Определение расходов сточных вод от жилой застройки. МОЯ ПОЯСНИЛКА ГОТОВАЯ ПРАВИЛЬНАЯ!!!!!!. 1. Исходные данные к проекту

• Название: 1. Исходные данные к проекту
• Анкор: Определение расходов сточных вод от жилой застройки
• Дата: 26.08.2021
• Размер: 0.73 Mb.
• Имя файла: МОЯ ПОЯСНИЛКА ГОТОВАЯ ПРАВИЛЬНАЯ!!!!!!.doc
• Тип: Документы; #227964
• страница: 3 из 5

Для станции производительностью 42228,51 м³/сут принимаем горизонтальную песколовку с круговым движением воды.

Песколовки предназначены для удаления из сточных вод крупных минеральных примесей.

Горизонтальные песколовки с круговым движением воды оборудованы гидроэлеваторами для удаления песка. Гидроэлеваторы хорошо отмывают песок от органических примесей. Длительность периода работы гидроэлеваторов устанавливают в процессе эксплуатации песколовок. Песколовки с круговым движением воды экономичны и надежны в работе.

Наиболее целесообразно применение этих песколовок с бункером для песка, что позволяет полностью механизировать удаление песка, что значительно облегчает эксплуатацию песколовок.

Выбираем типовой проект 902-2-27, тип 8, для которого:

число отделений 2,

диаметр 6,

ширина желоба 1,6 м,

глубина 3м,

ширина канала 600 мм,

высота прямоугольной части желоба 800 мм,

высота прямоугольной части желоба 700 мм,

ширина подводящих и отводящих лотков 1200 мм,

ширина канала для выпуска и впуска воды 900 мм
Площадь поперечного сечения отделения песколовки, состоящей из n рабочих отделений:

, м² (32)

где n- принятое число отделений песколовок (n≥2);

V- максимально допустимое значение скорости движения воды в песколовке при максимальном (расчетном) расходе (V= 0,3 м/с)

=1,15 м²

Площадь сечения треугольной части кольцевого желоба:

, м² (33)

где B – ширина желоба, В=1,6м

h - высота треугольной части,

=0,56 м²

Площадь живого сечения потока в прямоугольной части кольцевого желоба:

, м² (34)

0,59м²

Высота слоя жидкости в прямоугольной части кольцевого желоба:

h1= , м (35)

h1= =0,37 м

Продолжительность протока сточных вод в песколовке:

t= , с (36)

где Dср – диаметр кольцевого желоба, определенный по горизонтальной оси симметрии, м

t= =46,05 с
Для отмывки и обезвоживания песка применяем металлические или железобетонные бункеры, рассчитанные на накопление песка в течение 1,5-5 суток и снабжаемые системой подачи пульпы, гидроциклоном диаметром 150мм для промывки песка, отвода дренажной воды и выгрузки песка. Для эффективной работы гидроциклона перед ним необходимо обеспечить напор пульпы 0,2 МПа. Песок из бункера непосредственно выгружают в автомашины, а дренажную воду отводят в начало сооружений.
Объем бункеров рассчитанный на пребывание в нем песка в течение 3-х суток:

, (37)

где W – объем песка, накапливаемый за 1 сутки, м³/сут, определяется по формуле:

, м³; (38)

где - количество песка, задерживаемого в песко­ловках, для бытовых сточных вод на 1 человека, по [1] принимаем равным 0,02 л/(челсут);

N – число жителей, чел.:




Задаваясь высотой одного бункера H=2м, определяем площадь бункеров:
S= ,м² (39)

S = 4,5 м²

Диаметр одного бункера будет равен:

D= , м (40)

где 2 – количество бункеров

D = 1,7м

Принимаем 2 песковых бункера, диаметром 1,7 м и высотой 2 м.

