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: 5 из 6

_{, (73)}
где n – число илоуплотнителей.
(м).
Высота рабочей зоны илоуплотнителей в м , составит:
H = q₀t, (74)
где t – продолжительность уплотнения ила, для концентрации 4 г/л равная 9 час.
H=0,4×9=3,6 (м).
Общая высота в м, определяется:
H_o6щ = H + h + h₆, (75)
где h – высота зоны залегания ила при илоскрёбе, равная 0,3 м;

h₆ –высота бортов над уровнем воды, равная 0,1 м.
H_o6щ =3,6+0,3+0,1=4 (м)

Объём уплотнённого активного ила в м³/сут определяется по формуле:

W_{i упл} = W_{i изб}(100–р_i)/(100–р_i’) (76)
где р_i – влажность поступаю­щего на уплотнение активного ила, равная 99,3 %;

р_i’ – влажность уплотнённо­го активного ила 97,3% принимаемая по таблице 58 /2/ в зависимости от типа уплотни­теля.

W_iизб – объём избыточного активного ила в м³/сут определяем по формуле:
, (77)

(м³/сут),
W_{i упл} = 7754,3×(100–99,3)/(100–97,3) = 2010,3 (м³/сут).
Максимальное часовое количество жидкости, м³/час отделяемой в процессе уплотнения ила находят по формуле:
, (78)
где q_{i max} - максимальный часовой приток избыточного ила 119,4 м³/ч
(м³/ч)

8.10 Метантенки
Метантенк - железобетонный резервуар значительной ёмкости (до нескольких тыс. м3) для биологической переработки (сбраживания) с помощью бактерий и других микроорганизмов в анаэробных условиях (без доступа воздуха) органической части осадка сточных вод. Распад органических веществ протекает в 2 фазы. В первой фазе из углеводов, жиров и белков образуются жирные кислоты, водород, аминокислоты и пр. Во второй — происходит разрушение кислот с образованием преимущественно метана и углекислого газа. В метантенк подаётся обычно смесь сырого (свежего) осадка из первичных отстойников и избыточный активный ил из вторичных отстойников после аэротенков. В метантенк производят подогрев сбраживаемой массы (чаще всего паром) и её перемешивание. Различают мезофильное (при температуре 30—35 °С) и термофильное (при температуре 50—55 °С) сбраживание. При термофильном сбраживании процесс распада проходит быстрее, но сброженный осадок хуже отдаёт воду. Смесь газов, выделяющихся при сбраживании, состоит преимущественно из метана (до 70%) и углекислого газа (до 30%). Метан (сжигаемый в котельной) используется для получения пара, которым подогревают осадок.


Рисунок 10 – Метантенк с плавающим перекрытием

1 - железобетонный резервуар; 2 - ограничитель; 3 - металлическая решетчатая ферма; 4 - теплоизоляция перекрытия; 5 - слой толя по металлическому листу; 6-бруски; 7-рабочий настил из досок толщиной 2,5 см; 8-защитный настил из досок толщиной 1,6 см; 9 - пергамин по битуму; 10 - рубероид (верхний слой); 11 - газовый колпак; 12 - «фартук» перекрытия; 13 - газосборная труба; 14 - газопровод; 15 - трубопровод сброженного осадка; 16 - трубопровод для подачи свежего осадка; 17-трубопровод для отвода иловой воды; 18 - паропровод; 19 - трубопровод для термометра сопротивления; 20 - трубопровод для перемешивания осадка; 21 - металлическая обшивка; 22 - ролик; 23 - люк для откачки конденсата; 24 - люк-лаз; 25 - люк для отбора проб.
Количество сухого вещества осадка в т/сут, образующегося на станции, определяют по формуле:
Q_сух = C_взвЭkQ10^-6 , (79)
где С_взв - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в пер­вичные отстойники 500мг/л;

Э - эффект очистки в первичных отстойниках 70%;

k - коэффи­циент увеличения объёма осадка за счёт крупных фракций, не улавливаемых при отборе проб для анализа, равный 1,2;

Q - суточный приток сточных вод на станцию, 29370 м³/сут.
Q_сух =500×0,71×1,2×29370×10^-6=12,5 (т/сут)
Количество сухого активного ила в т/сут определяется как:
И_сух=[0,8C_взв(l -Э) + aL_en-b]Q10^-6, (80)
где а - коэффициент прироста активного ила, равный 0,3;

L_en - БПК_полн сточной во­ды, после первичных отстойников 950 (поступающей в аэротенк).

b – вынос активного ила в водоём равный 3 мг/л /4/.
И_сух=[0,8×500× (1-0, 7)+0,3×950 – 3] ×29370×10^-6=11,8(т/сут)
Количество беззольного вещества осадка в т/сут, вычисляют по формуле:
, (81)

где В_r - гигроскопическая влажность сырого осадка, ориентировочно

равная 5 %;

З_ос - зольность осадка, равная 30 %.
(т/сут)
Количество беззольного активного ила вычисляют по аналогичной формуле:
, (82)
где В'_r - ориентировочно также составляет 5 %;

З_ил - 25 %.
(т/сут)

Расход сырого осадка и избыточного ила, м³/сут определяют соответственно:
, (83)

, (84)

где W_oc = 95 % и W_ил = 97,3 % - влажности сырого осадка и избыточного ила;

ρ_ос, ρ_ил - плотности осадка и ила, равные 1 т/м.
(м³/сут),
(м³/сут).
Общий расход осадков в т/сут, по сухому веществу:
М_сух = О_сух + И_сух , (85)
М_сух =12,5+11,8=24,3 (т/сут),
по беззольному:
М_без = О_без + И_без , (86)
М_без =8,3+8,4=16,7 (т/сут).
По объёму смеси фактической влажности в м³ /сут:
М_общ = V_oc + V_{ил ,} (87)
М_общ =250+437=687 (м³ /сут)
Средние величины влажности и зольности смеси находят по формулам:
, (88)

, (89)


Выбор режима сбраживания осуществляют по рекомендациям учебника. Режим сбраживания – мезофильный.

Далее определяют требуемый объём метантенка в м³:
V_mt = М_общ100/Д_mt (90)
где Д_mt – доза загрузки =11%, определяемая по таблице 59 /2/.
V_mt = 687×100/11=6245 (м³).
Вычисляют предел распада:
c_ам = (а₀О_без + а_иИ_без) / М_без, (91)
где а₀ и а_и – пределы распада соответственно осадка и ила, равные 53 % и 44 %.
c_ам =(53×8,3+44×8,4)/16,7=48,4.
Выход газа, м³ на 1 кг загруженного беззольного вещества при плотности газа 1 кг/м³ определяют по формуле:
у' = (а_см-nД_mt)/100, (92)
где n – коэффициент влажности смеси осадка и ила =0,4, принимаемый по таблице 61 /2/.
у' =(48,4 – 0,4×11)/100=0,44 (м³)
Суммарный выход газа, м³ /сут определяют по формуле:
Г = у'×М_без×1000, (93)
Г =0,44×16,7×1000=7348 (м³ /сут).
Для выравнивания давления газа подбирают газгольдер. Далее определяют качество сброженной смеси, то есть её влажность и золь­ность. В процессе сбраживания происходит распад беззольных веществ, приводя­щий к уменьшению массы сухого вещества и увеличению влажности осадка, при­чём суммарный объём смеси после сбраживания практически не меняется.

Масса беззольного вещества в т/сут, подсчитывается как:
М’_без=М_без(100-у'100)/100, (94)
М’_без= 16,7(100-0,44×100)/100=9,352 (т/сут).
Разность М_сух – М_без представляет собой зольную часть, не изменившуюся в про­цессе сбраживания. Масса сухого вещества, т/сут в сброженной смеси определяется:
М’_сух=(М_сух - М_без) + М’_без (95)
М’_сух=(24,3 – 16,7)+9,352=17 (т/сут).
Влажность сброженной смеси, % определяется как:
%, (96)
%.
Зольность сброженной смеси будет равна:
, (97)
где В"_г - гигроскопичность сброженной смеси, равная 6 %.

Исходя из требуемого объёма по таблице 4.34 /4/ принимаем:

- диаметр метантенка – 20 м;

- полезный объем одного резервуара – 4000 м³;

- высота верхнего конуса – 2,9 м;

- высота цилиндрической части – 10,6 м;

- высота нижнего конуса – 3,5 м;

- строительный объем здания обслуживания – 2520 м³;

- строительный объем киоска газовой сети – 174 м³.

По таблице 12.8 /7/ подбираю газгольдер:

- принимаю 2 газгольдера объемом 6000 м³;

- внутренний диаметр резервуара 26,9 м;

- внутренний диаметр колокола 26,1 м;

- высота газгольдера 24,20 м;

- высота резервуара 11,75 м;

- высота колокола 12,05 м;

- расход металла 192 т.

8.11 Вакуум-фильтр
Обезвоживание большинства видов осадков сточных вод проводят с применением вакуум-фильтров (рисунок 18). Рабочий цикл вакуум-фильтров включает следующие операции: фильтрование, обезвоживание, удаление обезвоженного осадка, регенерацию фильтровальной ткани.

Барабанный вакуум-фильтр состоит из горизонтально расположенного вращающегося цилиндрического барабана, частично погруженного в корыто с осадком. Барабан фильтра полый, с двойными боковыми стенками. Внутренняя стенка сплошная, а наружная – перфорированная, обтянутая фильтровальной тканью. Кольцевое пространство между стенками разделено по окружности барабана на разобщенные секции, число которых может составлять от 16 до 32. Каждая секция имеет отводящий коллектор с выходом в один из торцов барабана в специальную цапфу, к которой прижата неподвижная распределительная головка. При вращении барабана секции последовательно переходят из одной рабочей зоны фильтра в другую, сообщаясь при этом с определенными камерами распределительной головки.

Осадок, находящийся в корыте, фильтруется через ткань под действием вакуума. На поверхности фильтра образуется слой отфильтрованного осадка, а фильтрат через отводящий коллектор, а затем через камеру, сообщающейся с вакуумной линией, отводится из фильтра. При переходе из зоны первой пересушки и зоны промывки и пересушки осадок просушивается атмосферным воздухом, вытесняющим под действием вакуума влагу из пор осадка. Фильтрат и воздух отводятся из секций в общую вакуумную линию. В зоне съема осадка в секции поступает сжатый воздух, способствующий отделению осадка из ткани. Обезвоженный осадок по ножу сбрасывается на конвейер. В зоне регенерации ткани соответственно производится регенерация ткани сжатым воздухом или паром. /15/


Рисунок 11– Барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия

1 — барабан; 2 — перегородки; 3 — распределительная головка (золотниковый механизм); 4 — корыто; 5 — нож для срезания осадка; 6 — распределитель воды для промывания осадка; 7, 8 — трубы для откачки соответственно отфильтрованной жидкости и промывной воды; 9 — труба для подачи сжатого воздуха.
Требуемая поверхность фильтрования:
<sub>, (98)

где qhc – удельная производительность фильтра, qhc = 20кг/м</sub>²<sub>;

Wc – влажность смеси 95,5%;

qmax – колличество смеси после промывки и уплотнения, равное 636 м</sub>³_/сут.
(м²₎
Принимаем к установке вакуум-фильтр БОУ 40-3,4 в количестве трех штук (двух рабочих и одного резервного).

Количество обезвоженного осадка, м³/сут

<sub>, (99)
где Wex – влажность обезвоженного осадка, 78%;

Wc – влажность смеси 95,5%.</sub>

Расход фильтра, м²/сут
q_f=q_max - q_ex , (100)
q_f=636 - 130=57.3 (м³/сут).
Потребное количество хлорного железа определяется по формуле:
<sub>, (101)
где aFeCl3 =5% доза FeCl3 по активной части в % от массы сухого

вещества.
(т/сут)
Потребляемое количество товарного хлорного железа:
(102)</sub>

где 70- концентрация FeCl₃ в товарном продукте

Потребляемое количество извести (по активной части), в т/сут:
_{, (103)}
где a_CaO=15% доза извести.

Потребляемое количество товарной извести , в т/сут:
_{, (104)}
где 30- активность товарной извести,%

8.12 Иловые площадки
Наиболее простым и распространенным способом обезвоживания осадков является сушка их на иловых площадках с естественным основанием (с дренажем или без дренажа), с поверхностным отводом воды и на площадках-уплотнителях. Сырой осадок из отстойников или сброженный из метантенков, двухъярусных отстойников либо других сооружений, имеющий влажность от 90% (из двухъярусных отстойников) до 99,5% (несброженный активный ил), периодически наливается небольшим слоем на участки и подсушивается до влажности 75—80%. Влага из осадка частично просачивается в грунт, но большая часть ее удаляется за счет испарения. Объем, осадка при этом уменьшается. Подсушенный осадок получает структуру влажной земли. Его можно брать на лопату и нагружать в вагонетки и самосвалы для транспортирования к месту использования. Площадки на естественном основании применяются на хорошо фильтрующих грунтах (песок, супесь) и при глубоком залегании грунтовых вод (п. 6.390 в /2/). При плотных и нефильтрующих грунтах, а также при небольшой глубине (<1,5 м) залегания грунтовых вод сооружают площадки на искусственном основании. В этом случае для отвода иловой воды предусматривают устройство дренажа.


Рисунок 12 – Иловые площадки на естественном основании с дренажом

1 – кювет оградительной канавы; 2 – дорога; 3 – сливной лоток; 4 – щит под сливным лотком; 5- разводящий лоток; 6 – дренажный колодец; 7 – сборная дренажная труба; 8 – дренажный слой; 9 – дренажные трубы; 10 – съезд на карту; 11 – дренажная канава; 12 – шиберы; К1- К5 – колодцы
Полезную площадь иловых площадок, м²/год определяют по формуле: