13 вариант. Расчет очистных сооружений для очистки производственных и бытовых сточных вод
 Скачать 1.68 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Рудненский индустриальный институт Кафедра автоматизации, информационных систем и безопасности ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту (работе) Тема:Расчет очистных сооружений для очистки производственных и бытовых сточных вод. Дисциплина: «Технология очистки воды»
Рудный 2021 Содержание Введение 1.Очистка сточных вод 1.2 Виды и способы очистки сточных вод 2.Расчетная часть 2.1 Определение расчётной производительности очистных сооружений канализации 2.2 .Определение приведенного числа жителей 2.3 .Определение расчетных концентраций загрязнений общего стока 2.4 .Определение требуемой очистки сточных вод 2.5 .Выбор схемы очистки сточных вод 2.6. Расчет очистных сооружений 3. Расчет сооружений для механической очистки сточных вод 3.1. Сооружения биологической очистки сточных вод 3.2. Расчет сооружений для обработки осадка 3.3. Сооружения по обеззараживанию сточных вод 3.4. Требования по компоновке очистных сооружений Заключение Список литературы Введение Курс по выбору «Технология очистки воды» является одним из предметов, включаемых в учебные планы для студентов высших учебных заведений по специальности «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды». Цель курсового проекта (работы) – снабдить будущих специалистов: - теоретическими и практическими знаниями об основах технологии и процессах очистки природных вод для питьевого водоснабжения и технологических вод, методах очистки сточных вод; - навыками проектирования, расчета, основам строительства и эксплуатации систем очистки природных и сточных вод, развитие навыков разработки соответствующих технологий с учетом местных природно-климатических и производственных условий. В соответствии с Государственным общеобязательным стандартом образования специальности 050731 «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды» обучающиеся должны: - иметь представление о принципах и методах водоподготовки и водоочистки, методиках анализа воды для решения проблем экологии (проблем воздействия на человека и окружающую среду), составе, свойствах, видах и характеристиках примесей, содержащихся в природных и сточных водах, основах технологии кондиционирования, регулировании состава и свойств гетеро- и гомогенных структур обрабатываемой жидкости, обработке и утилизации осадка, расчетных, конструкторских, строительных, строительно-монтажных, пуско-наладочных, ремонтных, эксплуатационных и иных видах деятельности, осуществляемых для обеспечения требуемого уровня работы станций, установок по очистке природных и сточных вод; - знать: показатели качества воды, технологии очистки природной воды, оборудование, применяемое для очистки воды, химизм процессов очистки воды, основные методы и оборудование очистки промышленных и бытовых сточных вод; сущность технологии осветления, нейтрализации, стабилизации, обессоливания, обеззараживания и других методах очистки воды и обработки осадка; - уметь: определять основные показатели качества воды, проводить выбор и обоснование оптимальных решений и расчетов при проектировании станций, установок, компоновать экономически выгодные технологические схемы очистки природных и сточных вод, вписывающиеся в местные условия и отвечающие предъявляемым природоохранным и ресурсосберегающим требованиям, рассчитывать и чертить основные единицы оборудования; - приобрести навыки по расчету, проектированию, правилам строительства и эксплуатации систем очистки природных и сточных вод, контролю и управлению работой станций, установок и оборудования реализации природоохранных, ресурсо-, материало- и энергосберегающих технологий очистки природных и сточных вод. 1.Очистка сточных вод Очищение воды от присутствующих в ней различного рода примесей, тяжелых металлов и их соединений — кропотливый технологический процесс. Сейчас есть множество методов получения чистой жидкости, различаются способы очистки сточных вод по степени загрязнения и концентрации примеси в воде. Главной целью очищения является разрушение загрязнений различной природы и их удаление. Это сложный производственный процесс, готовая продукция которого представляет собой очищенную воду. Её параметры доведены до установленных нормативов. Причем требования, предъявляемые к воде для различных целей, существенно отличаются и неуклонно усиливаются. Методы очистки Выбор способа очистки зависит от типа загрязнений. Чаще всего максимальная фильтрация достигается комбинированием различных методов. Из всего разнообразия существующих методов можно выделить основные виды: 1.Механический — очистка сточных вод осуществляется от нерастворимых примесей. 2)Химический. На этом этапе происходит обезвреживание кислот и щелочей. 3)Биохимический. Вместе с химическими реагентами используются микроорганизмы, которые в качестве пищи употребляют загрязнения. 4)Биологический. Водоочистка происходит без применения химикатов. 5)Физико-химическая очистка сточных вод включает в себя несколько видов, каждый из которых будет рассмотрен ниже: Механический Используют для предварительного очищения стоков от нерастворимых загрязнений и применяют в комплексе с другими видами. Сама очистка осуществляется в несколько этапов. Очищение В процессе отстаивания частицы, с удельным весом большим, чем у воды, оседают на дно, а с меньшим — поднимаются на поверхность. К легким можно отнести масла, нефть, жиры, смолы. Подобные примеси присутствуют в производственных стоках. Впоследствии происходит их удаление из очистных сооружений и отправка на обработку Процеживание и фильтрация Для отделения крупных загрязнений в виде бумаги, тряпок и пр. служат решетки. Для улавливания мелких частиц при механическом способе очищения воды используют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры. С этой же целью применяют микро процеживатели, состоящие из барабана, снабженного сеткой. Смыв отделенных веществ в бункер-уловитель происходит под воздействием воды, которая подается через форсунки. Биохимический Система очистки сточных вод, которая в процессе работы вместе с химикатами использует специальные микроорганизмы, бывает двух видов: Первые осуществляют водоочистку в естественных условиях. Это могут быть водоемы, поля орошения где необходима доочистка почвы. Для них характерна низкая эффективность, большая зависимость от условий климата и необходимо наличие больших площадей. Вторые функционируют в обстановке искусственной среды, где для микроорганизмов создаются благоприятные условия. Это заметно повышает качество очистки. Такие станции можно поделить на три вида: аэротенки, био- и аэрофильтры. 1)Аэротенки. Продуктивная биомасса представляет собой активный ил. При помощи специальных механизмов он смешивается с доставленными стоками в единую массу. 2)Биофильтр — это устройство, где предусмотрена фильтрующая засыпка. Для неё используют такие материалы, как шлак, керамзитовый гравий. 3)Аэрофильтр сооружен по такому же принципу, но в фильтрующий слой принудительно подается воздух. Биологический Биологические методы очистки сточных вод применяют тогда, когда имеются загрязнения органической природы. Больший эффект наблюдается при использовании аэробных бактерий. Но для обеспечения их жизнедеятельности требуется кислород. Поэтому при работе в искусственных условиях необходима закачка воздуха, что приводит к увеличению затрат. Применение анаэробных микроорганизмов снижает расходы, однако уступает по эффективности. Для увеличения качества фильтрации производят доочистку ранее переработанных стоков. Наиболее часто с этой целью используются контактные осветлители, представляющие собой многослойный фильтр. Реже — микрофильтры. Очистка сточных вод этим методом избавляет их от токсичных примесей, но одновременно происходит насыщение фосфором, азотом. Сброс такой воды нарушит экологическую систему водоема. Удаление азота осуществляется другими способами. Физико-химический Такой метод очистки позволяет выделять из стоков мелкодисперсные и растворенные смеси неорганических соединений и разрушать трудно окисляемые органические вещества. Существует несколько видов такой очистки, выбор которого зависит от объема воды и количества содержащихся в ней примесей. Коагуляция Этот вид предполагает внесение химических реактивов: солей аммония, железа и т.п. Вредные примеси оседают в виде хлопьев, после чего их изъятие не представляет трудностей. При коагуляции мелкие частицы слипаются в крупные соединения, что значительно повышает эффективность процесса осаждения. Подобный метод очистки выделяет из стоков основную часть нежелательных включений. Он находит применение при возведении промышленных очистных систем. Флокуляция Для ускорения процесса, при котором происходит образование осадка, дополнительно применяют флокуляцию. Молекулярные соединения флокулянта при контакте с вредными примесями объединяются в одну систему, что позволяет снизить количество коагулянта. Хлопья, выпавшие в осадок, удаляются механическим способом. Флокулянты бывают различного происхождения: природного (диоксид кремния) и синтетического (полиакриламид). На скорость процесса флокуляции оказывают влияние порядок добавки реактивов, температура и уровень загрязнения воды, с какой частотой и силой происходит смешивание. Время нахождения стоков в смесителе — 2 мин, а контактирование с реагентами — до одного часа. После чего осуществляют осветление воды в отстойниках. Сократить затраты коагулянтов и флокулянтов позволяет двойная обработка сточных вод, когда первоначальное отстаивание проводят без применения реагентов. Адсорбция Очистка сточных вод этим способом дает высокую результативность, позволяет удалять различные виды загрязнений. Адсорбция бывает двух типов: регенеративная и деструктивная. Первый вариант обусловлен удалением вредных примесей из реагента и лишь после этого происходит их утилизация. Во втором — они уничтожаются одновременно с адсорбентом. Экстракционный Вредные примеси помещают в смесь, состоящую из двух жидкостей, которые не растворяются одна в другой. Применяют тогда, когда необходимо удалить из стоков органические вещества. Метод основан на добавлении определенного объема экстрагента. При этом вредные вещества оставляют воду и концентрируются в созданном слое. Когда их содержание достигает максимального значения, экстракт удаляется. Метод ионного обмена Благодаря обмену, происходящему между контактирующими фазами, можно выводить радиоактивные элементы: свинец, мышьяк, ртутные соединения и т.д. При высоком содержании токсичных веществ этот метод особенно эффективен. Химический Все химические методы очистки сточных вод основаны на добавлении реагентов, которые преобразуют растворенные вещества в состояние взвеси. После этого они удаляются без каких-либо трудностей. В качестве реактивов применяют: 1)окислители (озон, хлор); 2)щелочи (сода, известь); 3)кислоты. Нейтрализация Очистка сточных вод подобным способом нейтрализует патогенные бактерии, выводит уровень рН на требуемый норматив (6,5-8,5). Для этого применяют следующие методы: 1)смешивают щелочи и кислоты в форме жидкостей; 2)вводят химические реагенты; 3)фильтруют стоки, содержащие кислоты; 4)нейтрализуют газы с помощью щелочей и кислоты — раствором аммиака. Окисление Когда не удалось удалить примеси механическим способом и отстаиванием, используют окисление. Реагентами в этом случае выступают озон, бихромат калия, хлор, пиролюзит и др. Озон применяется редко из-за высокой стоимости процесса и при большой концентрации он взрывоопасен. Процесс восстановления Суть метода: восстанавливается физическое состояние всех вредных загрязнений, а затем удаляют их методом флотации, отстаиванием или фильтрацией. Когда необходимо произвести очищение от мышьяка, ртути, хрома используют этот метод. Флотация Метод флотации — очистка под воздействием воздуха под высоким давлением Это способ, при котором всплытие мусора на поверхность достигается добавлением в сточные воды вихревых потоков воздуха. Эффективность метода будет зависеть от гидрофобности частиц. Устойчивость воздушных пузырей к разрушению повышают добавкой реагентов. 2 Определение расчётной производительности очистных сооружений канализации (ОСК) Наиболее часто применяемая в нашей стране полная раздельная система водоотведения предполагают совместную очистку бытовых и производственных сточных вод. Для расчета концентрации загрязнений смеси этих вод и необходимой степени очистки необходимо знать среднесуточные расходы. Расчётная среднесуточная производительность ОСК определяется в зависимости от суммарного расхода бытовых и производственных сточных вод: Qpacч = Qбыт + Qnp (1) Среднесуточный расход бытовых сточных вод (Qбыт) вычисляется как произведение расчётного числа жителей (Np), равное 200000 человек на норму водоотведения (qH), равную 270 л/чел. Qбыт = Np × qн , (2) Qбыт =10000 × 240 = 24000000 л/сут или 24000 (м3/сут), Qpacч = 24000 + 5370= 29370 (м3/сут). Среднесуточный расход производственных сточных вод определяется на основе технологических данных по конкретному предприятию либо по справочным данным для предприятия-аналога. Для расчета большинства сооружений очистки необходимо знать максимальный секундный расход. Наиболее точное его определение возможно по суммарному почасовому графику притока бытовых и производственных сточных вод как при подаче насосами, так и при самотечном поступлении. При отсутствии таких данных допускается вычислять максимальный секундный расход как произведение среднесекундного на общий коэффициент неравномерности. Для бытовых сточных вод это Kgen.max.=1. При необходимости проверки работы сооружений при минимальном расходе для вычисления последнего для бытовых сточных вод используется Kgen.min.=0,52 по таблице 2 /1/. 3 Определение приведенного числа жителей Некоторые параметры работы очистных сооружений принято рассчитывать на так называемое приведённое число жителей (Nпp), вычисляемое с учетом эквивалентного числа жителей (Nэкв), равноценного по вносимым загрязнениям производственным сточным водам: Nпp = N + Nэкв, (3) где N-фактическое число жителей города, чел. Эквивалентное число жителей от каждого промышленного предприятия определяется по формуле: , (4) где Опр - среднесуточный расход производственных сточных вод, м3/сут; Спр - концентрация загрязнений промстоков, г/м3; а* - количество загрязнений, вносимых одним человеком в сточные воды в сутки (г/чел.сут), определяемое по таблице 25 /1/. (чел);  (чел);Nпp = 32650 + 214800 = 247450 (чел);  (чел).4 Определение расчётных концентраций загрязнений общего стока Определение необходимой степени очистки и расчёт очистных сооружений канализации производится по основным показателям загрязнений, которыми являются количество взвешенных веществ и сумма органических загрязнений, выраженных БПКполн. Кроме того для определения возможности осуществления биологической очистки определяется содержание в поступающих на ОСК сточных водах биогенных элементов. В соответствии с п. 6.2 /2/ на каждые 100 мл/л БПКполн должно приходиться не менее 5 мг/л азота (N) и 1 мг/л фосфора (Р). Концентрация загрязнений бытовых сточных вод в мг/л по нормируемому СНиП количеству взвешенных веществ и БПК вычисляется по формуле:  , (5)где qн =270 л/чел.  (г/л) или 370300 (мг/л).Поскольку бытовые сточные воды поступают на очистные сооружения вместе с производственными, то по расходам бытовых и производственных сточных вод и по концентрации загрязнений в них можно определить концентрацию загрязнений общего стока по формуле: |