Министерство образования и науки Украины
Харьковская национальная академия городского хозяйства
Кафедра инженерной экологии городов
Курсовая работа
по теме: «Защита водного объекта от загрязнения промышленными сточными водами»
Выполнила:
студентка 6-го курса
группы ЭООС–1
Титаренко Н.В
Проверил:
Ищенко А.В.
Харьков - 2009
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Характеристика предприятия
1.1 Водоснабжение и требования к качеству воды
1.2 Канализация и характеристика сточных вод
2. Расчёт сброса сточных вод
2.1 Расход хозяйственно – бытовых и производственных сточных вод
2.2 Находим концентрацию загрязняющих веществ в смеси производственных и хозяйственно – бытовых сточных вод
2.3 Расчет кратности общего разбавления
2.4 Расчет начального разбавления
2.5 Расчет основного разбавления
2.6 Расчет концентрации ПДС вне черты населенного пункта
3. Схема очистки сточных вод на ЛОС
3.1 Выбор метода очистки сточных вод
4. Механическая очистка сточных вод
4.1 Расчёт усреднителя
4.2 Расчёт решётки
4.3 Расчёт песколовки
4.4 Расчет тонкослойного отстойника
5. Физико–химическая очистка сточных вод
5.1 Барботажная установка пенной флотации
6. Биологическая очистка сточных вод
6.1 Аэротенк – вытеснитель без регенераторов
6.2 Расчёт вторичного радиального отстойника
7. Физико–химическая очистка сточных вод
7.1 Ионообменная установка
8. Обеззарживание сточных вод
8.1. Расчет хлораторной установки
9. Обращение с осадками
9.1 Песковые площадки
9.2 Иловые площадки
9.3 Шламонакопитель
Сводная таблица
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Обеспечение необходимого санитарного состояния водоёмов является важнейшим условием охраны окружающей природной среды.
Производственные сточные воды, подлежащие совместному отведению и очистки с бытовыми сточными водами населенного пункта не должны
-нарушать работу сетей и сооружений;
-содержать вещества, которые способны засорять трубы канализационной сети или отлагаться на стенках труб;
-оказывать разрушающиеся действия на материал труб и элементы сооружений канализации;
-содержать горючие примеси и растворённые вещества, способные образовывать взрывоопасные и токсичные газы в канализационных сетях и сооружениях;
-содержать вредные вещества в концентрациях нарушающих работу очистных сооружений или препятствующих использованию их в системах водоснабжения или сбросу в водные объекты.
Производственные сточные воды, не отвечающие указанным требованиям, должны подвергаться предварительной очистки. Степень их предварительной очистки должна быть согласована с организациями проектирующими очистные сооружения населенного пункта или другого водопользователя.
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ФОСФОРИТНОЙ МУКИ МЕТОДОМ ФЛОТАЦИИ
Горнохимическое производство. К горнохимическому производству относится добыча и обогащение фосфорных руд, а также получение серы.
1.1 Водоснабжение и требования к качеству воды
На рудниках при открытом способе разработки месторождений для орошения горной массы отвалов и карьерных дорог используется техническая вода. При подземной разработке месторождений для пылеподавления в забое, в местах скреперования, дробления руды и в перегрузочных узлах используется свежая питьевая вода. На поверхности шахт и на промышленных площадках рудников вода расходуется на охлаждение компрессоров, в ремонтно-механических и бурозаправочных мастерских, на питание котельных, мытье автотранспорта, полив зеленых насаждений, а также питьевые и бытовые нужды.
На обогатительных фабриках используется как среда в операциях измельчения, классификации, обогащения (промывка, флотация, мокрая магнитная сепарация и д.р.). Вода расходуется также на приготовление растворов реагентов (собирателей, регуляторов среды, депрессоров, активаторов, коагуляторов и флокулянтов), на очистку газов в скрубберах, на охлаждение оборудования и гидроуборку цехов, а также на бытовые нужды.
Система водоснабжения – оборотная и прямоточная. Используются одноконтурные схемы оборотного водоснабжения и схемы с локальным циклом водооборота (более перспективные). Полному обороту воды на обогатительных фабриках препятствует главным образом большая жесткость стоков, образующихся при обезвоживании флотационных концентратов. Такая жесткость обусловлена применением коагулянтов (железный купорос, хлористый кальций, серная кислота и тд.).
1.2 Канализация и характеристика сточных вод
Водоотведение рудников ряда предприятий больше водопотребления, так как при разработке обводных слоев рудных месторождений водоотлив составляет значительную величину (иногда до 4 м3 на 1 т добытой руды). Карьерные воды загрязнены механическими примесями и нитратными соединениями, которые образуются при взрывных работах. Очистка карьерных вод осуществляется механическим отстаиванием и хлорированием.
Основным загрязнениями производственных стоков обогатительных фабрик являются взвешенные вещества, ионы водорастворимых компонентов руды, остаточные концентрации реагентов и продукты реакции последних с отдельными минералами. Для очистки производственных стоков обогатительных фабрик от взвешенных веществ используются хвостохранилища как основные гидротехнические очистные сооружения. Для очистки сложных по ионному составу стоков сгустителей и фильтратов применяется механо-химическая очистка с применением коагулянтов и флокулянтов (известь, железный купорос, полиакриламид), иногда целесообразно направлять эти стоки в хвостохранилища для улучшения отстаивания взвешенных веществ. Стоки сгустителей могут также очищаться совместно с бытовыми сточными водами на сооружениях биологической очистки.
Характеристика среднегодового количества выпускаемых в водоемы сточных вод на единицу измерения, м3
Таблица 1.
Наименование и способ производства |
Единица измерения |
Система водоснабжения |
Количество производственных сточных вод м3. | Количество бытовых сточных вод м3. |
| Производство фосфоритной муки | 1 т фосфорит-ной муки | Прямоточная и оборотная | 1,2 | 0,1 |
Характеристика сточных вод, выпускаемых в водоёмы при производстве фосфорной муки, приведена в таблице 2.
Характеристика сточных вод, выпускаемых в водоём
Таблица 2.
| Показатели | Единица измерения |
Сточные воды до очистки |
Сточные воды после очистки |
| Температура | оС | 20 | 20 |
| Взвешенные вещества | мг/л | 25000 | 15 |
| Эфирорастворимые | мг/л | 5 | 1 |
| рН | - | 6,5-8 | 6,5-8 |
| Сухой остаток | мг/л | 3500 | 2500 |
| Сl- | мг/л | 400 | 400 |
| SO42- | мг/л | 800 | 600 |
| ХПК | мгО/л | 500 | 130 |
| БПК5 | мгО2/л | 170 | 15 |
| Фосфор (в пересчете на Р2О5) | мг/л | 20 | 10 |
| Азот общий | мг/л | 25 | 5 |
2. РАСЧЕТ СБРОСА СТОЧНЫХ ВОД
Вариант 7.
Предприятие: Предприятие по производству фосфоритной муки
Производительность: 3 млн. т. фосмуки/год
Месторасположения: Сумская область
Задание: Составить и рассчитать схему очистных сооружений предприятия.
2.1 Расход хозяйственно- бытовых и производственных сточных вод
При необходимости учета сосредоточенных расходов сточных вод расчётные расходы стоков от предприятия определяют:
Qср.сут. , м3/сут
где: П–производительность 3000000 т. фосмуки/год,
qпр. – расход производственных сточных вод подлежащий очистке м3;
qх/б – расход хозяйственно-бытовых сточных вод м3 (колонка 11, 12.);
N – количество рабочих дней в году 250.
Qср.сут.= 20400 м3/сут=0,236 м3/с
1. Класс опасности предприятия –II.
- СЗЗ – 500 м
- предприятие располагается вне черты города.
2. Река Ивотка.
Таблица 3.
| Площадь водо сбора км2 | Период наблюдений | Зимний период | Период открытия русла | ||||||||
| наименьший за 30 сут. | наименьший за 1 сут | наименьший за 30 сут. | наименьший за 1 сут. | ||||||||
| Средний многолетний расход м3/с | наименьшая | Средний многолетний Расход м3/с |
наименьшая | Средний многолетний расход м3/с |
Наименьший расход м3/с | Средний многолетний расход м3/с |
Наименьший расход м3/с |
||||
| Расход м3/с | год | Расход м3/с | год | ||||||||
| 760 | 1950- 1980 |
0,68 | 0,004 | 1954 | 0,39 | н/б | 1954 | 0,32 | 0,031 | 0,23 | 0,016 |
Средние многолетние величины – показатели качества воды реки.
Таблица 4.
| Река | О2 | Биогенные компоненты, мг/дм3 |
Σі | Жесткость ммоль/дм3 |
Окисляемость мгО/дм3 |
Цветность | Взв. в-ва. мг/дм3 |
БПК5, мг/дм3 |
||||
| NH4¯ | NO3¯ | Рмин | Fеобщ | ПО | БО | |||||||
| Ивотка | 8,5 | 1,16 | 0,68 | 0,033 | 0,025 | 2559,3 | 29,8 | 6,1 | 25,9 | 25 | 5,6 | 3,88 |
Рассчитываем расход реки
Qр = QK =0,68·1,05=0,714 м3/с
К – переводной коэффициент (95% обеспеченности) табл. 2.18 стр 109=1,05;
2.2 Находим концентрацию загрязняющих веществ в смеси производственных и хозяйственно – бытовых сточных вод
, мг/м3
Ссм – концентрация смешанных сточных вод мг/м3.
Qпр – расход сточных вод от предприятия м3/сут.
Qх/б – расход хозяйственно-бытовых сточных вод от предприятия м3/сут.
Спр – концентрация сточной воды от предприятия мг/м3.
Сх/б – концентрация бытовых сточных вод предприятия мг/м3.
Qпр.=П∙qпр.=3600000
Qх/б.=П∙qпр.=1500000
Взвешенные вещества:
Свзв. в-ва=17691,18 мг/м3
Эфирорастворимые:
Сэфир-е=3,53 мг/м3
Минерализация:
Сминер.= 2711,54 мг/м3
Хлориды:
СCl=370,59 мг/м3
Сульфаты:
СSO42-.=594,12 мг/м3
ХПК:
СХПК.= 426,47 мгО/м3
БПКп:
СБПКп.= 238,82 мгО2/м3
Фосфор (в пересчете на Р2О5):
СФосфор.=15,04 мг/м3
Азот общий (в пересчете на N-NН4):
СN-NH4.=17,76 мг/м3
2.3 Расчёт кратности общего разбавления
Рассчитываем кратность разбавления для рассеивающего водовыпуска n по формуле:
N=n0+nн;
2.4 Расчёт начального разбавления
Для расчета нам понадобятся следующие данные:
hср=1м (глубина воды в реке);
bср=10м (ширина реки);
nш=0,05 (коэффициент шероховатости, сравнительно разработанное, нормально поросшие травой);
(коэффициент извилистости реки, русло прямоточное, широкое);
(коэффициент, учитывающий место и тип выпуска сточных вод);
L=500 м (расстояние от места выпуска до створа);
Qф=0,714м3/с;
Qст для расчетов принимаем как Qст х/б+ Qст пр. и переводим эту величину из м3/сут в м3/сек;
Qст=0,236 м3/с,
Vф=Vф=
Vст2м/с
Vст· Vф 4·0,0714=0,2856;
Max=2м/с Vст = 2м/с
Qр=0,0714 м3/с,
Vф=0,2856 м/с,
Выпуск сосредоточенный русловой.
Vст=0,0714·4=0,2856 м/с (Vст≥2 м/с, т.к. есть начальное разбавление), принимаем Vст=2 м/с
Рассчитываем диаметр оголовки:
d0=d0=0,4
Vст=
m=m=
ð=
ð== 14,62;
d=ð; d=>1;
(так как d>1, то f считаем по следующей формуле:
0,285345;
nн=ð2
nн=14,622 = 16,59
2.5 Расчет основного разбавления
R=h=1м (гидравлический радиус для широкого водотока);
;
Определяем коэффициент Шези по формуле:
√м/с
Рассчитаем коэффициент турбулентной диффузии (свойство основного потока) по формуле Караушева:
м/с
где: g=9,81;
vф - скорость водотока
ζ – коэффициент, который учитывает место и тип выпуска сточных вод (русловой) ζ=1,5;
φ – коэффициент, который учитывает извилистость реки (прямоточная φ=1);
L – расстояние от места выпуска до рассматриваемого створа.
Найдем коэффициент разбавления (он изменяется от 0 до 1):
Найдем кратность основного разбавления:
n0=n0=
Рассчитаем кратность общего разбавления:
nобщ=nн·nо; n=
2.6 Расчёт концентрации ПДС вне черты населённого пункта
Так как выпуск располагается вне черты населённого пункта, то нормы качества воды должны соответствовать рыбохозяйственной категории водопользования. Эти нормы должны соблюдаться в контрольном створе (ниже по течению 500м от места водовыпуска).
Необходимо оценить состояние водного объекта в соответствии с категорией водопользования, то есть определить наличие резерва ассимилирующей способности (способность водного объекта принимать дополнительную массу примесей без нарушения норм качества воды в контрольном створе).
В расчёте могут быть две ситуации: или эта способность есть, или её нет.
РАС – существует, если Сфi/ПДКi<1
Для веществ 1-2 класса опасности и единственные в своём ЛПВ.
Для веществ, которые принадлежат к одному ЛПВ должен выполнятся эффект суммации Σ Сi/ПДКi≤1.
Результаты расчета Сст заносим в таблицу 5. заполняем графы таблицы ПДК и ЛПВ используя рыб-хоз. или Санпин, определяем, существует ли РАС.
Рассчитываем Сф веществ по формуле:
Сф=0,7ПДК
Сводная таблица расчёта допустимого сброса в водный объект
Таблица 5.
| Состав | Ед.изм | Сф | Сст | ПДК | ЛПВ | СПДС | РАС |
| Взвешенные в-ва | мг/м3 | 5,6 | 17691,18 | Сф+0,75 | ─ | 40,69 | - |
| Эфирорастворимые | мг/м3 | 0,03 | 3,53 | 0,05 | р-х | 1,42 | + |
| Минерализация | мг/м3 | 886,1 | 2711,54 | 1000 | ─ | 6214 | + |
| Хлориды | мг/м3 | 126,8 | 370,59 | 300 | с-т | 60 | + |
| SO42- | мг/м3 | 54 | 594,12 | 100 | с – т | 80 | ─ |
| ХПК | мгО/м3 | 30 | 426,47 | 15 | ─ | 15 | ─ |
БПК5/ БПКп |
мгО2/м3 | 6,42 | 119,41/ 238,82 |
3 | ─ | 3 | ─ |
| Р2О5 | мг/м3 | 2,58 | 15,04 | 3,12 | т | 15,04 | - |
| N-NH4 | мг/м3 | 1,4 | 17,76 | 2 | орг. | 17,76 | + |
Рассчитываем Спдс для каждого вещества по формуле:
1. Взвешенные вещества:
СПДС=Сф+Δ∙n=5,6+0,75∙46,78=40,69;
2. ХПК:
СПДС=min(ПДКi; Сст)=15
3. БПКп:
СПДС=min(ПДКi; Сст)=3
4. Минерализация
СПДС=min(СПДС; Сст)
СПДС=Сф+(ПДК- Сф)∙n=886,1+(1000-886,1)∙46,78=6214;
СПДС=min(6214; 2711,54);
5. Эфирорастворимые:
СПДС=min(СПДС; Сст)
СПДС=Сф+(ПДК- Сф)∙n=0,03+(0,05-0,03)∙46,78=1,42;
СПДС=min(1,42; 3,53);
6. Фосфор:
СПДС=min(СПДС; Сст)
СПДС=Сф+(ПДК- Сф)∙n=2,58+(3,12-2,58)∙46,78=27,84;
СПДС=min(27,84;15,04);
7. N-NH4:
СПДС=min(СПДС; Сст)
СПДС=Сф+(ПДК- Сф)∙n=1,4+(2-1,4)∙46,78=29,5;
СПДС=min(29,5;17,76 );
Вещества с одинаковым ЛПВ РАС”+” “c-т”:
К=Сст/ ПДК
КCl=370,59/300=1,24;
КSO4=594.12/100=5.94;
ΣК=7.18>1;
Кi≥Сф/ПДК;
0,7≤КCl≤1,24 КCl=0,2;
0,7≤КSO4≤4,82 К SO4=0,8;
СПДС=К·ПДК,
СПДССl=0,2·300=60,
СПДСSO4=0,8·100=80
Сравниваем начальную концентрацию загрязняющих веществ в сточной воде с концентрациями предельно допустимого сброса.
Таблица 6.
| Показатели | Единица измерения | Сточные воды | Спдс | Требующие удаления. |
| Взвешенные в-ва | мг/м3 | 17691,18 | 40,685 | уд. |
| Эфирорастворимые | мг/м3 | 3,53 | 1,42 | уд. |
| Минерализация | мг/м3 | 2711,54 | 6214 | уд. |
| Хлориды | мг/м3 | 370,59 | 60 | уд. |
| SO42- | мг/м3 | 594,12 | 80 | уд. |
| ХПК | мгО/м3 | 426,47 | 15 | уд. |
БПК5/ БПКп |
мгО2/м3 | 119,41/ 238,82 |
3 | уд. |
| Р2О5 | мг/м3 | 15,04 | 15,04 | -. |
| N-NH4 | мг/м3 | 17,76 | 17,76 | - |
3. СХЕМА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРИТНОЙ МУКИ НА ЛОС.
поступление
сточных вод
Сброс очищенных сточных вод в водный объект
3.1ВЫБОР МЕТОДА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Механическая очистка сточных вод.
Усреднитель.Для обеспечения нормальной работы сооружений необходимо усреднения поступающих сточных вод по концентрации загрязняющих веществ и по расходу воды.
Решётки. Для задержания крупных плавающих отбросов. На очистных сооружениях устанавливают решётки со стержнями угольной формы, обеспечивающей лучшее задержание и удаление отбросов.
Песколовки. Песколовки устанавливают на очистных сооружениях для задержания минеральных частиц крупностью свыше 0,2-0,25 мм.
Первичный тонкослойный двухступенчатый отстойник. Отстаивания сточных вод широко выделений из них нерастворенных взвешенных грубодисперсных веществ. Тонкослойный отстойник принят в качестве I и II ступени механической очистки сточных вод, содержащие взвешенные вещества. Тип отстойника горизонтальный. Взаимное движение осветляемой воды и выделяемого осадка осуществляется по перекрестной схеме, выделенный осадок движется перпендикулярно движению сточных вод. Эффект отстаивания взвешенных веществ составляет 95%, эфирорастворимых - 30%.
Физико-химическая очистка сточных вод.
Флотация – это процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и воды, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.
Процесс очистки сточных вод, содержащих эфирорастворимые, методом флотации заключается в образовании комплексов «частица-пузырек», всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности, обрабатываемой воды. При оптимальных условиях эффект очистки от эфирорастворимых составляет 80-95%, взвешенных веществ–на 45–55%, БПКп–на 50–60%; ХПК–на 55–65%. Обрабатываемая вода при этом насыщается растворённым кислородом.
Биологическая очистка сточных вод.
Аэротенк – вытеснитель без регенераторов имеет сосредоточенный впуск исходной воды и циркуляционного ила в начале сооружения и отвод иловой смеси в конце его. Повышенная концентрация загрязнений в начале сооружения обеспечивает увеличение скорости их окисления, что несколько сокращает общий период аэрации. Сооружения этого типа применяют для очистки производственных сточных вод с БПКП не более 150мг/л.
При биологической очистке сточных вод в аэротенках концентрация азота снижается в среднем на 35 – 50%
Вторичный радиальный отстойник служит для осветления сточных вод, прошедших биологическую очистку. В данном случае в качестве вторичного отстойника принимаем радиальный отстойник, так как производительность станции более 20тыс. м3/сут. Эффект очистки от эфирорастворимых составляет 5%, взвешенных веществ–на 40%.
Физико-химическая очистка сточных вод.
Ионообменная установка применена для глубокой очистки сточных вод от минеральных и органических ионизированных соединений их обессоливание. Сточные воды, содержащие железо, очищается на катионите, а сульфат очищаются на анионите с помощью серной кислоты. Очистку производят с применением ионитов – синтетических ионообменных смол, выпускаемых в виде гранул размером 0,2-2 мм. Сточные воды, содержащие фосфаты, а также сульфаты и хлориды очищаются на ионообменной установке. Иониты представляют собой практически нерастворимые в воде полимерные вещества, имеющие подвижный ион (катион или анион) способные в определенные условия вступать реакции обмена с ионами та гоже знака, находящимися в растворе. При контакте с водой иониты набухают и увеличиваются в объеме.
Обеззараживание сточных вод.
Хлорирование является химическим (окислительным) способом обработки сточной воды, получившим в настоящее время широкое распространение. Втехнологии очистки сточных вод хлорирование применяют для обеззараживания очищенных сточных вод от патогенных бактерий и вирусов и удаления из cточных вод фенолов, крезолов, цианидов и других веществ, а также для борьбы с биологическими обрастаниями на сооружениях.
Обращение с осадками.
