13 вариант. Расчет очистных сооружений для очистки производственных и бытовых сточных вод

• Название: Расчет очистных сооружений для очистки производственных и бытовых сточных вод
• Дата: 22.09.2021
• Размер: 1.68 Mb.
• Имя файла: 13 вариант.doc
• Тип: Пояснительная записка; #235527
• страница: 4 из 6

мин.
Рассчитывается радиус водораспределительного лотка, R:
, (48)
где b₃ – зазор между стенкой и фермой, равный 0,1 – 0,15 м.

м.
Рассчитывается полная строительная высота отстойника на выходе Н:
, (49)
где Н₁ – высота борта над слоем воды, равная 0,3 – 0,5 м;

Н₂ – высота нейтрального слоя ( от дна на выходе ), равная 0,3 м.
м.
Количество осадка, выделяемое при отстаивании в первичном отстойнике, определяется исходя из концентрации взвешенных веществ в поступающей (С_n) и осветленной (С_ех) воде:
, (50)
где P_mud - влажность осадка, равная 94 – 96 %;

q_w - среднечасовой расход сточных вод, поступающий на один отстойник, равный 330,6 м³/час;

γ_mud - плотность осадка, равная 10000 т/м³.
м³/сут.

8.7 Оборудование биологической очистки сточных вод
8.7.1 Окситенк
Окситенк предназначен для интенсивной биологической очистки сточных вод с применением чистого кислорода и высокой концентрацией активного ила.

Окситенк представляет собой круглый резервуар с цилиндрической перегородкой 12, которая делит весь объем на зону аэрации 13 и зону илоотделения 18. В средней части цилиндрической перегородки имеются окна для перепуска иловой смеси из зоны аэрации в зону илоотделения. В нижней части перегородки находятся окна для поступления возвратного ила в зону аэрации 13, которая оборудована герметическим перекрытием 6. На нем смонтированы электродвигатель с турбоаэратором 4, трубопровод подачи кислорода 7 и продувочный трубопровод 1 с электрозадвижками. Илоотделитель оборудован перемещающимся устройством, состоящим из радиально расположенных решеток. Последние изготовлены из стальных стержней диаметром 30...50 мм, размещенных на расстоянии 300 мм один от другого. В нижней части решеток подвешен скребок.

Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе. Под воздействием скоростного напора, развиваемого турбоаэратором, иловая смесь через окна попадает в илоотделитель. Вода в илоотделителе медленно передвигается по окружности благодаря направляющим щиткам, а затем проходит сквозь слой взвешенного активного ила. Здесь она очищается от взвешенных и растворенных органических веществ, а затем поступает в сборный лоток и отводится из лотка по трубе. Возвратный активный ил опускается по спирали вниз и через окна попадает в камеру аэрации. Подача кислорода в зону аэрации происходит автоматически в соответствии со скоростью его потребления. Эта скорость зависит от состава, концентрации и расхода сточной воды. В зоне взвешенного фильтра одновременно протекают два процесса — осветление очищенной воды и доокисление оставшихся органических веществ. В циркуляционной зоне также одновременно и интенсивно протекают два процесса — биологическое окисление и разделение иловой смеси.



Рисунок 8 – Окситенк 1 — продувочный трубопровод; 2, 5 —задвижки; 3 — электродвигатель; 4 — турбоаэратор; 6 герметическое перекрытие; 7 — трубопровод для подачи кислорода; 8 — вертикальные стержни; 9 — сборный лоток; 10 — трубопровод для сброса избыточного ила; 11 — круглый резервуар; 12 — цилиндрическая перегородка; 13 — зона аэрации; 14 —скребок; 15 — окно для поступления возвратного ила; 16 — окно для перепуска иловой смеси; 17 — трубопровод для подачи сточной воды; 18 — зона илоотделения; 19 — трубопровод для отвода очищенной воды.
Принимается концентрация кислорода С_о в иловой смеси 6 мг/л и доза ила а_i –6 г/л.

Рассчитывается удельная скорость окисления по формуле:
, мг БПК_полн/(г∙ч), (51)
где р_max = 85 мг БПК_полн/(г∙ч) – максимальная скорость окисления органических загрязнений /14/;

L_ex = 15 мг/л – БПК_полн очищенной сточной воды;

С_о = 6 мг/л – концентрация растворенного кислорода;

К_l = 33 мг БПК_полн/л – константа, характеризующая свойства загрязнений /14/;

К_о = 0,625 мгО₂/л – константа, характеризующая влияние кислорода /14/;

φ = 0,07 л/г – коэффициент, ингибирования /14/.
(мг БПК_полн/(г∙ч)).
Рассчитывается период пребывания сточной воды в зоне аэрации:
, (52)
где L_en = 950 мг/л – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды;

s = 0,3 – зольность активного ила /14/.
(ч).
Определяется суммарный объём зоны аэрации:
W_o = q_w × t_atm, (53)
где q_w – расчетный расход воды равный 2433 м³/ч.

W_o = 2433 × 7,72=18782 (м³)
Принимается диаметр D_o=30 м и глубина Н_о=4,5 м окситенков (из типовых проектов окситенков) и рассчитывается общий объём и объём зоны аэрации одного окситенка:
W_o1 = 0,785 × D_o² × H_o, (54)
W_o1 = 0,785 × 900 × 4,5=3180 (м³)
W_a1 = W_o1 / 2, (55)
W_a1 = 3180 / 2=1590 (м³)
Рассчитывается диаметр зоны аэрации по формуле:
, (56)
(м).
Определяется число окситенков:
n_o= W_o/ W_{a1 ,} (57)



n_o= 18782/ 1590=10,9
принимаем число окситенков, равное 11.
Рассчитывается нагрузка на активный ил:
, (58)
_{ }мгБПК_п/г∙сут).



По таблице 3.1/14/ принимается иловый индекс J_i, равный 84,8 см³/г, эта величина снижается на 1,3 и равна 62,5 см³/г.

По таблице 5.1 /14/ в зависимости от произведения а_iJ_i определяется допустимая гидравлическая нагрузка на илоотделитель q_ms. Она равна 0,98 м³/(м²∙ч).

Определяется необходимая площадь илоотделителей:
, (59)
(м²).
Затем значение F_ms сравнивается с фактической площадью илоотделителей F_oi, которая рассчитывается по формуле:
(60)
(м²).
Принимается тип механического аэратора и рассчитывается скорость потребления кислорода в одном окситенке:
, (61)
(кг/ч).
Рассчитывается производительность аэратора по кислороду, которая при использовании технического 95 % кислорода может быть определена по формуле:
, (62)
где С_а – растворимость кислорода в воде, равная 9,5 мг/л;

К_т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, равный 1,02;

К₃ – коэффициент качества воды, равный 0,85;

η_к – коэффициент использования кислорода в окситенке, равный 0,85.
(кг/ч).
Исходя из рассчитанного Q_ma по таблицам 10, 11, 12 Приложений /14/ подбирается механический дисковый аэратор поверхностного типа с производительностью по кислороду 108,33 кг/ч, диаметром аэратора d_a 3,5 м, мощностью N_m 38,5 кВт и частотой вращения n_m 24 мин^-1.

Интенсивность перемешивания механического аэратора оценивается по величине данной скорости в наиболее удалённой точке его действия:
, (63)
(м/с).
Определяется объёмный расход кислорода:
, (64)
где γ₀ – плотность кислорода при нормальном давлении равная 1,43 кг/м³ /14/;

η_э – КПД передачи равный 0,7 /14/.
(м³/ч).
Подбирается установку разделения воздуха таблица 15 Приложений /14/. Марка установки К-1,4, количество блоков в установке-2, Производительность по кислороду 2800.
8.8 Вторичные отстойники
Вторичные отстойники служат для задержания активного ила, поступающего вместе с очищенной водой из окситенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.



Рисунок 9 – Вторичный радиальный отстойник

1 – подводящий трубопровод; 2 – люк-лаз; 3 – металлический цилиндр; 4 – сборный желоб; 5 – илосос; 6 – трубопровод возвратного активного ила; 7 – трубопровод опорожнения; 8 – датчик уровня ила; 9 – труба для электрокабеля; 10 – выпускная камера; 11 – отводящий трубопровод.
Смесь сточной воды и активного ила по подводящему трубопроводу направляется в центральное распределительное устройство. Последнее представляет собой вертикальную стальную трубу, переходящую наверху в плавно расширяющийся раструб, который оканчивается ниже горизонта воды в отстойнике. Выходя из распределительного устройства, смесь попадает в пространство, ограниченное стенками металлического цилиндра, который обеспечивает заглубленный выпуск иловой смеси в отстойную зону. Осветленная вода собирается через водослив сборным кольцевым лотком, из которого поступает в выпускную камеру. Активный ил, осевший на дно отстойника, удаляется самотеком под гидростатическим давлением с помощью илососа по трубопроводу в иловую камеру. В ней установлен щитовой электрифицированный затвор с подвижным водосливом, обеспечивающим возможность как ручного, так и автоматического регулирования отбора ила из отстойника путем плавного изменения гидростатического напора.

Работа затвора автоматизируется в зависимости от уровня ила в отстойнике, который фиксируется датчиком уровня ила с фотосопротивлением.

Для опорожнения отстойника служит трубопровод.
Расчет вторичного радиального отстойника

Определяем диаметр отстойника:
, (65)
где F – площадь одного отделения отстойника, м³;
, (66)
где q_w – максимальный часовой расход воды, м³/ч;

q_ss – нагрузка воды на поверхность отстойника, м³/(м²∙ч);

n – принимаем, равное 11.
, (67)
где H_set = 3м – рабочая глубина отстойника;

а_i = 10 г/л – доза активного ила в окситенке;

а_t = 20 мг/л – требуемая концентрация ила в осветленной воде;

К_ss = 0,4 – коэффициент использования объема зоны отстаивания /13/;

J_i = 62,5 см³/г – иловый индекс.
( м³/(м²∙ч),
(м²),
(м).
По таблице 11 Приложений [13] принимаем диаметр, равный 18 м.

Рассчитывается полная строительная высота отстойника на выходе:
, (68)
где Н₁ = 0,3 м – высота борта над слоем воды /13/;

Н₂ = 0,3 м – высота нейтрального слоя (от дна на выходе) /13/;

Н₃ = 0,5 м – высота слоя ила /13/.
(м).
Количество осадка (активного ила) рассчитывается по формуле:

, (69)
где p_mud = 99,2% – влажность активного ила /13/;

γ_mud = 1 г/см³ – плотность активного ила /13/.
(м³/сут).

8.9 Илоуплотнитель
Осаждающийся во вторичных отстойниках активный ил имеет высокую влажность (99,2—99,5%). Основная часть этого ила поступает на регенерацию и снова подается в окситенк; этот ил называют рециркуляционным. Так как в результате деятельности микроорганизмов масса активного ила непрерывно увеличивается, то образуется так называемый избыточный активный ил, который отделяется от рециркуляционного и направляется на дальнейшую переработку в метантенки. Направлять в метантенки огромную массу избыточного активного ила с высокой влажностью нерентабельно, поэтому его предварительно уплотняют. Применяемые для этого сооружения называются илоуплотнителями. Устройство илоуплотнителей на современных станциях аэрации обязательно. Прирост активного ила зависит от содержания в очищаемой воде взвешенных и растворенных (преимущественно органических) веществ и от эффективности работы первичных отстойников. Чем лучше работают первичные отстойники, тем меньше образуется излишков активного ила. Илоуплотнители рекомендуется располагать в высотном отношении так, чтобы сливная вода из них могла быть подана в окситенки самотеком.

Принцип действия: отделённый ил из осветлителей, отстойников, реакторов и прочего оборудования очистных или водонапорных станций по подающему трубопроводу подаётся сверху в центральный направляющий цилиндр. Частицы ила в осадительном пространсте опускаются на дно илоуплотнителя, в то время как выделенная иловая вода поднимается против течения к сливному лотку и удаляется для окончательной очистки. Сливной лоток с регулируемой сливной гранью находится на центральном цилиндре или на наружном корпусе. В нижней части резервуара медленно вращается вертикальная решётка решётчатого смесителя и прореживая шлам выделяет на поверхность иловую воду. Плечи решётчатого смесителя, движущейся над дном, оснащены системой наклонных лемехов для перемещения ила в центральную часть, снабженную выходными патрубками.

Расчёт илоуплотнителей ведут на максимальный часовой приток избыточного ила в м³/час по формуле:
, (70)
где С_i – кон­центрация активного ила, равная 4 г/л для вторичных отстойников (таблица 58 /2/)

Q – суточный приток сточных вод на станцию равный 29370 м³/сут;

Р_i – прирост активного ила в окситенках или биофильтрах мг/л;

C_cdp – вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников 500 мг/л.
P_i = 0,8 C_cdp + K_gL_en, (71)
K_g – коэффициент прироста активного ила (для городских и близких
к ним по составу производственных сточных вод К_g =0,3).
P_i = 0,8 ×500 + 0,3 × 950 = 685 (мг/л),
_(м³_/ч).
Полезная площадь илоуплотнителя в м², определяется как:
F_пол = q_imax / q_о, (72)
где q₀ – расчётная нагрузка на площадь зеркала уплотнителя, принимаемая равной 0,4 м³/(м²×час) для избыточного активного ила из вторичных отстойников с концен­трацией 4 г/л.
F_пол =119,4/ 0,4 = 298,5(м²).
Определяют диаметр илоуплотнителя по формуле: