водоснабжение. В связи с этим разработке проблем рационального, научно обоснованного, комплексного использования водных ресурсов и охране водных источников от загрязнений уделяется очень большое внимание
 Скачать 1.65 Mb.
|
|
Основы гидравлического расчета канализационных сетей Канализационную сеть рассчитывают на пропуск максимального секундного расхода сточных вод:
где N – численность населения города; qж – норма водоотведения бытовых вод принимается равной норме водопотребления (см. Приложение I); Кобщ – общий коэффициент неравномерности водоотведения бытовых сточных вод определяется в зависимости от величины среднего секундного расхода:
При расчете канализационных сетей удобно вычислять расходы, используя понятие модуля стока, л/(с  га), по формуле
где р – плотность населения на 1 га; F– площадь кварталов в жилой зоне канализуемой территории, тогда
Максимальный секундный расход для производственных сточных вод:
где qпр – норма водоотведения на единицу продукции, м3; Псм – количество продукции в смену с максимальной выработкой продолжительностью Т, ч; Кч – коэффициент часовой неравномерности водоотведения производственных сточных вод, зависящий от технологических условий. Расчетный расход сточных вод на участке канализационной сети определяется по формуле
где qтр– транзитный расход воды, поступающий в расчетный участоксети из боковой сети; qпоп – попутный расход, поступающий в расчетный участок сети от зданий прилегающего квартала. Этот расход условно считают присоединенным в начале участка сети, к которому примыкает квартал; qс – сосредоточенный расход от промышленного предприятия. Просуммировав указанные расходы, получим расчетный расход – qс на участке (1 – 2) канализационной сети. Бытовую канализацию рассчитывают на частичное наполнение труб – h/d. Расчетные наполнения в трубопроводах бытовой канализации рекомендуется принимать в зависимости от диаметра труб:
Минимальные диаметры трубопроводов сетей уличной канализации принимаются в зависимости от системы канализации:
4.3. Очистка и условия спуска очищенных сточных вод в водоемы Виды и состав загрязнений сточных вод По физическому состоянию загрязнения сточных вод делятся на: · нерастворимые примеси, находящиеся в воде в виде крупной взвеси (диаметром более десятых долей миллиметра) и в виде суспензии, эмульсий и пены; · коллоидные частицы; · растворенные, находящиеся в воде в виде молекулярно-дисперсных частиц (диаметром менее 0,001 мк). По своей природе загрязнения делятся на минеральные (песок, глинистые частицы, частицы руды, шлак; кислоты, щелочи, соли в растворенном состоянии), органические (растительного и животного происхождения) и бактериальные (живые микроорганизмы; дрожжевые, плесневые грибки; патогенные бактерии и т.д.). Основным химическим элементом загрязнений растительного происхождения является углерод. Загрязнения животного происхождения содержат много азота. Определение абсолютного состава сточных вод трудоемко, обычно пользуются сокращенным перечнем показателей, достаточно полно характеризующих их качество и используемых для проектирования и расчета сооружений канализации. К таким показателям относятся: температура, окраска, запах, прозрачность, величина рН, сухой и плотный остатки, содержание взвешенных веществ, оседающих веществ, биохимическая потребность в кислороде (БПК), химическая потребность в кислороде (ХПК), содержание различных форм азота, фосфатов, хлоридов, сульфатов, токсичных элементов, синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ), концентрация растворенного кислорода, биологические загрязнения и др. Степень загрязнения сточной воды органическими веществами можно определить по количеству кислорода, которое необходимо для окисления органических веществ с помощью аэробных микроорганизмов – минерализаторов. Это количество кислорода называется биохимической потребностью в кислороде (БПК) и выражается количеством кислорода в миллиграммах на 1 л (мг/л) или в граммах на 1 м3 (г/м3). Величину БПК всегда указывают с индексом внизу, который означает длительность его определения лабораторным путем. Например, БПК5 – количество кислорода, потребляемое микроорганизмами за пять суток определения, а если указана БПКполн, то это значит, что дана величина кислорода, необходимая на сумму всех биологических реакций окисления органических веществ сточной воды. БПКполн городских сточных вод, как правило, не бывает более 500 мг О2/л. Для более полной оценки содержания органического вещества в сточной воде определяют химическое потребление кислорода. Химической потребностью в кислороде (ХПК) является количество кислорода, требуемое для химического окисления органических веществ сточной воды до конечных минеральных продуктов окисления. ХПК сточных вод должна быть обязательно выше БПКполн, так как не все органические вещества окисляются биологически (микроорганизмами) и не обязательно до конечных, простых продуктов окисления. Рекомендуется, чтобы ХПК городских сточных вод, поступающих на очистные сооружения, не должна более чем в 1,5 раза превышать БПКполн, т.е. превышать 750 мг О2/л. СНиП 40 – 03 нормируют следующие количества основных загрязнений бытовых сточных вод на одного жителя, г/сут:
Количество и состав производственных сточных вод определяются многими факторами: отраслью промышленного производства и видами исходного сырья, режимом технологических процессов, возможностью утилизации отходов производства, удельным расходом (нормой) воды на единицу продукции. Производственные сточные воды содержат минеральные и органические загрязнения в самых различных сочетаниях. В связи с тем, что в промышленно развитых городах количество производственных сточных вод составляет 30 – 35 % общего количества городских сточных вод, общие городские очистные сооружения рассчитывают в основном на загрязнение веществами бытового происхождения. Основная же часть загрязнений промышленного происхождения должна быть задержана на очистных сооружениях промышленных предприятий с тем, чтобы не создавалось аварийных ситуаций в системе водоотведения и при очистке сточных вод города. Технологическая схема полной механической и биологической очистки сточных вод Выбор метода очистки зависит от состава загрязнений, находящихся в сточной жидкости, и требований, предъявляемых к качеству очищенных стоков перед их спуском в водоем. Поскольку в сточных водах городов содержатся минеральные, органические и бактериальные загрязнения, для их очистки применяют полную биологическую очистку.  Технологическая схема полной биологической очистки представляет собой комплекс очистных сооружений, которые располагаютсятаким образом, что сточная жидкость, проходя их последовательно одно за другим, подвергается механической, биологической очистке и дезинфекции перед спуском ее в водоем. В каждом сооружении комплекса в процессе очистки сточной жидкости образуется осадок. Онсостоит из твердых веществ, разбавленных водой, имеет неприятный запах, является опасным в санитарном отношении, так как содержит огромное количество бактерий. Поэтому в технологическую схему полной биологической очистки обязательно включаются сооружения для его специальной обработки. Технологическая схема полной механической и био- логической очистки представ- лена на рис. 4.6. Механическая очистка сточных вод производится на решетках, песколовках и первичных отстойниках. Биоло- гическая очистка протекает на сооружениях-окислителях. Во вторичных отстойниках происходит осветление сточной жидкости перед ее дезин- фекцией, которая протекает в смесителях и контактных резервуарах. Затем сточная жидкость выпускается в водоем. Осадок после решеток измельчается в дробилке, а затем в виде пульпы поступает опять в канал перед решеткой. Песок после песколовок сушит- ся на песковых площадках, а затем используется либо для нужд станции либо вывозится. Осадок после первичных отстойников, содержащий орга- нику, поступает в сооружения по обработке осадка, где он подвергается сбраживанию. В эти же сооружения частично поступает осадок после вторичных отстойников, прошедший уплотнение на илоуплотнителе. После сбраживания осадок обезвоживается, затем термически обрабатывается и утилизируется в качестве удобрений. В биологически очищенных сточных водах может содержаться значительное количество азота, который отрицательно влияет на качество воды водоемов. Поэтому во многих странах его содержание в очищенных стоках строго регламентируется. Удаление азота может осуществляться различными способами в ходе доочистки биологически очищенных сточных вод. Сооружения для очистки сточных вод Механическая очистка сточных вод производится в решетках, песколовках и первичных отстойниках. Решетки, как правило, выполняют роль защитных сооружений и служат, в основном, для извлечения крупных отходов производства, попадание которых в последующие очистные сооружения может вызвать засорение труб и каналов, а также нарушение нормальной работы или поломку движущихся частей оборудования. Решетки подразделяются на неподвижные, подвижные и совмещенные с дробилками (коминуторы). Очистку решеток от задержанных загрязнений можно производить вручную (граблями) и механическим способом с помощью специальных приспособлений. Решетка простейшего типа из металлических стержней показана на рис. 4.7.  Решетки-дробилки (РД) задерживают и дробят отбросы в потоке воды, в результате чего отпадают процессы транспортирования их к дробилке и улучшаются санитарные условия. Ширина прозоров в решетках должна быть не более 16 мм. После прохождения решеток сточная жидкость поступает напесколовки. Песколовки представляют собой резервуары, в которых при протекании сточных вод со скоростью 0,15 – 0,3 м/с задерживается песок крупностью 0,2 – 0,5 мм. Песколовки бывают горизонтальные с прямоточным и круговым движением воды, тангенциальные, вертикальные, аэрируемые. Песколовки сооружают из сборных железобетонных унифицированных элементов. Работа песколовок основана на использовании гравитационных сил. Рассчитываются песколовки таким образом, чтобы в них оседал песок и другие тяжелые минеральные частицы, но не выпадал легкий осадок органического происхождения. Из песколовки осевший песок удаляют с помощью гидроэлеватора и в виде песчаной пульпы подают на песковые площадки – участки земли, разбитые на карты ограждающими валиками высотой 1–2 м. Профильтрованную воду после сушки песка на площадках собирают дренажной системой и направляют в канал перед песколовками. Песковые площадки устраивают на крупных очистных станциях. На станциях производительностью до 80000 м3/сут для обезвоживания песка рекомендуется предусматривать песковые бункеры, приспособленные для последующей погрузки песка в автомашины, гидроциклоны и горизонтальные шнековые центрифуги. Для задержания нерастворимых органических загрязнений применяют отстойники. Отстойники, устанавливаемые перед сооружениями биологической очистки, называются первичными, а после них – вторичными. Отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.  Горизонтальный канализационный отстойник (рис. 4.8, а) представляет собой прямоугольный в плане железобетонный резервуар, применяемый при производительности очистной станции более 15000 м3/сут. Обычно строят два или несколько параллельно работающих отделений отстойника, чтобы при ремонте или очистке одного из них не выключать из работы все сооружения. Сточная жидкость поступает в торцевую часть отстойника через входной лоток 1, равномерно распределяется по ширине сооружения и движется горизонтально вдоль отстойника, со скоростью 0,7 мм/с. Осветленная вода собирается в сборный лоток 7. Около обоих лотков расположены полупогру- женные перегородки 2, передняя из которых служит для распределения поступающей жид- кости по глубине отстойника, а задняя – для удержания всплывающих веществ (жиров, масел и т.д.), последние удаляются из отстойника через жировой лоток 3 и жировую трубу 4. На 1/3 длины отстойника (от его начала) устраивают один или два приямка 5 с углом наклона 45° для сбора осадка. Из приямка осадок удаляется по иловой трубе 6 под действием гидростатического напора. Между проточной и осадочной частями отстойника должен быть создан нейтральный слой (высотой 0,3 м от днища отстойника), препятствующий всплыванию осадка. Продолжительность отстаивания сточной жидкости в первичном отстойнике составляет 1,5 ч. Вертикальный канализационный отстойник обычно применяют при производительности очистной станции до 20000 м3/сут при наличии плотных грунтов с низким уровнем грунтовых вод. Принципиальная схема работы вертикального отстойника приведена на рис. 4.8, б. Сточная жидкость по подводящему лотку 1 поступает в центральную трубу 2 и опускается по ней вниз. При выходе из нижней части центральной трубы, оборудованной отражателем 3, она меняет направление движения и медленно поднимается по отстойнику вверх. При этом из сточной жидкости выпадают нерастворенные вещества. Отражательный щит 3 необходим для равномерного распределения воды по отстойнику и предотвращает взмучивание осадка. Осветленная вода собирается в сборные лотки 4. Удаление осадка в вертикальных отстойниках осуществляется по иловой трубе 5 под действием гидростатического напора. Несомненное преимущество вертикальных отстойников – простота удаления из них осадков под действием гидростатического давления. Недостатком является большая глубина отстойников, затрудняющая их строительство в плотных грунтах и при высоком уровне стояния грунтовых вод. В радиальных канализационных отстойниках вода движется от центра отстойника к периферии. Радиальные отстойники обеспечивают высокий эффект осветления сточных вод и поэтому их применяют при производительности станций свыше 20 000 м3/сут. Для биологической очистки сточных вод применяют биологические фильтры (биофильтры), аэротенки или окситенки.  По производительности биофильтры подразделяются на капельные и высоконагруженные. По способу поступления воздуха в загрузку различают биофильтры с естественной и принудительной подачей воздуха (рис. 4.9, а). Биофильтры с естественной подачей воздуха рекомендуются для сооружений производительностью до 1000 м3/сут. Сущность процессов, протекающих в биофильтре, такова. На поверхности зерен загрузки фильтра (шлак, керамзит и т.д.) сорбируются нерастворенные и колло- идные загрязнения, образуя биологическую пленку, засе- ленную микроорганизмами. Попадая на эту пленку, растворенные загрязнения сточных вод окисляются микроорганизмами. Отмер- шая пленка смывается сточной жидкостью и выносится из тела био- фильтра. Для биологической очистки больших количеств сточных вод наиболее часто применяют аэротенки раз- личных видов (рис. 4.9, б). Аэротенки выполняют в виде длинных железобетонных резервуаров глубиной 3 – 6 м и шириной 6 – 10 м. Сточная жидкость после осветления в первичных отстойниках 1 поступает в аэротенк 2 и смешивается с циркулирующим активным илом 5. Смесь сточной жидкости и активного ила по всей длине аэротенка продувается воздухом 7, поступающим из компрессорной станции. Аэробы, населяющие активный ил, сорбируют (выделяют) на своей поверхности органические вещества из сточной жидкости и в присутствии кислорода окисляют их. Из аэротенка смесь сточной жидкости с активным илом направляется во вторичный отстойник 3, где ил оседает. В результате роста микроорганизмов масса ила в аэротенках непрерывно возрастает. Поэтому насосная станция 4 перекачивает избыточный активный ил 6 из вторичного отстойника 3 в илоуплотнители, а циркулирующий активный ил 5 опять в аэротенк. Окислительная мощность аэротенков составляет 0,5 – 1,5 кг/сут на 1 м3 полезного объема сооружения и зависит от многих факторов: физико-химической характеристики загрязняющих веществ и их концентрации, дозы активного ила и способа его подачи, количества подаваемого воздуха и способа его диспергирования, степени очистки и т.д. Одной из разновидностей аэротенков являются окситенки. Работа окситенков основана на тех же исходных положениях процесса биологической очистки сточных вод, что и работа аэротенков (рис. 4.9, в). Основная особенность окситенков – большая интенсивность процесса биохимического окисления, чем в обычных аэротенках, за счет замены подаваемого воздуха техническим кислородом и повышения концентрации активного ила. Очищенная вода и активный ил разделяются в открытом резервуаре – илоотделителе, куда поступает иловая смесь. Выделенный активный ил возвращается в камеру реакции; избыточное его количество направляется на дальнейшую обработку. Дезинфекция (обеззараживание) сточных вод, прошедших биологическую очистку перед ее спуском в водоем, обязательна, несмотря на то, что большая часть патогенных (болезнетворных) микроорганизмов погибает в биофильтрах и аэротенках. Ввиду сложности определения содержания патогенных микробов в сточной воде, прошедшей биологическую очистку, применяют метод оценки их обеззараживания по титру кишечной палочки. Обеззараживание сточных вод может осуществляться различными способами: озонированием, ультрафиолетовыми лучами, электролизом, хлорированием и др. После озонирования количество бактерий в сточной воде уменьшается на 99,8%, но применение этого метода является достаточно дорогим и сложным. Использование облучения очищенных стоков ультрафиолетовыми лучами эффективно только при небольшом содержании в воде взвешенных веществ. Простым, достаточно дешевым и надежным методом дезинфекции сточных вод является электролиз, который может осуществляться без применения хлорсодержащих веществ, что исключает перевозку реагентов, устройство хранилищ, принятие мер по предотвращению утечки токсичного газа и т. д. Однако наиболее применяемым методом для обеззараживания очищенных сточных вод остается хлорирование, т.е. введение в сточную воду определенного количества жидкого хлора, хлорной извести или гипохлорита натрия. Дезинфекция малых количеств сточной жидкости (1000 м3/сут) осуществляется хлорной известью, а больших масс воды жидким хлором. Сточную жидкость подвергают обеззараживанию после прохождения ею вторичного отстойника. Сооружения для дезинфекции сточных вод включают: хлораторную, смеситель и контактные резервуары. В хлораторной устанавливают оборудование для приготовления жидкого раствора хлорного газа или хлорной извести. Смеситель служит для смешения хлорного раствора со сточной жидкостью. Контакт хлора со сточной жидкостью осуществляется в течение 30 мин в контактных резервуарах, которые устраиваются по типувертикальных или горизонтальных отстойников. После дезинфекции сточная жидкость может быть спущена в водоем. Установка для дезинфекции сточных вод хлорной известью обычно состоит из затворных баков (одного или двух), двух растворных (рабочих) баков и одного дозировочного бачка. В затворном баке происходит затворение хлорной извести, в результате чего получают раствор концентрацией 10 – 15% (по активному хлору). Этот раствор поступает в один из растворных баков, где дополнительно перемешивается с водой до получения раствора с концентрацией не более 2,5% (по активному хлору). Воду для приготовления раствора получают из водопровода или местного источника водоснабжения, или используют очищенную воду, взятую после контактного резервуара. Из растворных баков сточная вода поступает в дозирующийбачок, а затем в смеситель. Жидкий хлор вводят в сточную жидкость непосредственно или при помощи хлоратора. Последний способ получил более широкоеприменение. Для дезинфекции сточных вод применяют хлораторы непрерывного действия. Лучшими из них являются вакуумные, в которых дозируемый газ находится под разрежением, что предотвращает его проникновение в помещение. Хлораторы (рабочие и резервные) располагаются в хлораторной. Из хлоратора хлорная вода по полиэтиленовым трубам поступает в смеситель со сточной водой. На крупных очистных станциях устанавливают вакуумные хлораторы производительностью 20 – 50 кг/ч с автоматизированным дозированием хлора. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
