Міністерство освіти та науки України
Харківський національний автомобільно-дорожній університет
Кафедра екології
Курсовий проект
з дисципліни
„Природоохоронні споруди”
Виконала:
ст.гр. ДЕК – 51
Михайлик В.М.
Перевірив:
доц. Прокопенко Н.В.
Харків 2008
Зміст
Вступ
Аналіз природно–кліматичних, грунтових і гідрологічних умов Чернівецької області
1.1 Стічні промислові води
1.2. Проектування споруджень для очищення поверхневих і виробничих стічних вод
1.3. Проектування акумулюючої ємності для очищення поверхневого стоку
1.4. Розрахунок проточних горизонтальних ставків – відстійників
1.5. Розрахунок споруджень закритого типу
1.6. Гідравлічний розрахунок грат
1.7. Розрахунок біофільтрів
1.8. Дезинфекція стічних вод, випуск очищених стічних вод у водойму
Перелік посилань
Додатки
Вступ
Основна причина забруднення водних об'єктів відбувається внаслідок потрапляння в них поверхневих стічних вод з території населених пунктів і виробничих підприємств.
Скидання будь-яких стічних вод у водні об'єкти може здійснюватися тільки з дозволу органів охорони навколишнього природного середовища за узгодженням зі службою санітарного нагляду. У залежності від розташування підприємства стічні води можуть скидатися або в існуючу в даному районі каналізаційну мережу, або в розташовані поруч водні об'єкти.
У залежності від ступеня забруднення стоку, він може скидатися в каналізаційну мережу чи у водойму без попереднього очищення або ж спочатку потрібно провести його очищення від забруднюючих домішок, а потім здійснити скидання в зазначені об'єкти.
Поверхневі стоки (дощові) і стоки виробничих підприємств дорожнього будівництва містять у своєму складі, в основному, домішки завислих речовин (піщані і глинисті частки). У незначних кількостях містяться органічні домішки: бензин, солярова олія, мазут, залишки рослинних і тваринних організмів. Сучасні спорудження для очищення стічних вод, що відповідають вимогам СНіП 2.04.03-89 та СН 496-77 "Тимчасова інструкція з проектування споруджень для очистки поверхневих вод" дуже дорогі, їхня робота вимагає постійних витрат енергії, обслуговуючого персоналу.
В очисних спорудах використовуються механічні, фізико-хімічні, електрохімічні, біологічні або комплексні методи. Для очищення зливових дорожніх стоків, що не містять у значній кількості розчинів хімічних речовин, застосовують звичайно механічні методи, що включають відстоювання і фільтрування. Як правило, їх досить для первинного очищення, що забезпечує санітарні показники для виробничих стоків, що підлягають подальшому більш тонкому очищенню або допускаються до скидання в багатоводні водотоки або каналізацію.
Для зменшення виносу забруднюючих речовин з поверхневим стоком на промислових підприємствах рекомендується здійснювати наступні заходи:
1. Регулярне прибирання території підприємства.
2. Використання поверхневого стоку в системі промислового водопостачання (для технологічних і інших цілей).
3. Проведення своєчасного ремонту дорожніх покрить.
4. Огородження зон озеленення бордюрами, що виключають змив ґрунту під час зливових дощів на дорожнє покриття.
5. Підвищення ефективності роботи пило- і газоочисних установок.
6. Підвищення технічного рівня технологічного устаткування, що виключає витік горючо-змазувальних матеріалів при його роботі.
7. Упорядкування складування та транспортування сипучих і рідких матеріалів та інше.
1.
Аналіз природно–кліматичних, грунтових і гідрологічних умов Кіровоградської області
Площа Кіровоградської області складає - 8.1 тис. км2
, 1.3% території держави і заснована 1940р. Ділиться на 11 районів, має 11 міст, 8 селищ міського типу і 398 сел. Населення 914,6 тис. чол. (1.9% населення держави), із якого міське складає 372,7тис. чол.(41% населення області).
Клімат Кіровоградської області помірно континентальний, м’який, вологий. Зима в горах тривала та більш сніжна. Середня температура січня на рівнині – 5°, в предгір’ї - 6°, в горах - 8°С). Літо вологе та прохолодне, середня температура липня на рівнині +18°, в предгір’ї +17°С, в горах +15°С. Середньорічна кількість опадів, яка приходиться більш на теплий період збільшуються від 500 – 600 мм на рівнині, до 700 мм в предгір’ї та до 800–1200 мм у горах.
Поверхня області по своєму характеру ділиться на північну, рівнину, центральну, передгірну та з півдня на захід, горну частини. Долина Дніпра, який розсипається на рукава, спустившись з гір Прут і гірничий Черемош створюють широку гаму фантастичної краси пейзажів.
Пишноту і невисокі, отчого більш ліричні Покутсько–Буковинські Карпати, в яких густі ліси з струнких ялинок живописні по сусідству з луками і старанно вписаними в нерівності поверхні сільськогосподарськими угіддями.
1.1 Стічні промислові води
Усі спорудження по відводу поверхневого стоку і його очищенню розраховуються на поверхневий стік. Для розрахунку цих споруджень необхідно, насамперед, вміти визначити обсяг поверхневого стоку, для чого треба знати кількість атмосферних опадів, що випадають, площу території підприємства, на якій формується стік, і коефіцієнт стоку.
Кількість опадів, що випадають, характеризується шаром води, що утворився б від дощу на горизонтальній водонепроникній поверхні при відсутності стоку протягом однієї хвилини. Однак при випаданні дощу частина води стікає у понижені місця, частина води встигає випаруватися, значна частина води всмоктується в землю, затримується травою та інше. Взаємозв'язок між обсягом води, що випала з дощем, і обсягом стоку, що утворився, характеризується коефіцієнтом стоку Кст
.
, (1.1)
де gc
– інтенсивність стоку, л/с з 1 га;
g
0
– інтенсивність дощу, що випав, л/с на 1 га.
Відповідно до нормативів для розрахунку очисних споруд приймають інтенсивність стоку gc
= 4,5 л/с з 1 га при розрахунковій тривалості дощу 20 хв.
Витрата дощового стоку, що утвориться під час дощу на території підприємства, визначається за наступною формулою:
=л/с (1.2)
де F
– площа території підприємства, га.
Крім того, акумулюючі ємності можуть застосуються як самостійні очисні споруди для очищення поверхневого стоку.
Поверхневі стоки (дощові) і стоки виробничих підприємств дорожнього будівництва містять у своєму складі, в основному, домішки завислих речовин (піщані, глинисті частки). У незначних кількостях можуть міститися органічні домішки: бензин, солярова олія, мазут, залишки рослинних і тваринних організмів. З урахуванням такого характеру забруднень при необхідності попереднього очищення стоків перед скиданням у водойму чи каналізацію передбачається, насамперед, очищення їх від завислих речовин.
Органічні речовини рослинного і тваринного походження, потрапляючи зі стоками у водойму, окислюються, що призводить до зниження вмісту у воді водойми розчиненого кисню. Процес окислювання органічних домішок можна представити наступним чином:
CA
HB
OC
+ O2
→ CO2
+ H2
O + Q ,
де перший член – органічна речовина, що окислюється, останній – теплота реакції окислювання. Завдяки протіканню таких процесів і відбувається процес самоочищення водойм.
Кількість домішок у воді, що поглинають кисень, визначається показником БСК (біологічна споживання кисні), що вимірюється у мг О2
на літр води. У залежності від часу, за який визначається БСК, розрізняють БСК5
(п'ятиденна потреба), БСК20
(двадцятиденна) і БСКповн
(окислювання закінчується цілком). Процес окислювання (мінералізації) органічних домішок у воді продовжується 25 доби. Відповідно до нормативних вимог БСКповн
не повинна перевищувати 3...6 мг/л.
Для зменшення виносу забруднюючих речовин з поверхневим стоком на промислових підприємствах рекомендується здійснювати наступні заходи:
1. Регулярне прибирання території підприємства.
2. Використання поверхневого стоку в системі промислового водопостачання (для технологічних і інших цілей).
3. Проведення своєчасного ремонту дорожніх покрить.
4. Огородження зон озеленення бордюрами, що виключають змив ґрунту під час зливових дощів на дорожнє покриття.
5. Підвищення ефективності роботи пило- і газоочисних установок.
6. Підвищення технічного рівня технологічного устаткування, що виключає витік паливно-мастильних матеріалів при його роботі.
7. Упорядкування складування та транспортування сипучих і рідких матеріалів та інше.
При завданні параметрів поверхневого стоку з площадки промислового підприємства проектувальники найчастіше використовують нормативи, що приведені у таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 – Приблизний вміст забруднюючих речовин у поверхневому стоці
| Вид площадки | Завислі речовини, мг/л | Ефіророзчинні речовини, мг/л | Сміття, що плаває, м3
/1000га |
||||||
| Вода | |||||||||
| Дощові | Поталі | Мийні | Дощові | Поталі | Мийні | Дощові | Поталі | Мийні | |
| Промислові майданчики | 2000 | 4500 | 2000 | 250 | 70 | 150 | 0,2 | 0,3 | 0,2 |
| Житлові майданчики | 250 | 3500 | 200 | 35 | 40 | 75 | - | - | - |
Для розрахунку кількості нафтопродуктів у поверхневому стоці потрібно вводити коефіцієнт К = 0,4 до даних по вмісту ефіророзчинних речовин.
1.2 Проектування споруджень для очищення поверхневих і виробничих стічних вод
У залежності від інтенсивності дощу, що випадає, обсяг поверхневого стоку визначається по усереднених залежностях, у яких враховані і географічна зона розташування очисного спорудження, і характер поверхні, на якій утвориться стік. При цьому розглядаються два можливих варіанти очищення поверхневого стоку.
1. Розрахункова тривалість дощу t
визначається за формулою:
, хв., (2.1)
хв.
де tконц
– час поверхневої концентрації дощового стоку (у населених пунктах не менш 10 хв., при наявності закритих дощових мереж – 5 хв);
l
тр
– довжина лотків, по яких стікає вода (приймається зазвичай 200...500 м);
Vтр
– швидкість руху води по лотках при їх повному наповненні (V
тр
= 0,7...1,0 м/с); К1
– коефіцієнт, що враховує збільшення часу протікання при зменшенні витрати води, що направляється на очищення в залежності від величини g20
.
Таблиця 2.1 – Залежність коефіцієнту К1
від інтенсивності дощу
| g20
|
20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 120 | 150 |
| К1
|
1 | 1,22 | 1,37 | 1,53 | 1,62 | 1,72 | 1,89 | 1,98 | 2,06 | 2,28 | 2,49 |
Другий варіант
, при якому очищенню піддається весь обсяг стоку.
2. Знаходимо розрахункову витрату дощових вод (Q
оч
), що направляються на очищення за формулою :
, л/с, (2.2)
де gc
– розрахункова інтенсивність дощових опадів;
n– параметр, що залежить від географічного розташування об’єкту (0,7);
F
– площа водозбірної території, га;
φ – середній коефіцієнт стоку дощових вод для майданчиків промислових підприємств (0,3 – 0,5);
t – розрахункова тривалість дощу;
τ – параметр, який залежить від географічного параметру С, що характеризує ймовірну інтенсивність дощу(0,2);
Роч
– період однократного перевищення інтенсивності дощу(0,05 – 0,1)
Знаходимо розрахункову витрату дощових вод (Q
оч
):
л/с
1.3 Проектування акумулюючої ємності для очистки поверхневого стоку
1. Знаходимо робочий об’єм акумулюючої ємності за формулою:
, м3
= 0,01*30000*0,5 = 150 (м3
). (3.1)
де hg
– максимальний шар опадів за час дощу у мм, стік від якого акумулюється цілком (для промислових підприємств першої групи приймається в межах 10...15 мм);
Ψ
q
– коефіцієнт стоку дощових вод (для проммайданчиків Ψ
q
≈0,3 -0,5).
Wсек
приймаємо від 40 до 60 м3
.
2. Знаходимо кількість секцій:
= (шт). (3.2)
Тривалість відстоювання поверхневого стоку – не менше 1 доби. Ефект освітлення при цьому складає 80%.
3. Визначаємо кількість осаду Woc
, що затримується в акумулюючій ємності протягом року, за формулою (3.1):
, (3.3)
, (м3
).