Дренажная вода от песковых бункеров по хозяйственно-бытовой сети возвращается в голову сооружений. Здание размещается недалеко от песколовок, вывоз песка осуществляется машинами на полигоны ТБО.
5.1.3.Первичные отстойники
Первичные отстойники устанавливаются перед сооружениями биологической очистки для выделения из сточных вод нерастворимых веществ, находящейся во взвешенном или плавающем состоянии.

Так как производительность станции более 20000 м³/сут, то принимаем радиальный отстойник, который представляет собой круглый в плане резервуар. Сточная вода подается в центр отстойника снизу вверх и движется радиально от центра к периферии. Особенностью гидравлического режима работы радиального отстойника является то, что скорость движения воды изменяется от максимального его значения в центре отстойника до минимального у периферии. Плавающие вещества удаляются с поверхности воды в отстойнике подвесным устройством, размещенным на вращающейся ферме, и поступают в приемный бункер или в сборный лоток.

Задаваясь D, определяем производительность 1 отстойника:

q^рад_отс = 0,001 * π * R² *К * U₀, м³/ч; (41)
Определяем гидравлическую крупность частиц взвеси:

, мм/с; (42)

где H_set — глубина проточной части в отстойни­ке, м;

K_set — коэффициент использования объема проточной части отстойника;

t_set — продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очи­стки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h₁; принимаем при эффекте осветления 40% по таблице 12.1 [2];

n₂ — показатель степени, зависящий от агло­мерации взвеси в процессе осаждения; для городских сточных вод по черт. 2 [1] принимаем равным 0,22:

мм/с;

где R – радиус отстойника, принимаемый по типовому проекту, м;
q^рад_отс = 0,001 * 3,14 * (9)² *1,81 = 0,2 м³/с;

Количество отстойников:

, шт (43)

где Q – максимальный суточный расход, м³/с, принимаем по табл. 1;

→ 4 радиальных отстойника диаметром 18м

Фактическая производительность одного отстойника:

Q , м³/с (44)

Q =0,173 м³/ч

При уклоне днища отстойника иловому приямку i=0,05 при R=9м, H=3,4м определяем Н1 в сечении на половину радиуса:

Н1=Н+ *i,м (45)

Н1=3,4+ *0,05=3,6м

Величина фактической скорости Vф в проточной части отстойника:

Vф= , мм/с (46)

Vф= , мм/с

В центральной части дна отстойника устраивается приямок для осадка конической или цилиндрической формы. Объем приямка рассчитывается на время накопления осадка не более 8 часов с учетом объема, занимаемого подающей трубой. В случае конического приямка наклон стенок принимается не менее 50 . Высота приямка не более 0,7-1м. Удаление осадка из приямка осуществляется по иловой трубе d 200мм, забирающей воду из нижней части приямка.

Отстойник оборудуется илоскребом, вращающемся со скоростью 2-3 об/ч.

Всплывающие на поверхность отстойника вещества собираются при помощи погружной доски, прикрепленной к вращающейся ферме и поступают в бункер, опускающийся при проходе над ним доски, а затем в жиросборник.

Осветленная вода поступает в круговой сборный лоток через один или оба его бота, являющиеся водосливами. Днище отстойника выполняется монолитным, а стены – из сборного железобетона.
5.2. Расчет сооружений биологической очистки
Сооружения биологической очистки задерживают основную массу органических загрязнений сточной жидкости, находящихся в растворенной или коллоидной форме. Их деятельность основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, являющихся источником питания для них.

Для биологической очистки сточных вод в искусственных условиях мы в данном курсовом проекте принимаем схему глубокой очистки в одноиловой системе, состоящей из блока сооружений – аэротенка нитрификатора.
5.2.1. Аэротенк-нитрификатор
Аэротенк представляет собой резервуар, через который медленно протекает смесь сточной жидкости и активного ила (осадка из вторичных отстойников), непрерывно аэрируемая. Активный ил - хлопья ила, богато заселенные микроорганизмами-минерализаторами, которые адсорбируют на своей поверхности и окисляют в присутствии кислорода воздуха органические вещества, имеющиеся в очищаемой воде. Воздух в аэротенк подается не только для питания среды кислородом, но и для поддержания иловой смеси во взвешенном состоянии.

Согласно [2] при определенной длительности аэрации и недостатке питательных веществ активный ил начинает самоокисляться. Если аэробная стабилизация ила осуществляется в аэротенках, то аэротенки называют аэротенками продленной аэрации, а режим их работы продленной аэрацией. После минерализации активный ил сравнительно легко обезвоживается и подсушивается.

Продленная аэрация применяется не только в целях снижения БПК, но и для глубокой очистки сточных вод от аммонийного азота. При определенной длительности пребывания ила в системе биологической очистки в нем развиваются нитрифицирующие микроорганизмы, переводящие аммонийный азот сначала в нитриты, а затем в нитраты. Этот процесс получил название нитрификации.

Таким образом, продлённая аэрация подразумевает полную биологическую очистку с нитрификацией.

Принимаем аэротенк, действующий по принципу вытеснителей, так как отсутствуют залповые поступления токсичных веществ.

Расчет аэротенка-нитрификатора ведется с определения удельной скорости роста нитрифицирующих микроорганизмов, зависящей от рН среды, температуры жидкости, концентрации растворенного кислорода в иловой смеси и аммонийного азота в очищаемой жидкости.

Удельная скорость роста нитрификаторов определяется по формуле:

μ_н= К_т*К_рН*К_ос *КJ*μ_мах* , сут (47)

где К_т-коэффициент, учитывающий температуру жидкости, определяется по [6];

К_рН – коэффициент, учитывающий влияние рН среды, определяется по [6];

КJ-коэффициент, учитывающий влияние ингибирования токсичными компонентами, (для ХБСВ КJ=1);

μ_мах-максимальная скорость роста нитрифицирующих микроор-ганизмов, равная 1,77 сут ^-1 при рН=8,4 и температуре 20 ⁰С;

К_N-константа полунасыщения по аммонийному азоту, равная 12,5мг/л;

C_N-ex –остаточная концентрация аммонийного азота после нитрификации

К_ос – коэффициент, учитывающий влияние кислорода;

Со – концентрация кислорода, принимаемая равной 2 мг/л;

К_ос = , (48)

К_ос =

μн=1*0,6*0,5*1*1,77* = 0,059 сут
Необходимый возраст активного ила определяется по формуле:

Т= ,сут (49)

Т= сут

Удельная скорость окисления органических веществ:

ρ=К_э+ , мгБПК/г·ч (50)

где К_э-энергетический физиологический коэффициент, мгБПК/г·ч, для городских сточных вод К_э=3,7 мгБПК/г·ч;

К_р- физиологический коэффициент роста микроорганизмов активного ила, мгБПК/г;

ρ =3,7+ = 5,82 мгБПК/г·ч
По [1] время пребывания в аэротенке не может быть менее 2 часов, для нитрификации требуется не менее 6 часов. Значит общее время пребывания в аэротенке-нитрификаторе не менее 8 часов.

Определяем дозу ила при принятом времени пребывания 10 часов.

Согласно [1] продолжительность аэрации в аэротенках на полное окисление определяем по формуле:

(51)

где L_en - концентрация БПК_полн, поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_eх - концентрация БПК_полн очищенной воды, мг/л;

s - зольность ила, принимаем согл. [1] s = 0,35;

ρ - средняя скорость окисления по БПК_полн, мг/(г·ч), принимаем согл. [1] ρ = 6,7 мг/(г·ч);

- доза ила, г/л, принимаем согл. [1] = 4 г/л.



По данным эксплуатации дозу ила во взвешенном состоянии рекомендуется принимать не боле 4 г/л. Значит принимаем дозу ила во взвешенном состоянии 4г/л, а в иммобилизованном 1 г/л.