Песковые площадки. Для обезвоживания песка, поступающего из песколовки, в составе очистных сооружений предусматриваются песковые площадки. Удаляемая вода направляется в начало очистных сооружений.
Иловые площадки предназначены для естественного обезвоживания осадков, образующих на очистных канализационных станциях.
Шламонакопители устраиваются для осветления шламовых вод и накопления твердых отходов (шламов). Они предусматриваются на 10 – летнее складирование шлама.
4. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
4.1 Расчёт усреднителя
Усреднитель применяется для усреднения расхода и количества загрязнений сточных вод.
Допускаемая концентрация загрязнений в усреднённой воде Сдоп=1000г/м3. Проектируем усреднитель с перемешиванием, осуществляемым барботирование воды воздухом.
Данные для проектируемого усреднитель.
Таблица 7.
| Часы суток | Приток, м3/сут | С, г/м3 |
10-12 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 |
480 500 600 700 750 500 |
1000 1550 820 650 800 1200 |
Из таблицы следует, что превышение концентрации загрязнений сверх допустимой наблюдается с 11 до 16. Поэтому период усреднения принимаем равным 6ч.
Объем усреднителя принимаем:
V=480+500+600+700+750+500=3530 м3
Число типовых секций размером 25×11,8×5 м и объёмом 1400 м3 должно быть: n=3530/1400=2,5. принимаем три секции, объём которых будет:
V=1400∙3=4200 м3
Пропускная способность каждой секции:
g=Qмакс/n=750/3=250 м3/ч
Скорость продольного движения воды в секции
V=250∙1000/11,8∙5∙3600=1,18 мм/с=Vдоп=2,5 мм/с
Максимальный отрезок времени, через который следует определить концентрацию загрязнений на выходе из усреднителя, находим по формуле:
∆t=4200/(5∙750)=1,12 час
Усреднитель
4.2 Расчет решетки
Решетки применяют для задержания крупных плавающих отбросов.
Средний секундный расход:
gср=Qср.сут/(24·3600)=20400/(24∙3600)=0,236 м3/с
Общий коэффициент неравномерности водоотведения принимаем Коб.макс.=1,58.
Тогда gмакс= gср· Коб.макс=0,236·1,58=0,37 м3/с
Принимаем глубину воды в камере решетки h=0,5 м, среднюю скорость воды в прозорах решетки vр=1 м/с и ширину прозоров между стержнями b=0,016 м, число прозоров решетки находим по формуле:
n49
Толщину стержней решетки принимаем: S=0,006 м
Ширину решеток определяем по формуле:
Bp=S(n-1)+b∙n=0,006∙(49-1)+0,0016∙49=0,234 м
В соответствии с выполнёнными расчетами принимаем горизонтальную решетку МГ 8Т с камерой, имеющей размеры B×H=1400×2000мм, число прозоров 55.
Таблица 8.
| Марка | Номинальные размеры канала В×Н, мм |
Ширина канала в месте установки решетки А, мм |
Число прозоров |
Толщина стержней, мм |
| МГ 8Т | 1400×2000 | 1570 | 55 | 8 |
Проверяем скорость воды в прозорах решетки:
vp0,88 м/сут
v20,44/h2 м/сут
ζ реш=β(S/b)4/3∙sinα=2,42∙(0,006/0,016)4/3∙sin90o=0,654
hм= ζ∙Кр∙vр2/2g=0,654∙1∙0,882/2∙9,81=0,026
β=2,42 для прямоугольных стержней.
С учетом принятых обозначений и условий получаем:
z1=0,1; z2=0; p1/γ=h1=0,5; p2/γ=h2.
С учетом полученных данных уравнение Бернулли приобретает вид
0,1+0,5+=0+h2+ (0,47/h2)2/2∙9,81+0,654∙1∙
0,08=h2+(0,00052/h2)/19,62+0,029
h23-0,6193 h22+0,00027=0
f(h):=h3-0,61932+0,00013
h1=0,5
h2=root(f(n),h)
h2=0,53
В итоге получаем:
h2=1,55 м
Принимаем норму водоотведения n=200 м3/(чел.сут), определим приведенное число жителей:
сточный вода очистка
Nпр=Qср.сут/n=20400/200∙1000=102000 чел
Определим объем улавливаемых загрязнений:
Vсут0,023 м3/сут
При их плотности ρ=750 км/м3 масса загрязнений составляет:
М=0,023∙0,75=0,018 т в 1 сут.
4.3 Расчёт песколовки
Песколовки применяют для задержания минеральных частиц крупностью свыше 0,2-0,25 мм. Принимаем тангенсальную песколовку.
Средний секундный расход на очистную станцию составит:
gср=Qср.сут/(24∙3600)=20400/(24∙3600)=0,236 м3/с
Общий коэффициент неравномерности Коб.макс=1,6.
Следовательно, максимальный часовой расход будет:
gч=0,236∙3600∙1,6=1359,36 м3/час.
Принимаем для отделения песколовки, а нагрузку на 1 м2 площади go=110 м3/м2 в 1 ч. Площадь каждого отделения тангенциальной песколовки вычисляем по формуле:
F=1359,36/2∙110=6,18 м2
Диаметр каждого отделения должен быть
2,8≈3 м
Глубину песколовки принимаем равной половины диаметра, т.е. h1=1,5 м.
Для накопления осадка служит конусное основание песколовки. Высота его
=2,6 м.
Объем конусной части
Vкон==15,92 м3
При норме водоотведения n=150 л/(чел.-сут) приведенное число жителей
Nпр===85000 чел.
Объем улавливаемого осадка за сутки будет:
V===1,7 м3
Заполнение конусной части песколовки осадком будет происходить за период:
t===9 сут.
Осадок целесообразно выгружать эрлифтом 1 раз в сутки.
Эффект очистки от взвешенных веществ 5-10%
Взвешенные вещества:
17691,18 мг/м3––100%
x мг/м3––10%
x==1769,12 мг/м3
Свзв. в=17691,18-1769,12 =15922,06 мг/м3
Песок с песколовок направляется на песковые площадки.
4.4 Расчет тонкослойного отстойника
В тонкослойных отстойниках отстойная зона делится на ряд слоев небольшой глубины.
Расход сточных вод 850 м3/ч. Исходная концентрация тяжёлых механических примесей – 4776,62 мг/м3. Допустимая концентрация механических примесей в очищенной воде – 238,89 мг/м3, эфирорастворимых – 2,47 мг/м3. По данным технологических анализов воды, установлено, что для достижения заданного эффекта осветления воды высоте столба воды h=0,2 м и t=10 ºС продолжительность осветления должна составлять 500 с.
Проектируем отстойники с перекрестной схемой. Принимаем расстояние между пластинами (высоту яруса) hяр=0,1 м [3]. Для обеспечения условий сползания осадка по пластинам, угол наклона пластин к горизонту α=60 ºС, в качестве материала пластин по имеющимся возможностям будет использована листовая сталь δ=3 мм.
Расчетная глубина будет
h===0,2 м,
а гидравлическая крупность
u0===0,4 мм/с
с [3]. Для тонкослойных отстойников с перекрестной схемой κ=0,8 [3].
Проверим условия обеспечения ламинарного движения в межполочном пространстве:
Rе=458 ≤500.
Ламинарное движение воды обеспечивается.
Длину тонкослойных блоков определяем по формуле:
lб=3,75 м.
Из условия допустимого прогиба (∆δ=3-5 мм) наклонённой под углом 60о пластины принимаем ширину блока bl=0,75 м. Задаёмся высотой блока с параллельными пластинами Нbi=1,5 м.
По формуле (35) [3] определяем производительность одной секции тонкослойного отстойника
qset==54 м3/ч.
Строительная ширина секции отстойника рассчитывается по формуле
Встр=2·b+b1+2·b2=2·0,75+0,2+2·0,05=1,8;
Нстр=1,5+0,3+0,2=2,3 м.
Общая строительная длина секции Lстр по формуле
Lстр=lб+l1+l2+2·l3+l4= 3,75+1+0,2+2·0,2+0,2=5,55 м.
где
Определяем часовой расход сточных вод с учетом коэффициента часовой неравномерности
qw=(20400·1,1)/16=1402,5 м3/ч
Исходя из общего количества сточных вод определяется количество секции тонкослойного отстойника
N=1402,5/54=26 секций
Количество выделяемого осадка влажностью W=96 % определяется по формуле (37) п. 6.65 [3]
Qmud===12,9 м3/ч.
Далее принимаем метод удаления осадка из отстойника. В данном случае, так как тонкослойный отстойник рекомендуется располагать над поверхностью земли, целесообразно принять многобункерную конструкцию отстойника с удалением осадка под гидростатическим напором.
Принимаем 3 отстойника: 2 рабочих, 1 резервный.
I ступень очистки: После II ступени:
Взвешенные вещества: Взвешенные вещества:
15922,06 мг/м3––100% 796,1 мг/м3––100%
x мг/м3––95% x мг/м3––95%
x==15125,96 мг/м3 x==756,3 мг/м3
Свзв. в=15922,06-15125,96=796,1 мг/м3 Свзв. в=796,1-756,3=39,8 мг/м3
Эфирорастворимые: Эфирорастворимые:
3,53 мг/м3––100% 2,47 мг/м3––100%
x мг/м3––30% x мг/м3––30%
x==1,06 мг/м3 x==0,74 мг/м3
Сэфирораств.=3,53-1,06=2,47 мг/м3 Сэфирораств.=2,47-0,74=1,73 мг/м3
5. ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
5.1 Барботажная установка пенной флотации
Флотация – это процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и воды, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.
Процесс очистки сточных вод, содержащих эфирорастворимые методом флотации заключается в образовании комплексов «частица-пузырек», всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности обрабатываемой воды. При оптимальных условиях эффект очистки достигает 85-95%.
Принимается для расчетов пневматическая флотационная установка.
Время флотации принимается мин; коэффициент аэрации Каэр = 0,25.
- определение объема флотатора:
м3
- площадь флотатора:
,
где Нф – рабочая глубина флотатора, принимается равной 3 м [4].
м2
- расчет требуемого расхода воздуха:
При интенсивности аэрации I=20 м3/(м2×ч):
м3/ч
Принимается два флотатора шириной Вф=3м и длиной lф=7,5 м каждый.
По дну флотаторов поперек секций располагаются воздухораспределительные трубы на расстоянии lтр=0,25 м друг от друга; общее число труб в каждом флотаторе:
При скорости выхода струи воды из сопл Uc=100м/с, диаметре отверстия сопла dc=1мм, т.е. площади отверстия каждого сопла fc=0,000000785 м2, определяется общее число сопл nc:
Число сопл на каждой воздухораспределительной трубе nc’, и расстояние между ними lс определяется по формулам:
м
Рабочее давление перед соплами принимается равным 0,5МПа.
Эфирорастворимые: БПКп:
1,73 мг/м3––100% 238,82 мг/м3––100%
x мг/м3––95% x мгО2/м3––60%
x==1,64 мг/м3 x==143,29 мгО2/м3
Сэф-е=1,73-1,64=0,09 мг/м3 СБПК=238,82-143,29=95,53 мгО2/м3
Взвешенные вещества: ХПК:
39,8 мг/м3––100% 426,47 мг/м3––100%
x мг/м3––55% x мгО/м3––65%
x==21,89 мг/м3 x==277,21 мгО/м3
Свзв. в=39,8-21,89=17,91 мг/м3 СХПК=426,47-277,21=149,26 мгО/м3
Основные параметры типовых флотаторов
Таблица 9.
| Сооружения | Пропускная способность, л/с | Глубина подводящего коллектора, м | Размер в плане, м | Расчетный объем, м3 |
Флотаторы – железобетонная емкость. Основное оборудование: механизм сгребания пены, вращающийся водораспределитель |
900 м3/ч | 3 | 7,5 | 2500 |
6. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
6.1 Аэротенк – вытеснитель без регенераторов
Биологическая очистка сточных вод в аэротенках происходит в результате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Сточные воды непрерывно перемешиваются и аэрируются до насыщения кислородом. Активный ил представляет собой суспензию микроорганизмов, способную к флокуляции.
При биологической очистки сточных вод протекают 2 процесса – сорбция загрязнений активным илом и их внутриклеточное окисление микроорганизмами.
Аэротенк – вытеснитель имеет сосредоточенный впуск исходной воды и циркуляционного ила в начале сооружения и отвод иловой смеси в конце его. Повышенная концентрация загрязнений в начале сооружения обеспечивает увеличение скорости их окисления, что несколько сокращает общий период аэрации. Сооружения этого типа применяют для очистки производственных сточных вод с БПКП не более 150мг/л. Qрасч=1000 м3/ч.
Определим степень рециркуляции активного ила по формуле:
,
где: J – иловый индекс, равный 100 см3/г, после аэротенков – вытеснителей принимаем отстойники с илососами; тогда в соответствии с [6] принимаем Ri= 0,3.
Найдем период аэрации tavt,ч формула
КР – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, КР=1,5 при биологической очистке до Len=15мг/л;
LMix – БПКП, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом:
мг/м3 ,
где Len =95,53 мг/л, концентрация БПКП в поступающей сточной воде в аэротенк;
Lex =3 мг/л, концентрация БПКП в очищенной воде из аэротенка;
Ri- степень рециркуляции активного ила;
rMAX- максимальная скорость окисления мг/(г ч), по таблице, rMAX=140 мгБПК/(г ч);
CO – концентрация растворенного кислорода, мг/л, CO=2мг/м3;
KL – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мгБПКП/л, принимаемая по таблице, KL=6 мгБПКП/м3;
КО – константа, характеризующая влияние кислорода мгО2/л, принимаемая по таблице, КО=2,4 мгО2/м3 ;
j - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, принимаемая по таблице, j=1,11 м3/г;
S – зольность ила, принимаемая по таблице, S=0.
ч
Объем аэротенка находим по формуле
м3.
Нагрузка на 1г беззольного вещества ила в сутки:
мг/сут
По таблице находим Ji =78 см3/г, при полученном значении qi. При новом значении Ji степень рециркуляции
но при наших расчетах для обеспечения эффективной работы отстойников было принято Ri=0,3, и, следовательно, дальнейший расчёт в корректировке не нуждается.
Аэротенки – вытеснители подбираем по таблице 3.7. Принимаем 2 секции двухкоридорных аэротенков (типовой проект 902-2-195).
Основные параметры типовых аэротенков-вытеснителей конструкции ЦНИИЭП инженерного оборудования [4].
Таблица 10.
| Номер типового проекта | 902-2-195 |
| Ширина каждого коридора, м | 4,5 |
| Объём одной секции составляет, м3 | 1188 |
| Общий объём составляет, м3 | 2376 |
| Длина одной секции, м | 40 |
| Рабочая глубина, м | 3,2 |
| Число коридоров каждом | 2 |
6.2 Расчет вторичного радиального отстойника
Вторичный отстойник служит для осветления сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку. В данном случае в качестве вторичного отстойника принимаем радиальный отстойник, так как производительность станции более 20тис. м3/сут.
Расход сточных вод Qср.сут=20400 м3/сут.
В соответствии с расчётом требуемой очистки сточных вод вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников должен быть не более αt=15 мг/л
qср.с=Qср.сут/86400=20400/86400=0,236 м3/с
Общий коэффициент неравномерности Коб.макс=1,485. Максимальный часовой расход воды
qмакс.ч= Qср.сут∙Коб.макс/24=20400∙1,485/24=1262,25 м3/ч
Вторичные отстойники всех видов после аэротенков надлежит рассчитать по гидравлической нагрузки qssa, м3/(м2∙ч), с учетом концентрации активного ила в аэротенки аi, г/л, его индекса Ii, см3/г, и концентрация ила в осветленной воде at, мг/л, по формуле (67) СНиП 2.04.03-85.
1,9 м3/(м2∙ч),
где Kss- коэффициент использование объёма зоны отстойника, для вертикальных отстойников равный 0,45.
at-концентрация активного ила в осветлённой воде, мг/л не менее 10 мг/л,
аt- концентрация активного ила в аэротенке не более 15 г/л, аi=2 г/л,
Hset-глубина проточной части 2,7-3,8м Hset=3,1м, Ii=80 см3/г.
Площадь одной секции при общем их количестве n=4
F= qмакс.ч/(n∙q)=1262,25/4∙1,9=166,09 м2
Диаметр секции
D==14,5 м;
Основные параметры типового вторичного отстойника.
Таблица 11.
| Номер типового проекта | Отстойник | Диаметр, м |
Глубина м. | Объём зоны, м3 | Пропускная способность, м3/ч, при времени отстаивания 1,5 ч | |
| отстойной | осадка | 525 | ||||
| 902-2-87/76 | Вторичный | 18 | 3,7 | 788 | 160 | |
Принимаем 4 отстойника: 3 рабочих, 1 резервный.
Очистка сточных вод после аэротенков:
БПКполн после очистки составит 3 мг/м3
ХПК после очистки составит 3 мг/м3
Эфирорастворимые:
0,09 мг/м3––100%
x мг/м3––5%
x==0,005 мг/м3
Сэф-е=0,09-0,004=0,086 мг/м3
Взвешенные вещества:
17,91 мг/м3––100%
x мг/м3––40%
x==7,16 мг/м3
Свзв. в=17,91-7,16=10,75 мг/м3
N-NH4:
17,76 мг/м3––100%
x мг/м3––40%
x==7,04 мг/м3
СN-NH4=17,76-7,04=10,72 мг/м3
7. ФИЗИКО– ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
7.1 Ионообменная установка
Qcp.cут=20400м3/сут=850 м3/ч
Показатели смеси сточных вод, поступающих на ионообменную установку.
Таблица 12.
| Ингредиенты | Концентрация | |
| мг/м3 | мг-экв/л | |
| Катионы: | 12,54 | 0,09 |
| Р2О5 | ||
| Сумма катионов | 12,54 | 0,09 |
| Анионы: | 310,59 | 8,76 |
| Сl- | ||
| SO42- | 514,12 | 5,36 |
| Сумма анионов | 824,71 | 14,12 |
В состав установки входят: Н-катионитовые фильтры, ОН-анионитовые фильтры, узел приготовления регенерирующих растворов, ёмкости для сбора обессоленной воды, элюатов от регенерации ионитов и промывочных вод, узел обезвреживания элюатов.
1. Н-катионитовые фильтры.
Используем катионит КУ-2-8.[2,3]
Объём катионита рассчитывается по формуле:
где: qw-расход обрабатываемой воды, м3/ч;
∑U- суммарная концентрация извлекаемых ионов, мг-экв/л
nreg-число регенераций в сутки (1 раз в 7 суток);
Ewc-рабочая ёмкость ионита, г-экв на 1м3 ионита
здесь α-коэффициент эффективности регенерации, принимаем 0,8
Egen-полная обменная ёмкость ионита, для КУ-2=800г·экв/м3
qk- удельный расход воды на отмывку ионита после регенерации, принимаем 4
kion- коэффициент, учитывающий тип ионита, для катионита принимается 0,5
Площадь катионитовых фильтров определяется по формуле:
Нк - высота слоя катионита в фильтре, принимаем 2,5 м
Предлагается к установке 1 рабочий и 1 резервный фильтр диаметром 3,4 м и сечением 9,1 м2 каждый. Высота слоя ионита 2,5 м, объём загрузки ионита 22,75 м3. Марка фильтра ФИПа-1-3, 4-6.
Скорость фильтрования воды через катионитовые фильтры:
Длительность рабочего цикла фильтра может быть рассчитана по формуле:
Регенерация катионитовых фильтров производится 7-10% раствором соляной кислоты в количестве 3г-экв на 1г-экв сорбированных катионов.
Расход реагента на регенерацию одного фильтра в одном цикле определяется по формуле:
qr- удельный расход кислоты, принимаем 3м на 1м3 загрузки фильтра;
N-эквивалентный вес кислоты;
m-содержание чистой кислоты в товарном продукте, %;
Расход воды на регенерацию катионитовых фильтров:
-на взрыхление смолы при интенсивности 3 л/(с·м2) в течение 20 мин.:
9,1·3·60·20·0,001=32,76 м3
-на приготовление 10% соляной кислоты: 5141·31/10·1000=15,9 м3
-на послерегенерационную отмывку-3-4 объёма на 1 объём ионита, т.е.
22,75·3,5=79,6 м3
Общий объём воды на 1 фильтр в цикле 128,16 м3, средний часовой расход 128,26/8,4=15,3 м3/ч
2. ОН - анионитовые фильтры
Для очистки анионов остатка сульфата анионирования применяем слабоосновный анионит АН-18.[2,3].
На анионитовые фильтры поступает Н-катионированная вода с содержанием аниона сульфата 1,979мг-экв/л
Объём анионита определяется по формуле :
м3
Рабочая ёмкость анионита рассчитывается по формуле, где α для слабоосновных анионитов=0,9; Egen=1000 (для АН-18); qan=3м3 на 1 м3 ионита; kion=0,8
Регенерации анионитовых фильтров принимается 1 раз в 2суток.
Площадь фильтрации определяем по формуле:
где tf- продолжительность работы каждого фильтра, ч, между регенерациями, определяемая по формуле:
где t1-продолжительность взрыхления анионита, принимаем 0,25ч;
t2-продолжительность пропускания регенерирующего раствора, принимаем 2,5ч;
t3-пролжительность отмывки анионита после регенерации, принимаем 5ч.
νf-скорость фильтрования воды, м/ч, принимаем 15.
Принимаем 1рабочий и 1 резервный анионит с диаметром 3,4 м сечением 9,1 м2; объём загрузки -22,75 м3; высота загрузки 2,5м.
Регенерации анионитовых фильтров принимается 8 раз в сутки.
Регенерация анионита производится 4% раствором гидроксида натрия в количестве 2,5г·экв. на 1 г·экв. рабочей обменной ёмкости анионита.
Расход 100% гидроксида натрия рассчитывается по формуле:
Расход воды на регенерацию анионитовых фильтров:
-на взрыхление смолы при интенсивности 3л/(с·м2) в течение 20 мин.:
9,1·3·60·20·0,001=32,76 м3
-на приготовление 4%раствора гидроксида натрия: 2275/40=56,88 м3
-на послерегенерационную отмывку фильтра: 22,75·5=113,75 м3
Общий расход воды на регенерацию: 203,39 м3,
продолжительность регенерации: 56,88/25·1,5=1,52 ч,
продолжительность отмывки: 113,75/25·5=0,91 ч.
Часовой расход на регенерацию составит: 203,39/11=18,49 м3/ч
8. ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД
8.1 Расчет хлораторной установки
Хлорирование является химическим способом обработки сточной воды. Втехнологии очистки сточных вод хлорирование применяют для обеззараживания очищенных сточных вод от патогенных бактерий и вирусов и удаления из cточных вод фенолов, крезолов, цианидов и других веществ, а также для борьбы с биологическими обрастаниями на сооружениях.
Для хлорирования сточных вод используется главным образом элементарный хлор.
Средний секундный расход воды на очистную станцию
qср=Qср.сут/(24·3600)=20400/86400=0,236 м3/с.
Общий коэффициент неравномерности Коб.макс=1,57 [6]. Тогда максимальный часовой расход
Qмакс.ч.= Qср.сут·Коб.макс/24=20400·1,57/24=1335 м3/ч
Принимаем дозу хлора для дезинфекции вод Дхл=3 г/м3. расход хлора за 1 ч при максимальном расходе
qхл=Дхл· Qмакс.ч./1000=3·1335/1000=4,01 кг/ч.
Расход хлора в сутки
q´хл=Дхл· Qср.сут/1000=3·20400/1000=61,2 кг/сут
В хлораторной предусматривается установка двух хлораторов ЛОНИИ-100К. один хлоратор рабочий, а другой резервны.
Определим, сколько баллонов – испарителей необходимо иметь для обеспечения полученной производительности в 1 ч:
nбал= qхл/Sбал=4,01/0,7=6,
где: Sбал=0,7 кг/ч – выход из одного баллона.
принимаем баллоны вместимостью 40 л, содержащие 50 кг жидкого хлора.
Проектом предусматриваются две самостоятельные установки для испарения хлора из баллонов и его дозирования. Одна из них является резервной.
В соответствии с действующими нормами [6] для размещения оборудования и хлора в баллонах предусматривается строительство здания, состоящего из двух помещений: хлораторной и расходного склада хлора. Хлордозаторная оборудуется двумя выходами: один через тамбур и второй – непосредственно наружу (со всеми дверями, открывающимися наружу). Расходный склад хлора изолируют от хлордозаторной огнестойкой стеной без проемов.
Баллоны – испарители хранятся в расходном складе хлора. Для контроля за расходованием хлора на складе устанавливают двое циферблатных весов марки РП-500-Г13 (м) [2], на которых размещается по шесть баллонов. Каждые весы с баллонами являются частью самостоятельных установок для испарения и дозирования хлора, работающих периодически.
Всего за 1 сут будет использоваться 60:50=1,2 баллона. Таким образом, в момент начала работы установки, когда на весах будет установлено 12 баллонов, запас хлора будет достаточен для работы в течение 12:1,2=10 сут. При выработке газа из шести баллонов на одних весах запас хлора будет достаточен для работы в течение 6:1,2=5 сут.
В хлордозаторной помещаем два хлоратора ЛОНИИИ-100К и два баллона (грязевика) вместимостью 50 л. Каждый хлоратор, баллон (грязевик) и одни весы с баллонами – испарителями, расположенные на расходном складе, образуют самостоятельную технологическую схему для испарения и дозирования хлора, работающую периодически.
Хлордозаторная обеспечивается подводом воды питьевого качества с давлением не менее 0,4 МПа и расходом
Q= qхл·qв=4,01·0,4=1,6 м3/ч,
где: qв=0,4 м3/кг – норма водопотребления, м3 на 1 кг хлора.
Хлорная вода для дезинфекции сточной воды подается перед смесителем. Принимаем смеситель типа «лоток Паршаля» с горловиной шириной 300 мм.
Смесители применяются для смешения сточных вод с реагентами сточных вод перед последующей обработкой.
Смеситель типа лотка Паршаля состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется гидравлический прыжок, в котором происходит интенсивное перемешивание потока.
Размеры смесителя типа лотка Паршаля (типовой проект), м
Таблица 13
| Пропускная способность, м3/сут | А | В | С | D | Е | НА | Н' | Н | L | l¢ | l | l¢¢ | b |
| 7000 - 32000 | 1,475 | 0,6 | 0,8 | 1,08 | 1,45 | 0,65 | 0,6 | 0,66 | 6,1 | 7,4 | 11 | 13,63 | 0,5 |
Смеситель типа «лоток Паршаля»
Рисунок 9
1 – подводящий лоток;
2 – переход;
3 – трубопровод воды с реагентом;
4 – подводящий раструб;
5 – горловина;
6 – отводящий раструб;
7 – отводящий лоток;
8 – створ полного смешения.
Количество принятых смесителей 2. Один рабочий один резервный.
Для обеспечения контакта хлора со сточной водой запроектируем контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников.
Объем резервуаров
Vк.р.= Qмакс.ч.·Т/60=1335·30/60=668 м3,
где Т=30 мин – продолжительность контакта хлора со сточной водой [6].
При скорости движения сточных вод в контактных резервуарах υ=10 мм/м [6] длина резервуара
L=υ·Т=10·30·60/1000=18 м.
Площадь поперечного сечения
ω= Vк.р./L=668/18=37,1 м2.
При глубине Н=2,8 м и ширине каждой секции b=6 м число секций
n=ω/(b·Н)=37,1/6·2,8)=2,21.
Фактическая продолжительность контакта воды с хлором в час максимального притока воды
Т= Vк.р./ Qмакс.ч.=n·b·Н·L/ Qмакс.ч.=2·6·2,8·18/1335=0,45=27 мин.
С учетом времени движения воды в отводящих лотках фактическая продолжительность контакта воды с хлором составит около 30 мин.
Принимаем контактные резервуары, разработанные ЦНИИЭП инженерного оборудования. Они имеют ребристое днище, в лотках которого расположены смывные трубопроводы с насадками, а по продольным стенам смонтированы аэраторы и перфорированные трубы. Осадок удаляют один раз в 5-7 сут. При отключении секции осадок взмучивается технической водой, поступающей из насадков, и возвращается в начало очистных сооружений. Для поддержания осадка во взвешенном состоянии смесь в резервуаре аэрируют.
