Разработка принципиальной схемы очистки бытовых и производственных стоков

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Экология
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    155,29 Кб
  • Опубликовано:
    2016-01-13
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Разработка принципиальной схемы очистки бытовых и производственных стоков

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ВВЕДЕНИЕ

. ПОЯСНЕНИЕ К ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЕ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОКОВ

. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГОРОДСКИХ СТОКОВ

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АППАРАТОВ

.1 Решетки

.2 Песколовки

.3 Первичные радиальные отстойники для городских сточных вод

.4 Радиальные отстойники для производственных сточных вод

.5 Аэротенки 1-ой ступени для производственных сточных вод

.6 Вторичные отстойники для производственных сточных вод

4.7 Вторая ступень биологической очистки сточных вод

4.8 Вторичный отстойник для смешанных СВ

.9 Доочистка. Барабанные сетки

.10 Флотационный илоуплотнитель для осадка из вторичных отстойников

.11 Метантенки для сбраживания избыточного ила

.12 Метантенки для осадков из первичных отстойников

.13 Гидроциклоны для осадков первичных отстойников

4.14 Гидроциклоны для осадков первичных отстойников

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Исходные данные

Вариант 2.18

1)      городские сточные воды:

а) количество жителей - 30000 человек;

б) температура сточных вод - 26 оС.

) производственные сточные воды:

а) суточный расход воды -7500 м3/сут;

б) коэффициент неравномерности водоотведения - 1,4;

в) концентрация БПКполн сточных вод -1500 мг/л;

г) концентрация взвешенных веществ -350 мг/л;

д) температура сточных вод - 15 оС;

е) вид предприятия - нефтепереработка.

) необходимые условия:

а) концентрация БПКполн очищенных сточных вод -25 мг/л;

б) содержание взвешенных веществ в очищенной воде - менее 20 мг/л.

ВВЕДЕНИЕ

Как известно, перед сбросом различных видов стоков в водоем или на рельеф необходимо соблюдение предельно-допустимых концентраций в очищенных сточных водах те или иных загрязняющих веществ, которые контролируются и утверждаются органами Ростехнадзора и СанЭпидемстанции. Для очистных сооружений любого населенного пункта установлены конкретные нормативы качества для сброса сточных вод в водный объект или на рельеф. Очистные сооружения городского водоканала принимают производственные стоки с определенными концентрациями загрязняющих веществ, поэтому необходима их предварительная очистка на очистных сооружениях предприятия.

Целью курсового проектирования по дисциплине «Процессы и аппараты защиты окружающей среды» является разработка принципиальной схемы очистки бытовых и производственных стоков и расчет параметров необходимых аппаратов. Необходимо найти оптимальный вариант очистки, учитывая как человеческий фактор. так и экономический фактор.

1. ПОЯСНЕНИЕ К ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЕ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Для очистки городских и производственных сточных вод используем механическую, физико-химическую и биологическую очистку.

Рисунок 1. Функциональная схема очистки сточных вод

Так как городские сточные воды содержат большие концентрации взвешенных веществ и мусора, то необходима механическая очистка от грубодисперсных и тонкодисперсных примесей и от мусора. Для этого целесообразно принимать стандартные аппараты: решетки, песколовки, первичные отстойники, изготовленных из железобетона. Из условия, что производственные сточные воды проходят предварительную очистку на очистных сооружениях предприятия, используем только механическую очистку в первичных отстойниках, изготовленных из железобетона.

Так как в производственной сточной воде находятся большие количества ЗВ, потребляющих кислород воды для окисления, то для очистки от БПКполн используем аэротенк первой ступени с регенератором, так как концентрация БПКполн на входе превышает 150 мгО2/л. После отстаивания во вторичных отстойниках осадка определенное количество активного ила возвращается в регенератор, который является составной частью аэротенка первой ступени. Перед аэротенком второй ступени целесообразно смешать бытовые и производственные стоки для усреднения их концентраций в потоке жидкости. Далее смешанные сточные воды проходят биологическую очистку в аэротенке второй ступени с регенератором, откуда попадают во вторичный отстойник. Определенный объем осадка из вторичного отстойника вновь возвращается в регенератор аэротенка второй ступени. После вторичного отстойника вода проходит доочистку до заданных концентраций взвешенных веществ на барабанных сетках. После барабанных сеток сточная вода хлорируется в хлораторной.

2. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ БЫТОВЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОКОВ

Бытовые стоки самотеком по трубопроводу (К1) подаются на решетки (1) для удаления из стоков крупного бытового мусора. При этом движение жидкости регулируется запорным проходным клапаном (17) на входе и на выходе из аппарата.

Выгреб мусора из решеток происходит при помощи скребкового транспортера, далее мусор увозится на свалку, локализированную в зоне очистных сооружений.

После решеток по трубопроводу (К1) стоки попадают в песколовки (2) при открытом клапане на входе в аппарат (17), где происходит очистка бытовых сточных вод от грубодисперсных примесей, в частности песка. По трубопроводу К6.3 из приямка песколовок осадок при помощи насоса (16) откачивается в общий трубопровод для отвода осевшего осадка (К6.3). Далее осадок высушивается на специальных площадках естественным путем. После песколовок при открытом клапане (17) на выходе из песколовок стоки при помощи насоса (16) подаются на первичные радиальные отстойники (3) по трубопроводу (К1), который подводится в нижнюю часть отстойника. При этом трубопровод для отвода осадка (К6.3) перекрыт клапаном (17), так как необходим определенный объем осадка для его удаления из конической части отстойника. Скребковое устройство Далее по трубопроводу (К1) стоки подаются на вторую ступень биологической очистки сточных вод, смешиваясь с производственными сточными водами.

Производственные сточные воды от нефтеперерабатывающего завода по трубопроводу (К3) подаются на первичные радиальные отстойники для очистки от тонкодисперсных примесей. При этом учитывается тот факт, что производственные стоки проходят очистку на очистных сооружениях предприятия. После отстаивания в первичных отстойниках производственные стоки самотеком подаются в аэротенк-смеситель первой ступени биологической очистки (4). Одновременно по воздуховоду (А0) при помощи воздуходува (18), расходомера (19) и компрессора (22) в аэротенк-смеситель подается сжатый воздух для аэрации сточной воды. Далее по трубопроводу (К3) из аэротенка-смесителя при открытом клапане сточная вода с избыточным илом при помощи насоса (16) подается во вторичный радиальный отстойник (5), где происходит осаждение избыточного активного ила. Далее производственные стоки самотеком по трубопроводу (К3) подаются в трубопровод (К1), где смешиваются с бытовыми стоками, при этом концентрации загрязняющих веществ усредняются.

По трубопроводу (К1) смешанные стоки подаются на вторую ступень биологической очистки, в частности в аэротенк-вытеснитель (6), где происходит конечное их окисление. Одновременно по воздуховоду (А0) при помощи воздуходува (18), расходомера (19) и компрессора (22) в аэротенк-вытеснитель подается сжатый воздух для аэрации сточной воды. Далее при помощи насоса (16) и запорного проходного клапана (17) сточные воды подаются во вторичный радиальный отстойник (5), где происходит осаждение избыточного активного ила.

Далее сточные воды при помощи насоса (16) и клапана (17) подаются на барабанные сетки (7), где происходит конечное фильтрование сточных вод от взвешенных веществ. После прохождения сточных вод через барабанные сетки закрывается клапан на входе в аппарат, и открывается клапан на трубопроводе (В0), по которому подается вода для промывки барабанных сеток от осадка. Далее открывается клапан на трубопроводе (К6.5), по которому движется промывная вода от барабанных сеток, попадая в трубопровод (К1), откуда промывная вода подается в первичные отстойники (3), где снова подвергается отстаиванию. По хлоропроводу (Е0.1) при помощи баллона с хлором (9) и дозатора (10) в трубопровод (К1) подается доза хлора. Из расходного бака с серной кислотой (11) при помощи дозатора (10) в трубопровод (Е0.1) подается доля серной кислоты для достижения нейтральной среды в сточной воде. Далее по трубопроводу (К1) движется сточная вода в цистерну для накопления очищенной воды (12).

Обработка осадка на схеме осуществляется следующим образом. Осадок из песколовок (2) по трубопроводу (К6.3) при помощи насоса (16) и запорного проходного клапана (17) откачивается на специальные площадки на территории очистных сооружений для сушки в естественных условиях. Далее песок может быть использован другими областями производства для обваловки дорог или для асфальтирования дорог.

Осадки из первичных отстойников (3) по трубопроводам (К6.3) при помощи насоса (16) откачиваются в единый трубопровод (К6.3), откуда попадают в метантенки для анаэробного сбраживания (14). По трубопроводу (К6.3) осадок откачивается к гидроциклонам (15), где происходит их конечное разделение сухого вещества и водной фазы. Далее осадок складируется в полиэтиленовых пакетах на специальных площадках.

Осадки из вторичных отстойников (5) объединяются в трубопроводе (К5) и при помощи насоса (16) откачиваются во флотационный илоуплотнитель (13). Одновременно на входе в илоуплотнитель в трубопровод (К5) по трубопроводу (А0) при помощи воздуходува (18), расходомера (19) и компрессора (22) подается сжатый воздух. При этом во флотационный илоуплотнитель входит уже иловоздушная смесь. Далее по трубопроводу (К6.2) при помощи насоса (16) и клапана (17) из илоуплотнителя удаляется пена, которая подсушивается естественным путем. Далее по трубопроводу (К5) осадок движется в метантенки для анаэробного сбраживания (14), откуда по трубопроводу (К5) осадок попадает в гидроциклоны (15) где происходит их конечное разделение сухого вещества и водной фазы. Далее осадок складируется в полиэтиленовых пакетах на специальных площадках.

Избыточный активный ил из вторичных отстойников (5) при помощи запорных проходных клапанов (17) распределяется по двум трубопроводам (К5), один из которых ведет к флотационному илоуплотнителю (13), другой ведет в регенератор первой ступени (21) и регенератор второй ступени (22). Из регенераторов по трубопроводу (К5) попадает в аэротенки первой и второй ступеней биологической очистки сточных вод.

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГОРОДСКИХ СТОКОВ

1)      расход городских сточных вод равен:

Qcрсут=qn=270*30000*10-3=8100 м3/сут,

где q=270л/чел*сут - норма водоотведения на человека в сутки;

n=30000 чел - количество жителей.

2)      найдем показатели ЗВ:

2.1) в соответствии со СНиП 20403-85 удельный показатель образования по БПКполн равен gБПК=75г/чел*сут;

.2) в соответствии со СНиП 20403-85 удельный показатель образования по взвешенным веществам равен gВВ=65г/чел*сут;

.3) концентрация БПКполн в бытовых стоках равна:


2.4) концентрация взвешенных веществ в бытовых стоках равна:


) в соответствии со СНиП 20403-85 часовой коэффициент неравномерности подачи городских сточных вод при секундном расходе  Кmax=1.6

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АППАРАТОВ

.1 Решетки

В соответствии со СНиП 20403-85 установим 2 решетки механизированными граблями и с прозорами шириной выше 20 мм. Отбросы с решеток допускается собирать в контейнеры с герметически закрывающимися крышками и вывозить в места обработки твердых бытовых и промышленных отходов.

4.2 Песколовки

1) согласно СНиП 20403-85 рабочая длина песколовки,Н1=0,6 м, а гидравлическая крупность задерживаемых частиц, u0=18,7 мм/с (из условия, что песколовка горизонтальная)

Среднесуточный расход городских сточных вод Qcрсут=8100 м3/сут.

) найдем средний секундный расход на очистную станцию:

qсрсек= Qcрсут/86400=0,094 м3

) учитывая часовой коэффициент неравномерности подачи сточных вод kmax=1.6, найдем расчетный расход:

qmax=kmax qсрсек=1.68*0.094=0.16 м3/с.

) установим 2 отделения песколовок.

) определим площадь живого сечения каждого отделения по формуле:

, где

qmax=0.15 м3/с - расчетный расход сточных вод;

n=2 - количество отделений песколовки;

=0.3 м/с - скорость течения сточных вод при максимальном притоке.

) определим глубину проточной части при Н1=0,6 м:

, где

=0,25 м2 - площадь живого сечения каждого отделения песколовки.

) принимаем ширину отделения песколовки В=0,5м, тогда глубина проточной части песколовки будет равна:

.

) в соответствии со СНиП 20403-85 рабочая длина песколовки, L, равна:

, где

К=1,7 - коэффициент, принимаемый в соответствии с [1] из условия, что песколовка горизонтальная;

u0=0.0187 м/с - гидравлическая крупность задерживаемых частиц.

) в соответствии с [1] назначим длину пескового приямка lпр=3м, тогда длина пескового лотка песколовки равна:

l = L- lпр=15-3=12м.

) в соответствии с [1] назначим ширину пескового лотка bпр=0,5м;

) расход производственной воды, qпр, л/с, при гидромеханическом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопровода со спрысками, укладываемого в песковой лоток):

,

где =0,0065 м/с - восходящая скорость смывной воды в лотке;

l =11м - длина пескового лотка, равная длине песколовки за вычетом длины пескового приямка.

) суммарный расход воды на гидросмыв равен:

.

) в соответствии с [2] суточный объем песка,, равен:

,

где Р = 0,02- суточное накопление осадка, задерживаемого в песколовках для городских хозяйственно бытовых сточных вод при влажности осадка Woc=60%, плотности осадка в соответствии с [1].

Nпр=30000чел - число жителей.

В итоге выгрузка осадка происходит 1 раз в сутки.

) общая суточная масса осадка , равна:

.

) при поступлении в бункер 30% осадка и расположении остального осадка по всему днищу песколовки высота слоя в каждом отделении,ho, м, в соответствии с [2] равна:


) концентрация взвешенных веществ на выходе из песколовок, при эффективности очистки Э=10% равна:


где - концентрация взвешенных веществ на входе в песколовку.

4.3 Первичные радиальные отстойники для городских сточных вод

1)      в соответствии с [1] высота слоя загрузки Н1=500мм=0,5м

2)      в соответствии с [1] коэффициент использования объема для радиальных отстойников К=0,45.

3)      в соответствии с [1] найдем время отстаивания при методом интерполяции при эффективности осветления Э=60% ( при  t1=7200 сек; при t2=3600 сек. ):

4) в соответствии с [1] найдем степень n2 (по рисунку 2)

Рисунок 2. Зависимость показателя степени  от исходной концентрации взвешенных веществ в городских и производственных сточных водах при эффекте отстаивания

В соответствии с рисунком 1 при n2=0.35.

) в соответствии с типоразмерами радиальных отстойников примем глубину проточной части Нр=3,4 м.

) найдем гидравлическую крупность оседающих частиц uo, мм/с, по формуле:


) произведем пересчет гидравлической крупности с учетом температуры сточных вод tсв=26 0С при динамической вязкости . При tсв=20 0С (лабораторные условия)


8) определим вертикальную турбулентную составляющую в предположении, что скорость оседания частиц в соответствии с [2]

) установим 4 радиальных отстойника (N=4)

) диаметр каждого отстойника должен быть не менее:

==25.8 м.

) в соответствии с [2] скорость на половине радиуса,


) определим вертикальную турбулентную составляющую, исходя из того, что скорость оседания частиц в соответствии с [2]

) диаметр каждого отстойника должен быть не менее:

==26,16м.

) в соответствии с [2] скорость на половине радиуса,


) следовательно, выбираем 4 типовых радиальных отстойника D=27м, Нр=3,4м.

) в соответствии с [2] теоретическое время осветления сточной воды, t, ч, равно:

,

где V- объем отстойника, м3.

) в соответствии с [2] масса уловленного осадка равна, Gсух, т/сут:

,

где Q=13608 м3/сут - максимальный среднесуточный расход сточных вод с учетом часового коэффициента неравномерности подачи сточных вод в коллектор;

Э=0,60 - эффективность очистки;

=217 мг/л - концентрация взвешенных веществ на входе в отстойник;

К=1,2 - коэффициент, принимаемый в соответствии с [2].

) найдем плотность осадка,  т/м3, образовавшегося в отстойнике:

, где

=3 т/м3-плотность твердых частиц, оседающих на дно отстойника;

=1 т/м3-плотность воды;

,

где W=98% - первоначальная влажность осадка.

) найдем объем уловленного осадка, , при плотности осадка =1,01 т/м3


) в соответствии со СНиП 20403-85 высота накопления осадка у внешней стенки отстойника Н2=0,3м и возвышение борта отстойника под кромкой сборно-кольцевого водослива Н3=0,5м.

) найдем общую высоту отстойника: Н=Н12+ Н3=4,2 м.

) в соответствии с [2] максимальный секундный расход СВ на 1 отстойник,


) пусть скорость течения воды в трубопроводе , тогда в соответствии с [1] диаметр трубы (по ширине сборного устройства в лотках b=500мм). Уклон лотка i=0.001.

) найдем расход воды в конце каждого полукольца лотка,


25) в соответствии с [2] найдем критическую глубину воды в конце каждого полукольца при свободном сливе воды,

=0,055м, где

g =9.81м/с2- ускорение свободного падения.

) в соответствии с [1] производительность одного отстойника

, где

К=0,45 - коэффициент использования объема для радиальных отстойников.

) в соответствии с [2] объем выпускаемого осадка из одного отстойника , из условия, что выгрузка осадка производится 1 раз в смену, равен:

,

где n = 4- количество отстойников.

) в соответствии с [2] для обеспечения выпуска осадка за 1 час его расход, , должен быть не менее:


29) в соответствии с [2] скорость движения осадка в трубопроводе должна быть не менее . Тогда диаметр трубопровода для отвода осадка , должен быть:

=0,053м=53мм

) в соответствии с [1] диаметр трубопровода для удаления осадка следует принимать не менее 200мм. Следовательно, примем dос=200мм.