де S
– коефіцієнт, що враховує частину річного обсягу дощових вод, що направляються на очищення. При g20
= 0,90 л/с га S
=0,68 (Україна);
hg
– шар опадів, що випали, у мм, за теплий період року (387 мм);
Сср
– середній вміст завислих речовин у поверхневому стоці, що надходить на очищення, г/л;
Э
– ефект видалення завислих речовин з дощових вод у акумулюючій ємності, %;
γ
– середня концентрація твердої фази в ущільненому осаді, кг/м3
(200 ≈ кг/м3
).
При тривалості відстоювання стоку в акумулюючій ємності протягом 1...2 доби ефект зниження змісту завислих речовин дорівнює 80-90 %, що цілком достатньо для скидання освітленої води в водойму або для використання її в системі замкнутого водопостачання (для технічних цілей). Залишковий вміст завислих речовин у вистояній воді може бути прийнятий в межах 50-200 мг/л, органічних домішок БСК – 20...30 мг/л , нафтопродуктів – 0,5...5 мг/л.
При необхідності більш тонкого очищення освітлена в акумулюючій ємності вода фільтрується через найпростіші фільтри (поліуретанові, зі спіненого полістиролу) у виді крихти (чи гранул) розміром 1...2 см (2..5 мм) з товщиною шару фільтра 1...2 м. Швидкість фільтрування при цьому 20-30 м/год , ефект освітлення 90-95 %.
Після відстоювання в акумулюючій ємності освітлена вода може скидатися у водойми (через спеціальні зливні пристрої або за допомогою насосів). Осівші на дні завислі речовини видаляються або вручну, або за допомогою спеціальних пристроїв (насосами для перекачування шламів а інше). Для полегшення видалення осаду днище кожної секції влаштовується під ухилом до приямку, розташованому в центрі секції (і
≥ 0,05), а ухил стінок приямку і ≥ 45о
.
Для зневоднення вилученого осаду його варто витримувати на майданчика - ущільнювачах, обгороджених земляними валами висотою до 1 м. Навантаження на 1 м2
майданчика може доходити до 3 м3
зневодненого осаду на рік. Майданчики поділяють на корти з пристроями для відводу освітленої води. Можна складувати вилучений з акумулюючої ємності осад у спеціальних ставках-мулонакопичувачах, що влаштовуються в природних западинах, випрацюваних кар'єрах.
Висоту зони відстоювання в ємності варто приймати в межах 1,5...4 м, висоту вільної зони над рівнем води – 0,3...0,5 м, висоту нейтральної зони над рівнем осаду – 0,4...0,5 м (рисунок 3.1).
Акумулюючі ємності проектуються прямокутними в плані і розділеними на секції. Корисний обсяг однієї секції слід розраховувати на прийом стоку від шару опадів 2,5...5 мм. Частина стоку, що не вмістилась в акумулюючій ємності (при сильних дощах) може прямо скидатися у водойму. Він мало забруднений, оскільки основний обсяг завислих речовин знаходиться в початковому обсязі стоку, що потрапив у акумулюючу ємність.
Варто передбачити в кожній секції пристрій для періодичного видалення нафтопродуктів, якщо вони містяться в стоці (дивись конструкцію споруджень закритого типу).
4. Визначаємо довжину секції lc
:
, м. (3.4)
Висота вільної зони над рівнем води приймаємо в межах 0,3 – 0,5 м. Висоту нейтральної зони над осадом приймаємо 0,4 - 0,5 м.
5. Визначаємо товщину шару осаду:
м. (3.5)
6. Знаходимо повну глибину кожної секції:
Нс
= hcв
.
+ hc
+ hн.з
. + hсл.ос
. = 0,042 + 2 + 0,4 + 0,4 = 2,842 м. (3.6)
1.4 Розрахунок проточних горизонтальних ставків-відстійників
Горизонтальні ставки-відстійники (рисунок 4.1) призначені для очищення стічних вод від завислих речовин за рахунок їхнього осадження при малій швидкості протікання води через перетин ставка-відстійника. Для збільшення продуктивності він може складатися з декількох ізольованих секцій.
Рисунок 4.1 – Схема горизонтального
1 – колектор дощової каналізації; 2 – розподільна камера; 3 – підходящій трубопровід; 4 – відсік для збирання масло- та нафтопродуктів; 5 – секція відстійника; 6 – сміттєуловлюючі ґрати; 7 – напівзаглиблені щіти; 8 – приймач масло- та нафтопродуктів; 9 – ємність для відстоювання масло- та нафтопродуктів; 10 – водозабірний колодязь; 11 – водоскид; 12 – камера скидання очищеної води.
При розрахунку ставка-відстійника визначаються розміри спорудження та об’єм затриманих забруднень. При цьому в залежності від прийнятого розрахункового часу відстоювання в цих спорудженнях (що пов'язано зі швидкістю протікання води) можна домогтися різного ступеня очищення стічних вод (таблиця 4.1).
Таблиця 4.1 – Залежність ступеня очищення води від часу відстоювання
| Вид забруднення | Ступінь очищення води (%) від первісного рівня при часі відстоювання , год. | ||||
| 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | |
| Завислі речовини | 80 | 85 | 90 | 95 | 95 |
| Нафтопродукти | 80 | 80 | 90 | 90 | 90 |
| Сміття, що плаває | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Біологічне споживання кисню (БСК) зменшується через 90 хв. відстоювання на 50-75 %.
Горизонтальні ставки-відстійники можуть складатися з декількох секцій.
1. Визначаємо сумарну площу горизонтальних відстійників у плані:
, , м2
, (4.1)
де Qоч
– розрахункова витрата стічних вод, що надходять на очищення, м3
/год;
Uo
– швидкість випадання суспензій, затримуваних відстійником, мм/с;
– коефіцієнт, що враховує вплив вертикальної складової швидкості осадження часток;
=, (4.2)
де Vcp
– середня швидкість руху води в ставку-відстійнику, що складає 3...7 мм/с.
Швидкість випадання в осад завислих речовин зі стічних вод при висоті зони осадження у відстійнику 2...3,5 м приймається в залежності від необхідної ефективності освітлювання Э
.
При:
Э
= 50% Uo
= 0,4 мм/с
Э
= 75% Uo
= 0,15 мм/с
Э
= 85% Uo
= 0,05 мм/с
2. Визначаємо довжину відстійника Lo
за формулою:
м, (4.3)
де Но
– висота зони осадження (2...3,5 м).
3. Знаходимо загальну ширину всіх секцій відстійника В
за формулою:
м. (4.4)
Обсяг і глибина осадової частини відстійника, відповідно Wo
та ho
, визначається за сумарним обсягом твердого осаду Wo
, за формулою (4.6). При цьому кількість опадів (дощових) у середній частині України 300 мм. З них очищенню підлягає 75 %, тобто ≈ 200мм. Виходячи з цього, обсяг вод, що очищають, з 1 га протягом року ≈ 2000 м3
,
4. Визначаємо обсяг твердого стоку за рік:
м3
, (4.5)
1.5. Розрахунок споруджень закритого типу
Спорудження закритого типу призначені для очищення стічних вод від завислих речовин, нафтопродуктів. Ефективність очищення є досить високою за рахунок пропуску забрудненої води через фільтри на завершальній стадії очищення (рисунок 5.1). Осадження основної завислих речовин часток відбувається на першій стадії очищення при повільному протіканні води через перетин спорудження.
Рисунок 5.1 – Схема очисних споруд закритого типу
1 - відстійник; 2 - мазутозбірний лоток; 3 - контейнер для мазуту; 4 - фільтри; 5- насос "Гном 25/20"; 6 - пристрій скребкове для підгону мазуту; 7-водовідбійна стінка; 8 - розподільна труба ( лоток); 9 - труба, що підводить;
10 - відвідна труба.
Споруди закритого типу можуть застосовуватися при очищенні невеликих обсягів стічних вод. Проте, збільшуючи кількість секцій, з яких складаються ці спорудження, можна збільшувати і їхню продуктивність, тим самим розширюючи можливості їхнього застосування.
Розрахунки споруд закритого типу проводяться так само, як і ставків-відстійників. Відмінність тільки в чисельних значеннях окремих параметрів, що входять у розрахункові формули. Ці відмінності наступні:
- ширина секції підземного (закритого) спорудження приймається не більш 4 м;
- значення коефіцієнта ,що враховує турбулентність і отруйність потоку, для закритих споруд з фільтрами доочищення приймається рівним 1,2;
- значення швидкості підйому часток нафтопродуктів Umіn
= 0,71...1,02 мм/с, що відповідає розміру часток 100...120 мкм.
