциплины и охраны объектов.

Для реализации каждого из этих направлений проводятся организационные, инженерно-технические и специальные мероприятия.

Организационными мероприятиями обеспечиваются заблаговременная разработка и планирование действий органов управления, сил и средств, всего персонала объектов при угрозе возникновения и возникновении чрезвычайных ситуаций.

Такие мероприятия включают:

- прогнозирование последствий возможных чрезвычайных ситуаций и разработку планов действий как на мирное, так и на военное время, учитывая весь комплекс работ в интересах повышения устойчивости функционирования объекта

- создание и оснащение центра аварийного управления объекта и локальной системы оповещения;

подготовку руководящего состава к работе в чрезвычайной ситуации;

создание специальной комиссии по устойчивости и организацию ее работы;

разработку инструкций (наставлений) по снижению опасности возникновения аварийных ситуаций, безаварийной остановке производства, локализации аварий и ликвидации последствий, а также по организации восстановления нарушенного производства;

обучение персонала соблюдению мер безопасности, порядку действий при возникновении чрезвычайных ситуаций, локализации аварий и тушению пожаров, ликвидации последствий и восстановлению нарушенного производства;

подготовку сил и средств локализации аварийных ситуаций и восстановления производства;

подготовку эвакуации населения из опасных зон;

определение размеров опасных зон вокруг потенциально опасных объектов;

проверку готовности систем оповещения и управления в чрезвычайной ситуации;

Инженерно-техническими мероприятиями осуществляется повышение физической устойчивости зданий, сооружений, технологического оборудования и в целом производства, а также создание условий для его быстрейшего восстановления, повышения степени защищенности людей от поражающих факторов чрезвычайных ситуаций. К ним относятся:

создание на всех опасных объектах системы автоматизированного контроля за ходом технологических процессов, уровней загрязнения помещений и воздушной среды цехов опасными веществами и пылевыми частицами;

создание локальной системы оповещения о возникновении чрезвычайной ситуации персонала объекта, населения, проживающего в опасных зонах (радиационного, химического и биологического заражения, катастрофического затопления и т.п.);

накопление фонда защитных сооружений и повышение защитных свойств убежищ и ПРУ в зонах возможных разрушений и заражения;

противопожарные мероприятия;

сокращение запасов и сроков хранения взрыво-, газо- и пожароопасных веществ, обвалование емкостей для хранения, устройство заглубленных емкостей для слива особо опасных веществ из технологических установок;

безаварийная остановка технологически сложных производств;

локализация аварийной ситуации, тушение пожаров, ликвидация последствий аварии и восстановление нарушенного производства;

дублирование источников энергоснабжения;

защита источников и контроль качества воды;

герметизация складов и холодильников в опасных зонах;

защита наиболее ценного и уникального оборудования.

Специальными мероприятиями достигается создание благоприятных условий для проведения успешных работ по защите и спасению людей, попавших в опасные зоны, и быстрейшей ликвидации чрезвычайной ситуации и их последствий. Такими мероприятиями являются:

накопление средств индивидуальной защиты органов дыхания и кожи;

создание на химически опасных объектах запасов материалов для нейтрализации разлившихся АХОВ и дегазации местности, зараженных строений, средств транспорта, одежды и обуви;

разработка и внедрение автоматизированных систем нейтрализации выбросов АХОВ;

обеспечение герметизации помещений в жилых и общественных зданиях, расположенных в опасных зонах;

разработка и внедрение в производство защитной тары для обеспечения сохранности продуктов и пищевого сырья при перевозке, хранении и раздаче продовольствия;

регулярное проведение учений и тренировок по действиям в чрезвычайной ситуации с органами управления, формированиями, персоналом организаций:

разработка и внедрение новых высокопроизводительных средств дезактивации и дегазации зданий, сооружений, транспорта и специальной техники.

Оперативная часть плана ликвидации аварии сведена в таблицу 2.1(Приложение А).

Расчет аварийного вентилятора для ликвидации выбросов хлора.

Наибольшая опасность массового выброса хлора связана с вероятностью возникновения аварийной ситуации с хлорным контейнером.

Исходные данные для расчета:

.        В расчете рассматривается вариант мгновенного одновременного разрушения пяти заполненных баллонов с массой хлора δ = 50*5 = 250кг

2.      Температура жидкого хлора в контейнере 200 С.

.        Доля мгновенного испаряющегося хлора при взрыве баллона δ = 22% (А.Ф. Тимофеев, Б.Ю. Ягуд «Техника безопасности при хранении, транспортировании и применении хлора, М., 1996г.»)

.        Температура атмосферного воздуха 250 С.

.        Помещение условно герметично.

.        Объем склада баллонов V = 1426 м3 и хлораторной 238 м3.

Рассчитать производительность аварийного вентилятора.

Решение:

Концентрация хлора в помещении в начальный момент после разгерметизации пяти баллонов:

 (141)

Общее число объемов воздуха (N), необходимое для очистки помещения от хлора:

 (142)

Кратность воздухообмена в час:

 (143)

где t = 4 час- время ликвидации аварии.

Производительность аппаратов «ОЛИМП-2002» должна быть:

 (144)

при этом:

- из помещения склада хлора забирается

из помещения хлораторной забирается

Производительность вентилятора с учетом 20% запаса должна быть не ниже:

 (145)

Применяем к установке вентилятор ВР-6-28-8

Q = 7450 ; N= 11кВт

Исходя из вышеприведённых расчётов, считаем, что технические параметры выбранного вентилятора ВР-6-28-8 соответствуют требованиям необходимым для ликвидации ситуации при аварийном выбросе паров хлора и достаточны к его последующей установки для эксплуатации.

3. Технология и организация строительного производства

 

.1 Разработка календарного графика производства работ

Расчетная часть календарного графика производства работ представлена в табл. 3.1.(Приложение Б) При ее составлении используются ЕНиР сборник 9 и 11. Норма времени в человеко-часах для каждого вида работ и состав звена (профессия, разряд и количество рабочих) принимается согласно ЕНиР сборник 9,11. Трудоемкость высчитывается умножением количества единиц измерения на норму времени. Принимается тридцати дневная рабочая неделя с восьмичасовым рабочим днем (в одну и две смены).

Все монтажные работы условно разбиваются на 4 группы:

прокладка магистрального трубопровода;

монтаж колодцев;

нанесение антикоррозионной изоляции;

гидравлические испытания трубопровода (предварительные и окончательные);

Порядок выполнения расчета для построения графика производства работ

.1.1 Определение объемов земляных и монтажных работ

Определение объема траншеи

Расчет производим для первого сечения трассы.

Определяем высоту траншеи в сечении Hтi по формуле:

Для первого сечения:

, (146)

где =1,8м

Для остальных сечений высота траншеи определяется по формуле:

, (147)

 -высота траншеи в первом сечении

- длина участка

-уклон

Определяем ширину траншеи в сечении по низу по формуле:

bт = Dн+0,5 м (148)

Где Dн - наружный диаметр трубы, Dн = 0,426 м

Определяем ширину траншеи в сечении Втi по верху:

 (149)

Где  - высота траншеи, м

m - коэффициент откоса

Находим площадь сечения Fтi каждого участка траншеи по формуле:

, (150)

Где  - ширина траншеи по верху, м

bт - ширина траншеи по низу, м

 - высота траншеи, м

После того как определили ширину и площадь сечения, находим объем участка Vi траншеи по формуле:

, (151)

Где и  - площади сечений участков траншеи в начале участка и в конце, м

- длина участка, м

Для всех последующих сечений расчет производится аналогичным образом. Результаты расчетов сводим в таблицу 1

После считаем объем грунта, суммируя все объемы, результат заносим в таблицу 1

Определение объема котлована

Расчет производим для первого сечения трассы

Найдем высоту котлована в каждом сечении:

Нкi = Нтрi + ∆Н (152)

Где ∆Н-высота засыпки грунта в траншее ∆Н=0,6 м

С учетом того, что длина котлована по низу ак=2,3 м находим длину котлована по верху по формуле:

Акi=ак+2*Нкi*m (153)

Где m-коэффициент откоса

Нкi - высота котлована в каждом сечении

Ак1=2,3+2*2,9=8,1 м

Объем котлована находится по формуле:

Vк = ((ак*bк + Акi*Вкi)/2)*Нкi (154)

Где Акi - длина котлована по верху, м

Вкi - ширина котлована по верху, Акi= Вкi, м

ак - длина котлована по низу, м

bк - ширина котлована по низу, ак=bк=2,3 м

Нкi - высота котлована, м

Определяем объем котлована, суммируя объемы частей: ∑Vк

Определение объема траншеи в котловане:

Расчет производим для первого сечения трассы

Определим длину траншеи в котловане по низу:

атк = ак +2*∆Н*m (155)

где ак - длина котлована по низу, м

∆Н - высота засыпки грунта в траншее ∆Н=0,6 м

m - коэффициент откоса

Тогда длина траншеи в котловане по верху в сечении будет:

Аткi = атк +2*Нтi*m (156)

Где Нтi - высота каждого участка траншеи

Зная длины участков траншеи по верху можно найти объемы этих участков траншеи в котловане:

Vткi = (атк*bт + Аткi*Втi)/2*Нтi (157)

Где Аткi - длина траншеи в котловане по верху, м

Втi - ширина траншеи по верху, м

атк - длина траншеи в котловане по низу, м

bт - ширина траншеи по низу, м

Для всех последующих сечений расчет производится аналогичным образом. Результаты расчетов сводим в таблицу 3

Объем траншеи в котловане найдем, суммируя объемы участков: ∑Vтк

Определение объема земляных работ

Vзр = ∑Vт - ∑Vк - ∑Vтк (158)

Объем отвала

Vо = (∑Vзр - Vсоор)*(1+Кор) (159)

Vтр = (π* D Н ²/4)*L, (160)

Где D Н-наружный диаметр трубы, мм

L-длина трассы, м

Объем колодцев ΣVкол = 6 м3 * 8 шт = 48 м3

Тогда объем сооружения равен:

Vсоор = Vтр + ΣVкол (161)

После этого находим объем вывозки по формуле:

V1 = Vсоор*(1+Кпр), (162)

Где Кпр - коэффициент первоначального разрыхления грунта

Объем грунта на вымет будет:

V2 = Vo - Vсоор (163)

Затем находим высоту отвала, длину отвала и площадь отвала по формулам:

Fо = Vо/L, (164)

Где L-длина трассы, м

Но = √Fо (165)

Во=2*Но, (166)

Радиус выгрузки определяется как:

Rв = Вт/2+Во/2+0,5 (167)

Где Вт - ширина траншеи, м

Во - ширина отвала, м

Высоту отвала определяем как:

Нв = Но + 0,5 (168)

По рассчитанной продолжительности в днях составляется календарный график производства монтажных работ (Приложение Б). По оси абсцисс откладываются дни выполнения работ; по оси ординат вышеперечисленные группы работ. Над линиями, указывающими продолжительность группы работ, указано количество рабочих. Согласно календарному графику монтажные работы производятся в течение двадцати семи дней.

На основании календарного графика производства работ разрабатывается график движения рабочей силы таблица 3.2 (Приложение В).

 

.2 Основные принципы прокладки стальных трубопроводов

Строительство стальных трубопроводов, как правило, ведут поточным методом, предусматривающим расчленение основных технологических процессов на отдельные комплексы и операции и последовательное их выполнение специализированными подразделениями. Основным из них является передвижная механизированная колонна (например, изоляционно-укладочная), которую с технологической точки зрения можно рассматривать как комплексную, способную выполнять основные работы поточным методом.

.3 Способы изоляционно-укладочных работ и применяемые механизмы

Изоляционно-укладочные работы на трассе выполняются двумя основными способами - раздельным и совмещенным. При раздельном способе трубы или их секции вначале изолируют на стационарной базе, а затем сваривают на трассе в плети или непрерывную нитку с изоляцией стыков и последующей укладкой трубопровода в траншею. При совмещенном методе сваренный в непрерывную нитку трубопровод укладывает колонна передвигающихся вдоль траншеи машин, осуществляющих одновременную его очистку и изоляцию в полевых условиях.

Технологическая последовательность операций при раздельном методе такова: трубопровод сваривают в непрерывную нитку на берме траншеи из изолированных на базе секций труб и затем изолируют на трассе стыки между секциями; отрывают траншею, укладывают трубопровод с бермы траншеи на ее дно с помощью трубоукладчиков и мягких захватов (полотенец), так как применение троллейных подвесок может повредить изоляционное покрытие труб. Укладку трубопровода ведут способом последовательного переезда трубоукладчиков

Однако магистральные трубопроводы чаше всего укладывают совмещенным методом, при котором все работы по очистке, изоляции и укладке трубопровода выполняет одна комплексно-механизированная изоляционно-укладочная колонна, имеющая в своем распоряжении всю необходимую технику.

Изоляционно-укладочные работы совмещенным методом производят с применением кранов-трубоукладчиков, которые с помощью подвижных троллейных подвесок удерживают трубопровод на нужной высоте и перемещаются вдоль трассы, сопровождая самоходные машины. Обычно в комплект машин для выполнения изоляционно-укладочных работ кроме трубоукладчиков входят очистные и изоляционные машины, установки для сушки трубопровода, битумозаправщики и др.

При совмещенном методе укладки магистральных трубопроводов к началу изоляционно-укладочных работ трубопровод на берме траншеи должен быть сварен в непрерывную нитку. Далее на трубопроводе монтируют очистную (ОМ) и изоляционную (ИМ) машины, поднимают его трубоукладчиками, расположенными на определенном расстоянии друг от друга, и начинают движение всей колонны, производя комплексно-механизированным способом очистку, изоляцию и укладку трубопровода в траншею.

 

3.4. Испытания трубопроводов системы водоотведения

При отсутствии в проекте указаний о способе испытания напорные трубопроводы подлежат испытанию на прочность и герметичность гидравлическим способом.

Испытание напорных трубопроводов всех классов должно осуществляться, как правило в два этапа:

предварительное испытание на прочность и герметичность, выполняется после засыпки пазух с подбивкой грунта на половину диаметра и присыпкой труб в соответствии с требованиями [2], с оставленными открытыми для осмотра стыковыми соединениями; это испытание допускается выполнять без участия представителей заказчика и эксплуатирующей организации с составлением акта.

приемочное испытание на прочность и герметичность надлежит выполнять после полной засыпки трубопровода при участии представителе заказчика и эксплуатирующей организации с составлением акта о результатах испытания.

 

.5 Проектирование разделов строительного генерального плана

Строительный генеральный план - основной документ, который регламентирует организация площадки строительства и объемы временного строительства. Назначение стройгенплана состоит в точном, качественном и своевременном осуществлении организационных мероприятий по подготовке строительной площадки и определении объемов временного строительства. Стройгенплан разрабатывается на определенные стадии строительства или реконструкции здания.

Исходные данные для разработки стройгенплана следующие:

топографический план объекта реконструкции;

календарный график производства монтажных работ (рисунок 1, Приложение Б);

график движения рабочей силы (рисунок 1, Приложение В).

Проектирование разделов строительного генерального плана выполняется согласно методике, изложенной в [12].

 

.6 Расчет численности персонала, занятого в строительстве

Число рабочих на строительной площадке определяется расчетом. Принимаются соотношения категорий работающих следующие:

·        рабочие - 85%;

·        ИТР - 10%;

·        служащие - 4%;

·        МОП - 1%.

Наибольшее число рабочих из графика движения рабочей смены (Приложение В) равно 18 человек.

Следовательно:

Nраб = 18 чел.;

ИТР - 3 чел.;

служащих - 1 чел.;

МОП - 0 чел. (т.е. работу выполняют сами рабочие).

Общая численность работников, занятых в строительстве находится по формуле

 (169)

где 1,0 - коэффициент, учитывающий невыходы на работу по болезни и нахождение в отпусках персонала N = 1,05 (18+3+1) = 22 чел.

3.7 Расчет площадей временных помещений

Для расчета площадей временных помещений необходимо знать данные о численности персонала стройки, продолжительность производства работ, а также действующие нормы, обеспечивающие достаточные производственные условия. В расчете учитываются все работники. Площадь конторы рассчитывается исходя из количества ИТР, а площадь диспетчерской - по количеству служащих. Расчет сводится в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Расчет площадей временных помещений для обслуживания рабочих

№ п/п	Наименование зданий		Ед. изм.	Знач. показат.	Расчетное количество работающих	Потребная площадь, м2
1	Гардеробная	на 1 рабочего	м2	0,8	18	15
2	Душевая	на 1 рабочего	м2	0,5	18	9
3	Умывальная	на 1 работающего	м2	0,03	22	0,57
4	Помещение для приема пищи	на 1 работающего	м2	0,9	22	20
5	Туалет (не менее 1,4 м2)	на 1 работающего	м2	0,08	22	1,76
6	Диспетчерская	на 1 служащего	м2	7	1	7
7	Контора	На 1 ИТР	м2	4	3	12
						∑ 65,33

Далее производится выбор инвентарных зданий с учётом расчётной площади и конструктивной характеристики. Группируются:

) умывальная, помещения для приёма пищи, здравпункт;

) гардеробная, душевая;

) туалет. К установке принимается биотуалет стандартных размеров.

В помещениях для обогрева нет необходимости, т.к. работы проводятся в летнее время. Помещение для собраний, контора не устраиваются из-за малого количества рабочих.

Таблица 3.4 - Экспликация инвентарных помещений

Наименование инвентарных	Расчетная площадь	Размеры в плане	Количество зданий	Принятая площадь
Помещение хранения инвентаря	22	4,0х6,0	1	24
Помещение хранения ламп	27,6	4,7х6,0	1	28,2
Туалет	2,8	1,2х1,2	2	2,8
кладовые	24,3	3,0×9,0	1	24,3
				∑ 80,5

Здание контейнерного типа по признаку транспортирования подразделяются на 2 группы:

транспортируемые на собственной ходовой части;

транспортируемые с помощью специальных транспортных средств.