) при скорости расход по трубопроводу будет равен:


) найдем время выгрузки осадка,


) концентрация взвешенных частиц на выходе из отстойников

4.3 Радиальные отстойники для производственных сточных вод

1)      в соответствии с [1] высота слоя загрузки Н1=500мм=0,5м

2)      в соответствии с [1] коэффициент использования объема для радиальных отстойников К=0,45.

3)      в соответствии с [1] найдем время отстаивания при методом интерполяции при эффективности осветления Э=60% ( при  t1=3600 сек; при t2=2700 сек. ):


В соответствии с рисунком 1 при n2=0.25.

) в соответствии с типоразмерами радиальных отстойников примем глубину проточной части Нр=3,4 м.

) найдем гидравлическую крупность оседающих частиц uo, мм/с, по формуле:


) произведем пересчет гидравлической крупности с учетом температуры сточных вод tсв=15 0С при динамической вязкости . При tсв=20 0С (лабораторные условия)


8) определим вертикальную турбулентную составляющую в предположении, что скорость оседания частиц в соответствии с [2]


) установим 2 радиальных отстойника (N=2)

) диаметр каждого отстойника должен быть не менее:

==23,8 м.

) в соответствии с [2] скорость на половине радиуса,


) определим вертикальную турбулентную составляющую, исходя из того, что скорость оседания частиц в соответствии с [2]

) диаметр каждого отстойника должен быть не менее:

==24м.

) следовательно, выбираем 2 типовых радиальных отстойника D=24м, Нр=3,4м.

) в соответствии с [2] теоретическое время осветления сточной воды, t, ч, равно:

,

где V- объем отстойника, м3.

Итак, время осветления в первичных отстойниках для производственных сточных вод менее, чем в первичных отстойниках для городских сточных вод, что связано с полученными значениями гидравлической крупности.

) в соответствии с [2] масса уловленного осадка равна, Gсух, т/сут:

,

где Q=10500 м3/сут - максимальный среднесуточный расход сточных вод с учетом часового коэффициента неравномерности подачи сточных вод в коллектор;

Э=0,60 - эффективность очистки;

=350 мг/л - концентрация взвешенных веществ на входе в отстойник;

К=1,2 - коэффициент, принимаемый в соответствии с [2].

) найдем плотность осадка,  т/м3, образовавшегося в отстойнике:

, где

=3 т/м3-плотность твердых частиц, оседающих на дно отстойника;

=1 т/м3-плотность воды;

,

где W=98% - первоначальная влажность осадка.

) найдем объем уловленного осадка, , при плотности осадка =1,01 т/м3

19) в соответствии со СНиП 20403-85 высота накопления осадка у внешней стенки отстойника Н2=0,3м и возвышение борта отстойника под кромкой сборно-кольцевого водослива Н3=0,5м.

) найдем общую высоту отстойника: Н=Н12+ Н3=4,2 м.

) в соответствии с [2] максимальный секундный расход СВ на 1 отстойник,


) пусть скорость течения воды в трубопроводе , тогда в соответствии с [1] диаметр трубы (по ширине сборного устройства в лотках b=500мм). Уклон лотка i=0.001.

) найдем расход воды в конце каждого полукольца лотка,


) в соответствии с [2] найдем критическую глубину воды в конце каждого полукольца при свободном сливе воды,

=0,045м, где

g =9.81м/с2- ускорение свободного падения.

) в соответствии с [1] производительность одного отстойника

, где

К=0,45 - коэффициент использования объема для радиальных отстойников.

) в соответствии с [2] объем выпускаемого осадка из одного отстойника , из условия, что выгрузка осадка производится 1 раз в смену, равен:

,

где n = 2- количество отстойников.

) в соответствии с [2] для обеспечения выпуска осадка за 1 час его расход, , должен быть не менее:


) в соответствии с [2] скорость движения осадка в трубопроводе должна быть не менее . Тогда диаметр трубопровода для отвода осадка , должен быть:

=0,083м=83мм

) в соответствии с [1] диаметр трубопровода для удаления осадка следует принимать не менее 200мм. Следовательно, примем dос=200мм.

) при скорости расход по трубопроводу будет равен:

31) найдем время выгрузки осадка,


) концентрация взвешенных веществ на выходе из отстойника

.5 Аэротенки 1-ой ступени для производственных сточных вод

1)      после радиальных отстойников производственные сточные воды входят в аэротенк с концентрацией БПК, (с учетом эффективности очистки в радиальном отстойнике Э=20%):

,

где =1500 мг/л - концентрация БПК производственных сточных вод.

)        принимаем степень очистки в аэротенке 1-ой ступени Э=85%. Следовательно, концентрация БПК на выходе, , будет равно:


)        принимаем дозу ила на 1-ой ступени с регенерацией и иловый индекс .











Рисунок 3 - Графики зависимости илового индекса от иловой нагрузки для различных видов стоков.

4)      найдем степень рециркуляции


)        найдем удельную скорость окисления  в мг БПК полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 час, определяемую по формуле:

мг/г*сут, где

=33 мг/г*сут - максимальная скорость окисления, принимаемая в соответствии со СНиП 20403-85;

=2 мг/л - концентрация растворенного кислорода, принимаемая в соответствии с [2];

=1,81 мгО2/л- константа, характеризующая влияние кислорода, принимаемая по СНиП 20403-85

=3 мгБПКполн/л - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ;

=0,17 л/г - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, принимаемая по СНиП 20403-85.

) найдем дозу ила в регенераторе,


)        найдем удельную скорость окисления  в мг БПК полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 час с учетом дозы ила в регенераторе , определяемую по формуле:

мг/г*сут

8)       в соответствии с [2] продолжительность окисления загрязняющих веществ:

, где

S=0 - зольность ила.

) в соответствии со СНиП 20403-85 найдем время аэрации,


В соответствии со СНиП 20403-85 продолжительность аэрации должно быть не менее 2 часов. Следовательно, принимаем ta=2 ч

10)    в соответствии с [2] найдем время регенерации,


11) в соответствии с [2] найдем время пребывания сточной воды в системе «аэротенк-регенератор»,


) в соответствии с [2] найдем среднюю дозу ила в аэротенке,


13) в соответствии с [2] найдем иловую нагрузку,  с учетом средней дозы ила в аротенке:


) в соответствии с рисунком 2 иловый индекс равен I=120см3

) в соответствии с [2] найдем объем сооружения:

, где

=437,5м3/ч - максимальный среднечасовой расход воды с учетом коэффициента неравномерности подачи сточной воды в аэротенк.

) найдем объем регенератора,, с учетом степени регенерации Р=0,75(по результатам научных исследований) по формуле:

) найдем объем аэротенка, , по формуле:

) в соответствии с [2] найдем истинную дозу ила в аэротенке по формуле:


19) в соответствии со СНиП 20403-85 прирост активного ила в аэротенке, Р, мг/л

, где

=140мг/л- концентрация ВВ на входе в аэротенк;

=0,3 - коэффициент прироста для городских и близким к ним по составу производственным сточным водам

) в соответствии со СНиП 20403-85 удельный расход воздуха при аэрации,

, где

qo=0.9 мг/л - удельный расход кислорода воздуха в мг на 1 мг снятой БПКполн, принимаемый при очистке до БПКполн свыше 20 мг/л; К1=0,75 - коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для среднепузырчатой и низконапорной аэрации; К2=1 - коэффициент, принимаемый по СНиП 20403-85 в зависимости от глубины погружения аэратора на глубину ha=1,1м; К3=0,7 - коэффициент качества воды;

Кт-коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле

, где

ТW=15oC - среднемесячная температура воды за летний период;

Са- растворимость кислорода воздуха в воде, определяемая по формуле:

, где

СТ=10,04 мг/л - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по [2].

) в соответствии с [2] принимаем аэротенк-смеситель 1-ой ступени: назначаем 6 секций двухкоридорного аэротенка (типовой проект № 902-2-94)с шириной каждого коридора 3м, длиной 24м, рабочей глубину 1,2м и объемом каждой секции 170м3. Общий объем аэротенков 1-ой ступени 1020м3. Под регенератор отводится 50% от объема аэротенка 510м3.

4.6 Вторичные отстойники для производственных сточных вод

гидравлический очистка сточный вода

1) в соответствии с [1] найдем гидравлическую нагрузку,

, где

K=0.4 - коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников;

НР=3,2м - рабочая высота отстойника;

I=120см3/г - иловый индекс;

at=50мг/л - концентрация активного ила в осветленной воде;

)        площадь живого сечения , должна быть не менее:


концентрация взвешенных частиц на входе во вторичный отстойник должна быть

3)  диаметр отстойника должен быть не менее:


4)  установим 1 радиальный отстойник D=18м, тогда площадь живого сечения отстойника будет равна:


) в соответствии с [2] скорость на половине радиуса,


) в соответствии с [1] высота слоя загрузки Н1=500мм=0,5м

8)      в соответствии с [1] коэффициент использования объема для радиальных отстойников К=0,45.

9) определим вертикальную турбулентную составляющую, исходя из того, что скорость оседания частиц в соответствии с [2]

) диаметр отстойника должен быть не менее:

==17,6м.

11) следовательно, в соответствии с [3] выбираем 1 типовой радиальный отстойник D=18м, Нр=3,7м.

) в соответствии с [2] теоретическое время осветления сточной воды, t, ч, равно:

,

где V- объем отстойника, м3.

) в соответствии с [2] масса уловленного осадка равна, Gсух, т/сут:

,

где Q=10500 м3/сут - максимальный среднесуточный расход сточных вод с учетом часового коэффициента неравномерности подачи сточных вод в коллектор;

Э=0,60 - эффективность очистки;

К=1,2 - коэффициент, принимаемый в соответствии с [2].

) найдем плотность осадка,  т/м3, образовавшегося в отстойнике:

, где

=3 т/м3-плотность твердых частиц, оседающих на дно отстойника;

=1 т/м3-плотность воды;

,

где W=98% - первоначальная влажность осадка.

) найдем объем уловленного осадка, , при плотности осадка =1,01 т/м3


) в соответствии со СНиП 20403-85 высота накопления осадка у внешней стенки отстойника Н2=0,3м и возвышение борта отстойника под кромкой сборно-кольцевого водослива Н3=0,5м.

) найдем общую высоту отстойника: Н=Н12+ Н3=4,2 м.

) в соответствии с [2] максимальный секундный расход СВ на 1 отстойник,


) пусть скорость течения воды в трубопроводе , тогда в соответствии с [1] диаметр трубы (по ширине сборного устройства в лотках b=500мм). Уклон лотка i=0.001.

) найдем расход воды в конце каждого полукольца лотка,


) в соответствии с [2] найдем критическую глубину воды в конце каждого полукольца при свободном сливе воды,

=0,11м, где

g =9.81м/с2- ускорение свободного падения.

) в соответствии с [1] производительность одного отстойника

, где

К=0,45 - коэффициент использования объема для радиальных отстойников.

) в соответствии с [2] объем выпускаемого осадка из одного отстойника , из условия, что выгрузка осадка производится 1 раз в смену, равен:

,

где n = 2- количество отстойников.

) в соответствии с [2] для обеспечения выпуска осадка за 1 час его расход, , должен быть не менее:


) в соответствии с [2] скорость движения осадка в трубопроводе должна быть не менее . Тогда диаметр трубопровода для отвода осадка , должен быть:

=0,136м=136мм

) в соответствии с [1] диаметр трубопровода для удаления осадка следует принимать не менее 200мм. Следовательно, примем dос=200мм.

) при скорости расход по трубопроводу будет равен:


) найдем время выгрузки осадка,


4.7 Вторая ступень биологической очистки сточных вод.

1)  перед аэротенком 2-ой ступени смешиваем городские и производственные сточные воды.

2)      концентрация БПКполн производственных сточных вод перед смешением после вторичного отстойника, (с учетом эффективности очистки Э=20%)


)        концентрация взвешенных веществ производственных сточных вод перед смешением после вторичного отстойника, (с учетом эффективности очистки Э=60%)

)        концентрация БПКполн городских сточных вод перед смешением после первичного отстойника, (с учетом эффективности очистки Э=20%)

)        концентрация взвешенных веществ городских сточных вод перед смешением после первичного отстойника, (с учетом эффективности очистки Э=60%)

6)  найдем суммарный расход сточных вод при смешении:

, где

=1,68 - коэффициент неравномерности подачи городских сточных вод;

=1,4 - коэффициент неравномерности подачи производственных сточных вод;

=8100м3/сут - расход городских СВ без учета неравномерности подачи;

=7500м3/сут - расход производственных СВ без учета неравномерности подачи.

) найдем концентрацию БПКполн на входе в аэротенк 2-ой ступени,


8) найдем концентрацию взвешенных веществ на входе в аэротенк 2-ой ступени,


) так как концентрация БПКполн больше 150мг/л на входе в аэротенк 2-ой ступени, то в соответствии со СНиП 20403-85 устанавливаем аэротенк с регенератором

) принимаем степень очистки в аэротенке 2-ой ступени Э=91%. Следовательно, концентрация БПК на выходе, , будет равно:


) в первом приближении принимаем дозу ила на 2-ой ступени с регенерацией и иловый индекс .

)        найдем степень рециркуляции


) найдем удельную скорость окисления  в мг БПК полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 час, определяемую по формуле:

мг/г*сут,

где=72 мг/г*сут - максимальная скорость окисления, принимаемая в соответствии со СНиП 20403-85 при смешанных СВ;

=2 мг/л - концентрация растворенного кислорода, принимаемая в соответствии с [2];

=1,14 мгО2/л- константа, характеризующая влияние кислорода, принимаемая по СНиП 20403-85 при смешанных СВ;

=28,5 мгБПКполн/л - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ при смешанных СВ;

=0,11 л/г - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, принимаемая по СНиП 20403-85 при смешанных СВ.

) найдем дозу ила в регенераторе,


) найдем удельную скорость окисления  в мг БПК полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 час с учетом дозы ила в регенераторе , определяемую по формуле:

мг/г*сут

) в соответствии с [2] продолжительность окисления загрязняющих веществ:

, где

S=0.3 - зольность ила.

) в соответствии со СНиП 20403-85 найдем время аэрации,


В соответствии со СниП 20403-85 продолжительность аэрации должно быть не менее 2 часов. Следовательно, принимаем ta=2 ч

18) в соответствии с [2] найдем время регенерации,


19) в соответствии с [2] найдем время пребывания сточной воды в системе «аэротенк-регенератор»,


) в соответствии с [2] найдем среднюю дозу ила в аэротенке,


21) в соответствии с [2] найдем иловую нагрузку,  с учетом средней дозы ила в аротенке:


) в соответствии с рисунком 2 иловый индекс равен I=80см3

) в соответствии с [2] найдем объем сооружения:

, где

=м3/ч - максимальный среднечасовой расход воды с учетом коэффициента неравномерности подачи сточной воды в аэротенк.

) найдем объем регенератора,, с учетом степени регенерации Р=0,75(по результатам научных исследований) по формуле:

) найдем объем аэротенка, , по формуле:

) в соответствии с [2] найдем истинную дозу ила в аэротенке по формуле:

где

- степень рециркуляции.

) во втором приближении принимаем дозу ила на 2-ой ступени с регенерацией и иловый индекс .

) найдем дозу ила в регенераторе,


) найдем удельную скорость окисления  в мг БПК полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 час с учетом дозы ила в регенераторе , определяемую по формуле:

мг/г*сут

) в соответствии с [2] продолжительность окисления загрязняющих веществ:

, где

S=0.3 - зольность ила.

) в соответствии со СНиП 20403-85 найдем время аэрации,


В соответствии со СНиП 20403-85 продолжительность аэрации должно быть не менее 2 часов. Следовательно, принимаем ta=2 ч

32) в соответствии с [2] найдем время регенерации,


33) в соответствии с [2] найдем время пребывания сточной воды в системе «аэротенк-регенератор»,


) в соответствии с [2] найдем среднюю дозу ила в аэротенке,


35) в соответствии с [2] найдем иловую нагрузку,  с учетом средней дозы ила в аэротенке:


В соответствии с рисунком 2 иловый индекс равен: I=85 см3

) в соответствии с [2] найдем истинную дозу ила в аэротенке по формуле:

где

- степень рециркуляции.

) в соответствии со СНиП 20403-85 прирост активного ила в аэротенке, Р, мг/л

, где

=131,25мг/л- концентрация ВВ на входе в аэротенк;

=0,3 - коэффициент прироста для городских и близким к ним по составу производственным сточным водам

38) в соответствии со СНиП 20403-85 удельный расход воздуха при аэрации,

, где

qo=1,1мг/л - удельный расход кислорода воздуха в мг на 1 мг снятой БПКполн, принимаемый при очистке до БПКполн 15- 20 мг/л;

К1=0,75 - коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для среднепузырчатой и низконапорной аэрации;

К2=1 - коэффициент, принимаемый по СНиП 20403-85 в зависимости от глубины погружения аэратора на глубину ha=1,1м;

К3=0,7 - коэффициент качества воды;

Кт-коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле

, где

ТW=20,5oC - среднемесячная температура воды за летний период;

Са- растворимость кислорода воздуха в воде, определяемая по формуле:

, где

СТ=9,02 мг/л - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по [2].

) в соответствии с [2] принимаем аэротенк-вытеснитель с регенератором 2-ой ступени: назначаем 2 секции двухкоридорного аэротенка (типовой проект № 902-2-195)с шириной каждого коридора 4,5м; длиной 36м, рабочей глубину 4,5 м и объемом каждой секции 1040м3. Общий объем аэротенков 2-ой ступени 2080м3. Под регенератор отводится 50% от объема аэротенка 1040м3.

4.8 Вторичный отстойник для смешанных СВ

1) в соответствии с [1] найдем гидравлическую нагрузку,

, где

K=0.4 - коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников;

НР=3,2м - рабочая высота отстойника;

I=120см3/г - иловый индекс;

at=50мг/л - концентрация активного ила в осветленной воде;

)        площадь живого сечения , должна быть не менее:


3)      диаметр отстойника должен быть не менее:


4)      установим 1 радиальный отстойник D=18м, тогда площадь живого сечения отстойника будет равна:


) в соответствии с [2] скорость на половине радиуса,


) в соответствии с [1] высота слоя загрузки Н1=500мм=0,5м

7)  в соответствии с [1] коэффициент использования объема для радиальных отстойников К=0,45.

8) определим вертикальную турбулентную составляющую, исходя из того, что скорость оседания частиц в соответствии с [2]

) диаметр отстойника должен быть не менее:

==16,8м.

) следовательно, в соответствии с [3] выбираем 1 типовой радиальный отстойник D=18м, Нр=3,7м.

) в соответствии с [2] теоретическое время осветления сточной воды, t, ч, равно:

,

где V- объем отстойника, м3.

) в соответствии с [2] масса уловленного осадка равна, Gсух, т/сут:

,

где Q=24108 м3/сут - максимальный среднесуточный расход сточных вод с учетом часового коэффициента неравномерности подачи сточных вод в коллектор;

Э=0,60 - эффективность очистки;

=161,5мг/л - концентрация взвешенных веществ на входе в отстойник;

К=1,2 - коэффициент, принимаемый в соответствии с [2].

) найдем плотность осадка,  т/м3, образовавшегося в отстойнике:

, где

=3 т/м3-плотность твердых частиц, оседающих на дно отстойника;

=1 т/м3-плотность воды;

,

где W=98% - первоначальная влажность осадка.

) найдем объем уловленного осадка, , при плотности осадка =1,01 т/м3


) в соответствии со СНиП 20403-85 высота накопления осадка у внешней стенки отстойника Н2=0,3м и возвышение борта отстойника под кромкой сборно-кольцевого водослива Н3=0,5м.

) найдем общую высоту отстойника: Н=Н12+ Н3=4,2 м.

) в соответствии с [2] максимальный секундный расход СВ на 1 отстойник,


) пусть скорость течения воды в трубопроводе , тогда в соответствии с [1] диаметр трубы (по ширине сборного устройства в лотках b=500мм). Уклон лотка i=0.001.

) найдем расход воды в конце каждого полукольца лотка,


) в соответствии с [2] найдем критическую глубину воды в конце каждого полукольца при свободном сливе воды,

=0,2м, где

g =9.81м/с2- ускорение свободного падения.

) в соответствии с [1] производительность одного отстойника

, где

К=0,45 - коэффициент использования объема для радиальных отстойников.

) в соответствии с [2] объем выпускаемого осадка из одного отстойника , из условия, что выгрузка осадка производится 1 раз в смену, равен:

,

где n = 2- количество отстойников.

) в соответствии с [2] для обеспечения выпуска осадка за 1 час его расход, , должен быть не менее:


) в соответствии с [2] скорость движения осадка в трубопроводе должна быть не менее . Тогда диаметр трубопровода для отвода осадка , должен быть:

=0,122м=122мм

) в соответствии с [1] диаметр трубопровода для удаления осадка следует принимать не менее 200мм. Следовательно, примем dос=200мм.

) при скорости расход по трубопроводу будет равен:


) найдем время выгрузки осадка,


) концентрация взвешенных веществ на выходе из отстойника =64,6мг/л. Следовательно, необходима доочистка до концентраций взвешенных веществ <20мг/л

) концентрация БПКполн на выходе из отстойника с учетом эффективности очистки в отстойнике Э=20%


Следовательно, доочистки по БПКполн не требуется.

4.9 Доочистка. Барабанные сетки

1)      площадь фильтровальной поверхности , должна быть не менее:

,

где К1=1,04 - коэффициент, учитывающий увеличение производительности за счет очистки промывной воды;

К2=0,63 - коэффициент, учитывающий площадь погружаемой поверхности барабана (при погружении барабана на 0,7D);

T=24ч - время работы барабана в сутки;

Vф=20 м/ч - скорость фильтрации.

2)      в соответствии с типоразмерами барабанных сеток назначим 4 барабанные сетки с площадью фильтрации F=22м2, имеющих характеристики:

а) типоразмер: 3х45;

б) производительность:2,1 м3/ч;

в) число поясов барабана: 5

г) скорость вращения барабана: 1,7 об/мин

д) мощность электродвигателя: 3 квт

е) мощность бактерицидной лампы: 3,6 кВ

ж) масса 3,8т

з) габариты: 6375х3156х4240

3) концентрация взвешенных веществ в очищенной воде после барабанных сеток =19,38мг/л (при эффективности очистки Э=70%)

4.10 Флотационный илоуплотнитель для осадка из вторичных отстойников

1)      суммарный расход уловленного осадка из вторичных отстойников равен:

,

где =176,73 м3 - объем уловленного осадка во вторичном отстойнике 1-ой ступени биологической очистки;

 =138,6 м3 - объем уловленного осадка во вторичном отстойнике 2-ой ступени биологической очистки.

)        в соответствии с [2] принимаем, что при 30-минутном разрежении высота флотируемого слоя составляет 77%, а слоя разреженного осадка - 23% от общей высоты слоя загрузки. Следовательно, гидравлическая нагрузка на зеркало воды уплотнителя, , будет равна:

,

где =0,23 - доля слоя разреженного осадка;

=1,4м - высота флотатора, принимаемая в соответствии с [2].

=10мин- время разрежения флотируемого слоя.

) общая масса осадка из двух вторичных отстойников равна:

, где

1=3,57т/сут - масса образовавшегося сухого вещества во вторичном отстойнике 1-ой ступени биологической очистки;

1=2,8т/сут - масса образовавшегося сухого вещества во вторичном отстойнике 2-ой ступени биологической очистки.

) в соответствии с [1] примем концентрацию ила С=4,5 г/л

) согласно рекомендациям [3] принимаем: давление воздуха во флотаторе р=0,4МПа,; степень насыщения воздухом fн=0,6; температура рабочей среды t=15oC, рабочая глубина флотатора h=1.4м, что соответствует гидростатическому давлению 0,9МПа. Рабочее давление воздуха ра=0,4+0,09=0,49 МПа.

) в соответствии с номограммой [2] «Растворимость воздуха в активном иле в зависимости от давления и температуры» при снижении давления от 0,49 МПа до 0,1 МПа объем растворимого воздуха .

) в соответствии с [2] конечный объем воздуха с учетом степени насыщения fн=0,6 будет равен:


) в соответствии с [2] необходимое содержание воздуха в иловой смеси  находим по формуле:


) найдем объем рециркуляционного потока, насыщенного воздухом


) общий расход, поступающий во флотатор

) в соответствии с [2] площадь флотатора, , должна быть не менее:


) диаметр флотатора должен быть не менее:


13)    в соответствии с [3] выбираем 1 стандартный флотатор диаметром D=6м (один флотатор будет находиться в резерве)

14)    в соответствии с [3] конечная влажность уплотненного осадка должна быть W= =95%.

)        выполним пересчет объема осадка :


16)    в соответствии с [2] масса сухого вещества осадка в метантенке будет:


4.11 Метантенки для сбраживания избыточного ила

)        в метантенки направляется осадок после илоуплотнителя. Масса осадка равна =6,5т/сут

2)      найдем расход осадка по беззольному веществу, , т/сут.

, где

=5% - гигроскопическая влажность осадка в соответствии с [2]

=25%- зольность сухого вещества осадка в соответствии с [2]

3)      найдем плотность осадка т/м3, после уплотнения (влажность осадка составляет W=95%)

, где

=3 т/м3-плотность твердых частиц, оседающих на дно отстойника;

=1 т/м3-плотность воды;

, где W=95% - влажность осадка.

4) найдем объем уловленного осадка, , при плотности осадка =1,03 т/м3


) в соответствии с [2] объем смеси фактической влажности ,


) найдем суточную дозу загрузки осадка в метантенк при влажности смеси 95% в соответствии с [1] с учетом мезофильного режима сбраживания: Д=8%.

) в соответствии с [2] требуемый объем метатенка, , должен быть не менее:

согласно [1] принимаем 2 типовых метантенка проекта №902-2-227 диметром D=12.5м с полезным объемом резервуара V=1000м3.

4.12 Метантенки для осадков из первичных отстойников

1)  осадок из первичных отстойников направляем в метантенк для сбраживания.

2)      масса сухого вещества из первичных отстойников равна =2,13+2,65=4,78т/сут

)        найдем расход осадка по беззольному веществу, , т/сут.

, где

=5% - гигроскопическая влажность осадка в соответствии с [2]

=30%- зольность сухого вещества осадка в соответствии с [2]

)        плотность осадка т/м3, без уплотнения (влажность осадка составляет W=97%)

, где

=3 т/м3-плотность твердых частиц, оседающих на дно отстойника;

=1 т/м3-плотность воды;

, где W=97% - влажность осадка.

5) найдем объем уловленного осадка, , при плотности осадка =1,02 т/м3


) в соответствии с [2] объем смеси фактической влажности ,


) найдем суточную дозу загрузки осадка в метантенк при влажности смеси 97% в соответствии с [1] с учетом мезофильного режима сбраживания: Д=10%.

) в соответствии с [2] требуемый объем метатенка, , должен быть не менее:


9)      согласно [1] принимаем 2 типовых метантенка проекта №902-2-227 диметром D=12.5м с полезным объемом резервуара V=1000м3.

4.13 Гидроциклоны для осадков первичных отстойников

) в соответствии с  устанавливаем гидроциклон с внутренними устройствами.

2) в соответствии с  рассчитаем гидравлическую нагрузку, , по следующей формуле:

, где

К=1,98 - коэффициент, принимаемый для гидроциклонов с конической диафрагмой и внутренним цилиндром.

ио=0,32мм/с - гидравлическая крупность частиц, попадающих в гидроциклон.

) объем осадка в гидроциклоне равен:

) площадь основания гидроциклона должна быть не менее:


5)  диаметр гидроциклона должен быть не менее:

.

4.14 Гидроциклоны для осадков первичных отстойников

) в соответствии с устанавливаем гидроциклон с внутренними устройствами.

2) в соответствии с  рассчитаем гидравлическую нагрузку, , по следующей формуле:

, где

К=1,98 - коэффициент, принимаемый для гидроциклонов с конической диафрагмой и внутренним цилиндром.

ио=2,7мм/с - гидравлическая крупность частиц, попадающих в гидроциклон.

) объем осадка в гидроциклоне равен:

) площадь основания гидроциклона должна быть не менее:


6)  диаметр гидроциклона должен быть не менее:

.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проектирования была разработана функциональная и принципиальная гидравлическая схемы очистки бытовых и производственных стоков, исходя из исходных загрязняющих веществ и их концентраций в сточных водах. Далее, используя различные литературные источники и нормативные документы, были рассчитаны основные параметры аппаратов очистки, в частности были использованы «Строительные правила и нормы». Также к курсовому проекту прилагается общий вид метантенка, в котором происходит сбраживание осадков.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Экология города: Учебник. Под общей редакцией Ф.В. Стольберга. - К.: Либра, 2009. - 464с.

.        Учебное пособие (А.Я. Гаев, В.Е. Норижная и др. - Свердловск, издательство Урал, ун-та, 1990.- 180с.).

.        Джигирей B.C. Еколопя i охорона природного середовища: Навч. Поабник. - К.: Знания, 2014. - 319с.

.        Давиденко В.А. Основы экологии: Учебное пособие./ В.А. Давиденко- Алчевск: ДГМИ, 2012,- 207 с.

.        Астанин Л.П., Благосклонов К.Н. Охрана природы: Учебник. - М.: Колос, 1984.-255с.

Похожие работы на - Разработка принципиальной схемы очистки бытовых и производственных стоков

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!