Подача стічних вод у ставки-відстійники здійснюється, як правило, прямо, без яких-небудь накопичувальних (акумулюючих) ємностей. При подачі поверхневого стоку в закриті очисні споруди при малому обсязі цих споруд і великій водозбірній площі часто влаштовують резервуар, що акумулює, у якому накопичується основний обсяг забрудненого стоку, що утворився в початковий період дощу. Ця частина стоку і подається поступово на очищення. Інша, наступна частина дощового потоку, що не містить значної кількості забруднюючих домішок, скидається без очищення у водойму. Розміри акумулюючої ємності розраховуються з урахуванням вміщення дощового стоку протягом перших 20 хв. (найбільш забруднений стік) при інтенсивності дощу 4,5 л/с на 1 га.
Ефективність очищення стоку в спорудах закритого типу доходить до 90 %.
Проведемо розрахунок параметрів споруди закритого типу:
Тривалість відстоювання Т=1 год., швидкість руху води в проточній частині V
= 0,003 м/с, розрахункова витрата стічних вод Qоч
= 59,087 м3
/с.
1. Визначається корисний обсяг зони відстоювання
, м3
. (5.1)
2. Визначається площа живого перетину проточної частини:
, м2
. (5.2)
3. Для проточної частини споруди
,м. (5.3)
4. Визначаємо розрахункову глибину проточної частини
, м. (5.4)
5. Загальна довжина проточної і заспокійливої частини
, м.
де Ку
- коефіцієнт ( Ку
= 1,1…1,2).
6. Перевіряється загальна довжина за умовою підняття на поверхню нафтових часток
, м.
Умова витримується 12,965,07
1.6
Гідравлічний розрахунок грат
Для затримки зі стічних вод (СВ) плаваючих та великих завислих речовин застосовуються сита і ґрати. Ґрати за своєю конструкцією бувають двох типів: нерухомі і рухомі. У поздовжньому розрізі ґрати мають форму прямої, нахиленої під кутом α
до обрію. Кут нахилу ґрат приймається від 60 до 80о
. З гідравлічної точки зору, тобто зменшення втрат напору при проходженні стічних вод рідини крізь ґрати, найкращими є стрижні круглого чи прямокутного перетину. Товщина стрижнів звичайно береться в межах від 10 до 15 мм.
По відстані між стрижнями ґрати поділяють на грубі і тонкі. Відстань між стрижнями грубих ґрат приймається в межах від 50 до 100 мм. У тонких ґратах ця відстань звичайно не перевищує 20-25 мм.
Швидкість у каналі при найбільшій витраті визначається за формулою:
, м/с, (6.1)
де В
– ширина кожної з камер ґрат, м;
К
– коефіцієнт нерівномірності витрати стічних вод.
Кількість стрижнів ґрат визначається за формулою:
, шт., (6.2)
де Вр
– ширина ґрати, м;
δ
– товщина стрижнів, мм.
Швидкість руху води в гратах визначається за формулою:
м/с (6.3)
Розрахунок.
1. Визначаємо швидкість у каналі при найбільшій витраті за формулою (6.1):
, (м/с),
2. Знаходимо кількість стрижнів ґрат за формулою (6.2):
(шт).
3.Визначаємо розрахункову швидкість води у межах ґрат за формулою (6.3):
, (м/с).
1.
7 Розрахунок біофільтрів
Для звільнення стічних вод (СВ) від мілкодисперсних завислих речовин, а також біологічних забруднювачів використовують різноманітні засоби очистки та відповідні цим засобам пристрої, що називаються фільтрами.
Процес очистки поділяється на дві стадії:
- перша стадія – адсорбція зі СВ тонко дисперсних завислих речовин;
- друга стадія – адсорбція розчинених домішок органічних речовин та руйнування адсорбованих речовин всередині клітини мікроорганізмів при протіканні в них біохімічних реакцій окислювання або відновлення.
На Україні та країнах СНД застосовують біофільтри безперервної дії, які за їх продуктивністю (на 1 м3
завантажувального матеріалу) та конструкцією підрозділяються на краплинні, високонавантажуємі, баштові та пластмасові.
Краплинний біофільтр може бути як з водонепроникними, так і з водопроникними стінками.
Зрошення поверхні краплинного біофільтру виконується рівномірно з невеликими проміжками, при цьому вода подається у вигляді краплин або струменів. Обмін повітря у біофільтрі відбувається шляхом природної її вентиляції через відкриту поверхню біофільтру та дренаж.
Краплинні фільтри рекомендується застосовувати при кількості СВ не більше 1000 м3
/добу. Вони призначаються для повної (БСК20
= 10...15) біологічної очистки СВ.
Краплинні біофільтри працюють за наступною схемою. СВ, освітлена у первинних відстійниках, вільно або під напором поступає у розподільні пристрої, з яких періодично напускається на поверхню фільтру. Вода, що пройшла через товщу фільтру, потрапляє у дренажну систему і далі по суцільному водонепроникному днищу стікає до відвідних лотків, що розташовані за межами біофільтрів. Потім вода поступає на вторинні відстійники, які призначені для затримання виносимої плівки та відділення її від очищених СВ.
Ефект очистки нормально працюючих біофільтрів подібного типу дуже високий та може досягати по БСК5
– 90% та більше.
Допустима концентрація суміші визначається за формулою:
, мг/л (7.1)
L1
– БСК для очищеної води дорівнює 20;
К – коефіцієнт, який залежить від висоти біофільтра та середньої річної температури стічних вод (приймаємо 7,5);
мг/л
Коефіцієнт рециркуляції визначаємо за формулою:
(7.2)
де приймаємо L0
=200; Lсм
=150; L1
=20
Визначаємо коефіцієнт рециркуляції:
Визначаємо площу біофільтра по формулі:
, м3
(7.3)
Q – середньодобовий об’єм стічних вод, м3
/доб;
N – допустима загрузка на 1 м2
площі біофільтра за добу, яка залеже від температури повітря, тобто ми приймаємо 2300.
м3
Загальний об’єм фільтруючого середовища визначаємо за формулою:
, м3
(7.4)
(м3
)
Зазвичай високонагружаємі біофільтри виготовляють зі зборного залізабетону діаметром 2 м. Тоді кількість біофільтрів визначається за формулою:
, (7.5)
де W1
- об’єм одного біофільтру
W1
(7.6)
(шт.)
Гідравлічну нагрузку на поверхню біофільтру визначаємо за формулою:
, м3
/м2
сут (7.7)
м3
/м2
сут
Значення q повинні знаходиться в межах 10 – 30 м3
/м2
сут, тобто розрахований нами біофільтр не перевантажен і працює в нормальному режимі.
1.8 Дезінфекція стічних вод, випуск очищених стічних вод у водойму
Дезінфекція стічних вод може проводитися різними засобами, але найбільше поширення одержало хлорування, тобто введення в стічну воду визначеної кількості рідкого хлору, хлорного вапна або гіпохлориду натрію.
Сутність знезаражуючої дії хлору полягає в окислюванні та інактивації ферментів, що входять до складу протоплазми клітин, бактерій, у результаті чого останні гинуть.
Кількість активного хлору, що вводиться при дезінфекції на одиницю об'єму стічних вод, називають дозою хлору, що виражається в мг/л чи г/м3
.
Взаємодія газоподібного хлору є оборотним процесом і протікає за наступним рівнянням:
Cl2
+H2
O = HCl + HOCl
з виділенням соляної HCl та хлоруватої HOCl кислот.
Хлорувата кислота частково іонізована. Іонізація її збільшується з підвищенням рН середовища.
Так наприклад, при рН=7 хлорувата кислота іонізована на 20%. Наявність у воді хлоруватої кислоти НОСl і особливо гіпохлоритіонної ООl створює при відомих їхніх концентраціях такі окисні умови, у яких мікроби гинуть. Хлорувата кислота нестійка і легко розпадається, утворюючи соляну кислоту і виділяючи атом кисню:
НОСl → НСl +O
Кисень цей і окислює бактерії.
Крім того, при хлоруванні стічної води власне хлор безпосередньо діє на бактеріальну клітину і з'єднуючись з речовинами, що входять в її протоплазму, викликає загибель бактерій.
Якщо замість газоподібного хлору робити дезінфекцію хлорним вапном, то в результаті взаємодії його з водою утворяться хлористий кальцій, хлорувата кислота і вапно:
2СаСl2
O +H2
O → Ca(OH)2
+2HOCl +CaCl2
Контроль за хлоруванням стічної рідини здійснюється перевіркою фактичної кількості витрачених реагентів по вазі і, визначенням залишкового хлору в рідині після контакту її з хлором.