Для размещения АИ в иммобилизованном состоянии принимаем контактные носители, в качестве которых используем ерш 0,27ЕВ-120 со следующими техническими параметрами:

Диаметр ерша 120 мм

Диаметр полиамидных волокон 270 мм

Материал скрутки – нержавеющая проволока диаметром 0,6 мм+хим.волокно

Поверхность адгезии 1,8 м²/м

Удерживающая биомасса 140-160 г/м

Рекомендуемый вид загрузки – плавающие биореакторы

Длина ершей в 1м³ объема контейнера или кассеты 36 м

Объем аэротенка-нитрификатора:

W = ·t, м³ (52)

-средний расход за период аэрации в часы максимального притока, м³/ч

Wat=2485,85*10=24858,5 м³
5.2.2 Денитрификатор
Группа денитрифицирующих микроорганизмов использует кислород нитратов и нитритов в качестве акцептора водорода. Микробиологическая денитрификация происходит с большей эффективностью в анаэробных условиях, когда органические вещества окисляются, а нитрат используется в виде акцептора водорода с выделением при этом газообразного азота. Период денитрификации:

t_dn= , ч (53)

где L _en– концентрация окислов азота на входе в денитрификатор;

L _ex – остаточная концентрация азота нитратов на выходе из денетрификатора;
Удельная скорость денитрификации рассчитывается по формуле:

ρ = , мгБПК/г·ч (54)

где - максимальная скорость денетрификации;

К - константа денетрификации;

L_en– концентрация окислов азота на входе в денитрификатор;

L_ex – остаточная концентрация азота нитратов на выходе из денитрификатора;

a_i– доза нитрификационного ила, равная 4 г/л;

- коэффициент ингибирования продуктов распада активного ила;

ρ^dn_мах, K_dn, φ_dn-кинетические константы;

В качестве субстрата применяем метанол, со следующими характеристиками:

ρ^dn_мах = 58,8; K_dn = 40; φ_dn = 0,19

ρ = =7,3 мгБПК/г·ч

t_dn= =0,56≈1 ч

Объем денитрификатора:

, м³ (55)

Wднф=2485,85*1=2485,85 м³.

Принимаем время отдувки газообразного азота 1 ч.

Объем отдувки: Wотд=1*2485,85=2485,85 м³;

Объем сооружений:

W=Wat+Wdn+Wot, м³ (56)

W=24858,5+2485,85+2485,85= 29830,2м³

Объем одного денитрификатора: W1днф= =621,5 м³;

Длина денитрификатора одной секции:

L1днф= , м (57)

L1днф= =13,8м

Объем отдувки в одной секции: W1отд= =621,5 м³;

Длина отдувки в одной секции:

L1отд= , м (58)

L1отд= =13,8 м

Объем одной секции аэротенка-нитрификатора:

W1анф= =6214,6 м³

Объем одной секции блока биологической очистки:

W1= W1анф + W1днф+ W1отд, м³ (59)

W1=6214,6+621,5+621,5=7457,53 м³

Длина одной секции блока биологической очистки:

L1= , м (60)

L1= =84 м

Согласно [1] следует принимать не менее двух секций в аэротенках. Принимаем типовой проект 902-2-197 со следующими параметрами:

Длина 84 м;

Ширина 72 м;

Число секций 4;

Число коридоров в одной секции 2;

Ширина одного коридора 9 м;

Глубина 5 м.

Иловая смесь протекает последовательно через два коридора. Из второго коридора иловая смесь поступает в распределительный канал вторичных отстойников.

Для аэрации иловой смеси воздух от воздуходувок по системе воздуховодов через воздушные стояки подается в диспергаторы воздуха (аэраторы), располагаемые у днища аэротенка.