Так как численность рабочих не превышает 50 чел., то принимаются здания с ходовой частью.

 

.8 Организация складского хозяйства

Складское хозяйство организуется для создания условий обеспечивающих своевременное обслуживание строек материалом и конструкциями. Запас материалов, подлежащих хранению на складе, определяется по формуле

 (170)

где  - количество материалов и конструкции, необходимых для выполнения заданного объема СМР;

Т - продолжительность выполнения СМР, предусмотренных календарным планом;- норма запасов;

коэффициент неравномерности поступления материалов на склад;

К2 - коэффициент неравномерности потребления материалов.

Необходимая площадь склада для каждого вида материалов определяется по формуле

 (171)

где q - норма площади в м2 для складирования единицы продукции.

Для монтажных работ необходимы стальные трубы. Стальные трубы хранятся в отрезках по два метра. Расчеты площадей складов сводятся в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 - Расчет площади склада для хранения труб

Наименование материала	Продтельность потребления, дней	Потребность		Коэффициенты неравномерности		Норма запаса, дней	Расч. запас матер	Наименование ед. продукции	Необх. площадь склада	Размеры склада, м
		Общая, м	Среднесут., м	Поступление матер.,	Потребление матер.,
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
трубы стальные	18	630	35	1,1	1,3	3	150	отрезок длиной 2 м	315	15х22
Арматура	18	28	1,55	1,1	1,3	3	6,67	количество, штук	12	4×3
									∑ 327

Для хранения стальных и труб принимается один склад высотой 2 м, шириной 4 м, длиной 6 м.

3.9 Временное электроснабжение

На строительных площадках используется переменный ток напряжением 220/380 В. Высоковольтные сети 6-10 кВ применяют как первичные. Расчетная трансформаторная мощность при одновременном использовании электроэнергии всеми потребителями определяется по формуле:

 (172)

где К - коэффициент, учитывающий потери мощности в сети (принимается равной 1,05 - 1,1);

Рс - силовая мощность механизма, кВт;

Рт - потребная мощность на технологические нужды, кВт;

Ров - потребная мощность для внутреннего освещения, кВт;

Рон - мощность для наружного освещения рабочих мест, территории и т.д, кВт;

К1с , К2с, К3с, К4с - коэффициенты спроса, зависящие от числа потребления и степени их загрузки;

 - коэффициент мощности.

Рабочие на строительной площадке общаются между собой посредством сотовой телефонной связи.

3.10 Временное водоснабжение

Вода на строительной площадке расходуется на производственные, хозяйственно- бытовые и противопожарные нужды.

Потребность в воде подсчитывают исходя из принятых методов производства работ, их объема и сроков, причем расчет необходимо делать на период строительства с максимальны вод о потреблением.

Суммарный расход воды (, л/с) определяют по формуле:

 (173)

где ,  - расход воды соответственно на производственные, хозяйственно-бытовые и противопожарные нужды, л/с.

Расход воды для производственных нужд:

 (174)

где 1,2 - коэффициент на неучтенные расходы воды;

V- объем работ в смену, количество работающих установок; 6 ; удельный расход воды на единицу работ, 300 л;

 коэффициент неравномерности потребления воды;  = l,5;

 продолжительность смены, 8 ч.

Расход воды на хозяйственные нужды, max количество рабочих в смену (по графику):

 (175)

наибольшая численность рабочих в смену 18; норма потребления воды на 1 чел в смену 25 л;

 коэффициент неравномерного потребления воды 2,5;

 продолжительность смены 8 ч;

 норма потребления на прием одного душа, 30 л;

 коэффициент учитывающий отношения пользующихся душем к наибольшей численности рабочих в смену, 0,35.

Qхоз=(18/3600)*(2,5*25/8)+30*0,35=0,092 л/с

Расход воды на противопожарные нужды:

точки подключения по 5 л/с.

Qсум = 0,1125+0,092+10=10,20 л/с

Для расчета диаметра магистрального завода (D) временного водопровода используют формулу:

 (176)

где V- скорость движения воды 1,5 м/с. ( 1-2 м/с);

D = ((4*10,20*1000/3,14*1,5)) = 93,07 мм

По [4] принимаю диаметр трубы равный 101,3 мм.

.11 Временная канализация

К канализационным сетям на стройплощадке подключают столовые, буфеты, умывальные и душевые. Для очистки сточных вод используют мобильные станции. При небольших сроках строительства сточные воды с объекта по канализационным каналам отводят к локальным выгребным ямам.

Строительный генеральный план представлен в Приложении Г.