Для попередніх підрахунків у проектах дози хору необхідно приймати:
- для відстояної стічної води 30 г/м3
;
- для не цілком очищеної стічної води 15 г/м3
;
- для цілком очищеної стічної води (у метантенках) 5-10 г/м3
.
Дезінфекція великих мас води, як правило, здійснюється рідким хлором; при малих кількостях стічних вод (до 1000 м3
/добу) застосовується хлорне вапно.
Обладнання для дезінфекції стічної води складається з хлораторної, змішувача і контактних резервуарів.
Продуктивність хлораторної установки обчислюють виходячи з максимальної витрати дезинфікуємої стічної води і Qmax
(м3
) і дози хлору.
Кількість активного хлору, необхідна для дезінфекції стічної води, визначають за формулою:
, г/год, (8.1)
де Qmax
– максимальна витрата води, м3
/год.
а
– доза активного хлору, г/м3
.
Ємність робочого бака для розчину хлорного вапна може бути визначена за формулою:
, м3
, (8.2)
де Q
– середня витрата стічних вод, м3
/добу;
а
– доза активного хлору, г/м3
, як правило, складає 9-10 г/м3
;
b
– концентрація розчину хлорного вапна;
n
– кількість розчинень хлорного вапна на добу, прийнята від 2 до 6, в залежності від продуктивності станції.
Хлорування стічних вод рідким хлором виробляється за допомогою хлораторів. Хлоратори бувають різних типів, потужностей і призначень.
Продуктивність хлорної установки повинна бути розрахована на наступні витрати води: середньогодинну Qср.година
.,
максимальну годинну Q
m
ах
(з урахуванням коефіцієнта нерівномірності) і мінімальну годинну Q
min
(складає 1,3% середньої добової), м3
.
Приклад розрахунку. Визначити продуктивність хлораторного обладнання для дезінфікування очищених у метантенку стічних вод. Витрата стічних вод складає: середня Qср.година
= 59,087 м3
/год; максимальна Q
m
ак
= 106,357 м3
/год; мінімальна Q
min
= 1,182 м3
/год.
Розв’язання.
Хлориста установка обладнується для роботи на рідкому хлорі.
Необхідні для дезінфекції води годинні кількості активного хлору при дозі, а
= 10 г/м3
, складають за формулою (8.1)
г/год
г/год
г/год
Корисний обсяг витратних баків при концентрації розчину b
= 2,5% та кількості розчинень на добу n
= 2 - 6 визначається за формулою (8.2).
, м3
.
За формулою визначається повний обсяг з урахуванням будівельної частини:
(8.3)
Для отримання будівельних розмірів робочого бака необхідно загальний повний обсяг помножити на коефіцієнт К
= 1,2.
м3
Перелік посилань
1. Львов В.А. і ін. довідник з охорони водних ресурсів. - Київ: Врожай, 1999. - 173 с.
2. Єлшин І.М. Будівельнику про охорону навколишнього природного середовища. - М.:Стройиздат, 1996. - 136 с.
3. Страментов А.Є., Бутягін В.А. Планування і благоустрій міст. - М.: Вид-во Мін. комун. хоз. РСФСР, 1982. - 508 с.
4. Лапицька М.П. та ін. Очищення стічних вод (приклади розрахунків). - Мінськ: Висш.шк., 2003. - 256 с.
5. ДСТУ 2.04.03-95. Каналізація. Зовнішні мережі і спорудження. – К.: Держбуд, 1996. - 72 с.
6. Норми технологічного проектування підприємств промисловості нерудних будівельних матеріалів. - К.:Держвидавництво, 1997. - 366 с.
7. Демура М.В. Проектування тонкошарових відстійників. - Київ: Будівельник, 1991. - 81 с.
8. Хрусталев М.И. і ін. Механічне очищення стічних вод за допомогою двумодульного тонкошарового відстійника// Будівельні матеріали - 1992. - №4. - с. 7-10.
9. Зимін М.А. і ін. До питання про освітлення промивних вод у тонкошарових відстійниках // Тр/ УкрдорНДІ. Вдосконалення технології переробки і застосування кам'яних матеріалів. - К.: 1997. - с. 95-102.