В качестве системы аэрации принимаем пневматическую, а тип аэраторов принимаем с помощью новейших разработок, в качестве которых служит Аква-Лайн, со следующими характеристиками:

• 
  Длина аэратора, мм - 1000±20, 2000±20
  
• 
  Наружный диаметр аэратора, мм - 120±4
  
• 
  Внутренний диаметр опорной трубы, мм - 80±4
  
• 
  Стандартная эффективность переноса кислорода при глубине погружения 4 м ,% - 22-25
  
• 
  Рабочее давление, кПа – 10-100
  
• 
  Рабочий расход воздуха на 1м аэратора, м³\ч – 5-25
  
• 
  Оптимальный расход воздуха на 1м аэратора, м³\ч - 14-20
  

Потери давления, кПа – 1,5-2,5

Преимущества данных аэраторов:

• 
  мелкопузырчатая аэрация
  

• 
  высокие массообменные характеристики
  

• 
  устойчивость к гидравлическим ударам
  
• 
  надежность, долговечность
  
• 
  равномерное распределение воздуха по всей длине аэротенка
  
• 
  устойчивость к агрессивным стокам
  
• 
  сжатые сроки монтажа
  
• 
  наличие внутреннего компенсатора температурных напряжений
  

Система устойчиво работает в тяжелых условиях эксплуатации, при обработке любых типов промстоков, при частых перебоях в подаче воздуха, при значительных колебаниях расходов воды и воздуха.

Принимаем следующую раскладку аэрационных элементов: аэрационные трубы прокладываем в 1-ом коридоре по 83 м и в 2-ом коридоре 70 м, тогда общая длина труб составляет 415 м. Т.к. в начале зоны аэрации необходимо большее количество кислорода для окисления органических веществ, принимаем следующее расположение и число аэрационных труб: в 1-м коридоре располагается 3 трубопровода, 2-ем – по 2. Общая длина аэрационных труб составит 1660м.

Площадь аэрационного факела:

b1ar=2*0,15+3*0,12+2*0,3=1,26

b2ar=2*0,15+2*0,12+2*0,3=1,14

Площади аэрации для коридоров равны:

faz= bar*(L-1) (61)

1-ого: м²;

2-ого: м²;

где 1,14 и 1,26– ширина восходящего аэрационного потока, соответственно для 2-х и 3-х аэрационных трубопроводов, м, уложенных с шагом 300 мм.

Далее находим отношение суммарной площади аэрации к площади секции аэротенка:

f_аt = 9*84+9*70=1386 м²

(62)

;
Удельный расход воздуха определяем по формуле:

q_аir^’= , м³/м³ (63)

где К₁- коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка f_аz/f_аt по табл.42 [1], К₁=1,47;

К₂ –коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов и принимаемый по табл.43 [1], (глубина погружения аэратора h_a=5м, К₂ =2,92); К₃-коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85;

q₀- удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК₂₀, принимаемый при очистке до БПК₂₀=15 мг/л – 1,1;

, - концентрация азота аммонийного, соответственно на входе и на выходе из нитрификатора;

С₀- средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л, допускается принимать 2 мг/л;

С_а-растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

С_а=(1+h_а/20,6)С_т, мг/л, (64)

где С_т- растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным;

h_а-глубина погружения аэратора, м;

С_а=(1+5/20,6)*9,02=11,21 мг/л

К_т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:

К_т=1+0,02(Т_W-20), (65)

где Т_W-среднемесячная температура воды за летний период, ⁰С;

К_т=1+0,02(20-20)=1,0

Таким образом, получаем:

q_аir^’= =8,36 м³/м³

Интенсивность аэрации:

, м³/ч; (66)

м³/ч;

Для «Аква-Лайн» расход воздуха q_air = 15 м³/ч пог.м, тогда длина аэрационных трубопроводов будет равна:

, м; (67)

м;

Фактическая длина аэрационных трубопроводов:

L_факт =(83*3+83*2)*4=1660 м

Проверка: %

Т.к. L_air отличается от L_факт не более чем на 20% (на 13%), то система аэрации подобрана правильно.

Принимаем раскладку в качестве 3 трубопровода в первом, во втором– 2 трубопровода.

Аэрационные трубы прокладываем в аэротенке-нитрификаторе на глубине 4,9 м и на расстоянии 0,5 м от продольных стен, расстояние между трубопроводами в осях 0,42 м.