4. Экономическая часть

Для определения затрат на прокладку трубопровода наружной канализации была составлена локальная смета. В качестве расчетного участка был принят участок трубопровода от метантенков до цеха механического обезвоживания, который рассматривался в разделе «Технология строительного производства».

Локальная смета является первичным сметным документом и составляется на отдельные виды работ и затрат по зданиям и сооружениям или общеплощадочным работам на основе объемов определившихся при разработке рабочей документации и действующих сметных нормативов.

Стоимость определяемая локальной сметой включает в себя прямые затраты, накладные расходы и сметную прибыль.

Прямые затраты учитывают стоимость всех ресурсов необходимых для выполнения работ: материальных, технических и трудовых.

Накладные расходы учитывают затраты строительно-монтажных организаций, связанные с обслуживанием, организацией и управлением строительным производством.

Сметная прибыль - это прибыль заложенная в смете, которая является нормативной частью строительной продукции.

При составлении локальной сметы применяются следующие методы: ресурсный; ресурсно-индексный; базисно-индексный; на основе укрупненных сметных нормативов.

.        Ресурсный метод - калькулирование ведется в текущих ценах и тарифах ресурсов необходимых для реализации проектного решения. Ресурсный метод основывается на выборке ресурсов и расчета их стоимости в текущих ценах.

2.      Ресурсно-индексный метод предусматривает сочетание ресурсного метода с системой индексов на ресурсы используемые в строительстве.

.        Базисно-индексный метод определения стоимости строительства основан на использовании системы текущих и прогнозных индексов по отношению к стоимости определенной в базисном уровне цен. Для пересчета базисной стоимости в текущие цены мгут применятся индексы: к статьям прямых затрат, и итогам прямых затрат или полной сметной стоимости. В настоящее время за базисный уровень цен принимается цены 2000 года.

.        Метод банка данных. При этом методе используют стоимостные данные по ранее построенным или запроектированным зданиям и сооружениям.

В данном дипломном проекте стоимость строительства участка сети была определена базисно-индексным методом, основанным на использовании системы текущих индексов по отношению к стоимости определенной в базисном уровне.

Локальная смета на прокладку канализационного трубопровода (стальные трубы) очистных сооружений г.Новотроицка представлена в таблице 4.1(Приложение Д).

5. Автоматизация канализационной сети

Автоматизация является высшей формой организации производственного процесса в целом, при этом совокупность технических средств, используемых для автоматизации процесса, совместно с объектом управления. Система управления включает в себя приборы контроля, задачей которых является получение информации об изменении параметров производственного процесса, т.е. об изменении состояния объекта управления.

Задачи автоматизации процессов очистки сточных вод в основном состоят в создании нормальных сооружений, интенсификации всего процесса очистки, улучшении технологического контроля за работой отдельных очистных сооружений и ходом процесса очистки в целом, улучшении условий труда обслуживающего персонала сооружений, уменьшении стоимости очистки сточных вод.

Современные системы канализации городов и промышленных предприятий состоят из ряда сооружений. В этих объектах происходят различные механические, гидравлические, физико-химические и микробиологичекие процессы.

По мере внедрения автоматики в производстве наблюдается переход от частичной автоматизации отдельных процессов к комплексной автоматизации всех производственных процессов и далее к полной автоматизации производства, протекающего без непосредственного участия обслуживающего персонала.

Знание основ автоматизации и ее современного уровня на канализационных сооружениях способствует рациональному их проектированию, строительству в оптимальные сроки и эффективной эксплуатации действующих сооружений.

Автоматизация очистных сооружений обеспечивает автоматическое выполнение ряда разнообразных операций, подачу и дозирование реагентов, вращение лопастных мешалок, регулирование работы фильтров, движение скребковых механизмов в отстойниках, обеззараживание воды хлором и т.д.

На канализационных очистных сооружениях автоматически поддерживается заданная температура осадка в метантенках, автоматически контролируется уровень осадка в отстойниках и его удаление. С помощью самопишущих приборов измеряются и регистрируются приток сточных вод к сооружениям, расход воздуха, наличие в очищенной жидкости растворенного кислорода.

К числу общих основных систем водоснабжения и канализации как объектов автоматизации относятся:

высокая степень ответственности работ сооружений, требующая обеспечения их надежной бесперебойной работы;

зависимость режима работы сооружений от изменения качества исходной воды;

работа сооружений в условиях постоянного меняющейся нагрузки и отсутствия складов готовой продукции;

сложность технологического процесса и необходимость высокого качества обработки воды;

необходимость постоянного повышения производительности систем в следствии роста городов связанного с этим увеличения водопотребления и водоотведения;

необходимость обеспечения наиболее экономичной работы насосных и агрегатов, являющиеся крупными потребителями электроэнергии, что требует быстрого изменения как числа работающих агрегатов, так и их сочетания в зависимости от режима водопотребления;

необходимость сохранения работоспособности при авариях на отдельных участках системы.

Многообразные динамические воздействия на процессы, протекающие в автоматизируемых канализационных объектах, вызываются сравнительно небольшим числом факторов. К ним относятся изменения давления, расхода, уровня, количества теплоты и концентрации вещества.

Централизация управления сооружениями достигается устройством пультов управления (ПУ). Для сооружений небольшой производительности, расположенных на сравнительно небольшой территории, возможно устройство одного диспетчерского пункта с пультом управления всей станцией.

Организация таких пультов управления, находящихся недалеко от очистных сооружений, делает возможность обеспечить автоматическую работу сооружений, телеуправление и контроль при минимальных затратах на устройство каналов связи.

Ниже рассмотрен процесс автоматизации аэротенков.

Аэротенки

Ввиду сложности процессов, протекающих в сооружениях биохимической очистки сточных вод, их автоматизация представляет трудную задачу.

Для автоматизации аэротенков разрабатываются схемы автоматического поддержания в оптимальных пределах соотношения между количеством поступающих в аэротенки сточных вод, концентраций загрязнений в них и количеством вводимого в аэротенки воздуха и активного ила. Поддержание этого соотношения в оптимальных пределах является основным условием высокоэффективной работы аэротенков в санитарном и технико-экономическом отношениях. Для решения этого основного вопроса автоматические устройства могут быть использованы: для равномерного распределения сточных вод между отдельными аэротенками; для строгого поддержания по заданной программе количеств вводимого воздуха и активного ила в разных точках каждого аэротенка; для наиболее экономичного регулирования трубовоздуходувных установок при их совместной работе с воздухопроводами; для надежного непрерывного контроля качественных и количественных показателей аэротенков.

На большинстве станций аэрации введен автоматический контроль воздуха в аэротенки и его распределения.

Сложность технологического процесса в аэротенки вызывается необходимостью соблюдения определенного соотношения между количеством поступающих в аэротенк загрязнений и количеством вводимых в аэротенк воздуха и активного ила. Соблюдение этого отношения является непременным условием эффективной работы аэротенка. Строгая регулировка подачи воздуха необходима и по экономическим соображениям, так как стоимость подачи воздуха доходит до 60% стоимости всей очистки сточных вод в аэротенках.

Подача воздуха в аэротенк может производиться путем вдувания (аэрации). Недостатком этого способа являются колебания в подаче воздуха, вызываемые утечками из воздухопровода, прорывом воздуха около фильтросных пластинок, неравномерным распределением воздуха по ответвлениям воздухопровода к секциям аэротенков.

Для успешной работы аэротенков необходимо регулирование подачи воздуха по длине аэротенков в соответствии со степенью очистки жидкости.

Возможно также регулирование подачи воздуха в аэротенки в зависимости от количества растворенного в сточной жидкости кислорода. В простейшем случае следует предусматривать установку измерительных приборов для контроля за распределением и расходом воздуха в аэротенках.

Решающим фактором в работе очистных сооружений является контроль концентрации растворенного кислорода в аэротенках. Нормированное значение концентрации кислорода составляет 2мг/л в любой точке аэротенка. Для объективного анализа процесса насыщения кислородом необходимо учитывать конструкцию системы аэрации и процессы массопереноса в сечении аэротенка и по его длине. Насыщение кислородом происходит во время подъема пузырьков воздуха к поверхности и возникающим газлифтовым эффектом, создающим восходящий поток жидкости, который создает циркуляцию жидкости по сечению аэротенка. В связи с неравномерностью аэрации возникает задача создания и исследования модели аэротенка для установления законов распределения кислорода в пространственных координатах. Исследование модели необходимо для определения эффективных мест расположения датчиков концентрации растворенного кислорода.

Аэротенк, по существу, представляет собой реактор для проведения биохимического процесса окисления загрязнений. Для расчета реактора необходимо, с одной стороны, иметь данные о кинетике элементарного акта процесса биоокисления, а с другой - знать характер движения жидкости в реакторе. Для моделирования большинства конструкций эксплуатируемых сооружений подходит проточный реактор идеального вытеснения- в нем отсутствует перемешивание (диффузия) вдоль оси потока и жидкость проходит через аппарат компактной массой. Время пребывания в реакторе одинаково для всех ее компонентов. В реакторе состав жидкости изменяется длине реактора, поэтому материальный баланс по реагирующему веществу необходимо составлять для элементарного объема.

После этапа определения точек установления датчиков концентрации растворенного кислорода необходима электронная система сбора информации и её анализа. Электронная система должна выполнять следующие функции:

питание аппаратуры и устройств системы;

сбор показаний датчиков концентрации кислорода;

передачу данных в лабораторию и диспетчерскую компрессорной станцией;

хранение, архивирование полученных данных;

ведение отчетной документации;

анализ данных и подведение статистики работы аэротенков.

Для рассмотрения предлагается система автоматизации аэротенков, представленная на рисунке 5.1

Рисунок 5.1 - Структурная схема электронной системы

Условные обозначения:

Д - датчик концентрации растворенного кислорода;

КСД - контроллер сбора данных;

ПИ - преобразователь интерфейсов;

РШ - радио-шлюз;

ПК - персональный компьютер;

ПО - программное обеспечение;

БД - база данных

УДК - устройство диспетчерского контроля.

Рассмотрим принцип работы данной схемы. КСД непрерывно следит за показаниями датчиков концентрациии растворенного кислорода (Д) и сохраняет последние результаты в собственную память. В виду значительной протяженности аэротенка, предусмотрено установка одного КСД на каждый аэротенок. По заранее определенному временному интервалу преобразователь интерфейсов (ПИ) будет опрашивать все КСД и получать с него данные. Далее данные будут передаваться в радио-шлюз (РШ) для беспроводной передачи в лабораторный комплекс и диспетчеру в компрессорную станцию. Радио-шлюз будет контролировать и распределять ресурсы радио канала, проводить индетификацию и адресацию данных. Установленный в лабораторном комплексе персональный компьютер (ПК) необходим для работы программного обеспечения (ПО) системы и работы с базой данных (БД). Диспетчеру компрессорной станцией необходимо знать текущую концентрацию растворенного кислорода в аэротенке для выработки управляющего воздействия на компрессорные агрегаты, то есть. регулирования подачи воздуха.

Заключение

В дипломном проекте проблема повышения эффективной очистки сточных вод раскрыта в полном объёме. Изучено существующее положение очистных сооружениях города Новотроицка. Выполнен анализ путей решения существующих на очистной станции проблем. Осуществлен детальный поэтапный расчет всей технологической цепи. При этом применены эффективные методы очистки сточных вод. Морально устаревшие производственные фонды заменены на более передовое оборудование.

Данная разработка может быть рекомендована для внедрения на очистных сооружениях города Новотроицка.

С экономической точки зрения реализация такого проекта затратна, но учитывая актуальность вопроса экологического состояния окружающей среды и водного бассейна, задача является необходимой и важной.

Список используемых источников

1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М., Стройиздат, 1986.

2. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения /Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 2000.

. СанПиН 4630-88. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения.

4. ГОСТ 21.601-79 Водопровод и канализация.

5. Е.В. Николаенко, В.В. Авдин, В.С. Сперанский. Проектирование очистных сооружений канализации. Учебное пособие. Челябинск, ЮУрГУ, 2000.

. Ю.М. Ласков, Ю.В.воронов, В.И.Калицун. Примеры расчетов канализационных сооружений. М., Стройиздат, 1987.

. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Жуков А.И. Канализация. Учебник для ВУЗов. М., Стройиздат, 1975.

8. М.П. Лапицкая, Л.И.Зуева, Н.М.Балаескул, Л.В.Кулешова. Очистка сточных вод (примеры расчетов).

. А.Г. Гудков. Механическая очистка сточных вод. Учебное пособие. Вологда. 2003.-152с.

. А.Г. Гудков. Биологическая очистка городских сточных вод. Учебное пособие. Вологда. 2002.-127с.

11. Ю.В.Воронов, Е.В. Алексеев, Е.А. Пугачев водоотведение. Учебник. Москва ИНФРА - М 2007 - 406с.

12. В. Ф.Иванов Очистка городских сточных вод издание Одесского отделения НТУ ВСНХ УССР 1929 - 509с.

. Г.Т.Амбросова Очистные сооружения канализации. Расчет нитриденитрификатора. Методические указания. Новосибирск 2005-31с.

. И.А.Бахтина Проектирование и расчет очистных сооружений. Учебное пособие. Барнаул 2007-257с.

15. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н.Павловского. Справочное пособие. М., Стройиздат, 1987.

16. Интернет - ресурс http://www.voda2000.ru/obezzarazhivanie. подбор улрафиолетового оборудования.

17. Интернет - ресурс <http://www.gaps.tstu.ru/win-1251/lab/sreda/ope/ob_ecol_html/glub-ochistka.html> методы удаления фосфора из сточных вод.