Хлораторная установка с баллонами.
Рисунок 10
1 – весы;
2 – баллоны с жидким хлором;
3 – промежуточный баллон;
4 – хлоратор;
5 – эжектор.
9. ОБРАЩЕНИЕ С ОТХОДАМИ
9.1 Песковые площадки
Удаление задержанного песка из песколовок всех типов следует предусматривать:
вручную – при объеме его до 0,1 м3/сут;
механическим или гидромеханическим способом с транспортированием песка к приямки последующим отводом за пределы песколовок гидроэлеваторами, песковыми насосами и другими способами – при объеме его свыше 0,1 м3/сут.
Расход производственной воды qh, при гидромеханическом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопровода со спрысками, укладываемого в песковой лоток) необходимо определять по формуле:
qh=vh∙lsc∙bsc,
где vh – восходящая скорость смывной воды в лотке, принимаемая равной 0,0065 м/с;
lsc – длина пескового лотка, равная длины пескового приямка, м;
bsc – ширина пескового лотка, равная 0,5 м.
Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,02 л/чел∙сут, влажности песка 60%, объёмный вес 1,5 т/м3.
Объём пескового приемка следует принимать не более двухсуточного объема выпадающего песка, угол наклона стенок приямка к горизонту – не менее60°.
Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, необходимо предусматривать площадки с ограждающими валиками высотой 1-2 м. нагрузку на площадку надлежит предусматривать не более 3 м3/м2 в год при условии периодического вывоза подсушенного песка в течении года. Допускается применять накопители со слоем напуска песка до 3 м в год. Удаляемую с песковых площадок воду необходимо направлять в начало очистных сооружений.
Для съезда автотранспорта на песковые площадки надлежит устраивать пандус уклоном 0,12-0,2.
Для отмывки и обезвоживания песка допускается предусматривать устройство бункеров, приспособленных для последующей погрузки песка в мобильный транспорт. Вместимость бункеров должна рассчитываться на 1,5-5-суточное хранение песка. Для повышения эффективности отмывки песка следует применять бункера в сочетании с напорными гидроциклонами диаметром 300 мм и напором пульпы перед гидроциклоном 0,2 МПа (2 кг/см2). Дренажная вода из песковых бункеров должна возвращаться в канал перед песколовками.
В зависимости от климатических условий бункер следует размещать в отапливаемом здании или предусматривать его обогрев.
9.2 Иловые площадки на естественном основании
Иловые площадки (ИП) предназначены для естественного обезвоживания осадков, образующихся на очистных канализационных станциях. Несмотря на внедрение механических, тепловых и других способов оброботки осадков, ИП различных типов и модификаций широко применяется и в нашей стране, и за рубежом как в качестве основных сооружений для подсушки осадков, так и в качестве резервных площадок при применении искусственных методов обезвоживания.
Технологияподсушки осадка на ИП разделяется на два этапа: удаление иловой воды, способной фильтроваться через основание карт или отстаиваться; естественное подсыхание осадка в результате испарения.
Осадок, как правило, подсушивается до влажности не более 70-80%. Дальнейшее его хранение на ИП нецелесообразно, так как при этом происходит дображивание осадка и увеличение его зольности. Дальнейшее его использование для сельского хозяйства в качестве удобрений, т.к. этот осадок состоит из органических веществ. Вода с ИП, которая отстаивается и через сборной колодец подается в голову сооружения.
Техническая характеристика ИП
Таблица 14
| Число карт | 4 |
| Рабочая глубина(высота напуска осадка),м | 0,7 – 1 |
| Высота оградительных валиков | на 0,3 м выше расчетной h выпуска осадка |
Ширина оградительных валиков, м: -по верху -при использовании механизмов для их ремонта |
не менее 0,7 1,8 – 2 |
| Уклон разводящих труб или лотков | По расчету, но не менее 0,01 |
Иловая площадка
Рисунок 11
1 - кювет оградительной канавы;
2 – дорога;
3 - сливной лоток;
4 - бруски поддерживающие разводящий лоток;
5 - разводящий лоток;
6 - дренажный колодец;
7 - сборная дренажная труба;
8 - дренажный слой.
9.3 Шламонакопители
Шламонакопителиустраиваются для осветления шламовых вод и накопления твёрдых отходов (шламов) от металлургических заводов, рудопромывочных фабрик, системы газоочистки доменных цехов, котельных установок, углемоек, водоочистных станций и очистных сооружений.
Шламонакопители (земляные) предусматриваются на 10 – летнее складирование шлама. Днища и боковые откосы шламонакопителей во избежание загрязнения грунтовых вод необходимо гидроизолировать. Число секций шламонакопителей должно быть не менее двух. Заполнение секций попеременное из расчёта отстаивания шлама не менее 3 мес. Последующая подача шлама в секцию осуществляется после откачки из верхней её части выделившейся воды, которая возвращается на очистные сооружения. Шлам направляется на полигон ТБО
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА
Наименование очистных сооружений Показатели сточной воды |
Сточныеводы | Усреднитель | Решетка | Тангенсальнаяпесколовка | Первичныйтонкослойныйотстойник I ст.. | Первичныйтонкослойныйотстойник II ст.. | Флотационная установка | Аэротенк- вытеснитель без регенераторов | Вторичныйрадиальныйотстойник | Ионообменная установка | Хлораторная установка | СПДС |
| Взвешенные в-ва, мг/м3 | 17691,18 | 17691,18 | 17691,18 | 15922,06 | 796,1 | 39,8 | 17,91 | 10,75 | 10,75 | 10,75 | 10,75 | 40,69 |
| Эфирорастворимые, мг/м3 | 3,53 | 3,53 | 3,53 | 3,53 | 2,47 | 1,73 | 0,09 | 0,09 | 0,086 | 0,086 | 0,086 | 1,42 |
| Минерализация, мг/м3 | 2711,54 | 2711,54 | 2711,54 | 2711,54 | 2711,54 | 2711,54 | 2711,54 | 2711,54 | 2711,54 | 1000 | 1000 | 1000 |
| Хлориды, мг/м3 | 370,59 | 370,59 | 370,59 | 370,59 | 370,59 | 370,59 | 370,59 | 370,59 | 370,59 | 60 | 60 | 60 |
| SO42-, мг/м3 | 594,12 | 594,12 | 594,12 | 594,12 | 594,12 | 594,12 | 594,12 | 594,12 | 594,12 | 80 | 80 | 80 |
| ХПК мгО/м3 | 426,47 | 426,47 | 426,47 | 426,47 | 426,47 | 426,47 | 149,26 | 149,26 | 3 | 3 | 3 | 15 |
| БПК5/БПКп, мгО2/м3 | 119,41/238,82 | 238,82 | 238,82 | 238,82 | 238,82 | 238,82 | 95,53 | 95,53 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| P2O5, мг/м3 | 15,04 | 15,04 | 15,04 | 15,04 | 15,04 | 15,04 | 15,04 | 15,04 | 15,04 | 2,58 | 2,58 | 2,58 |
| N-NH4, мг/м3 | 17,76 | 17,76 | 17,76 | 17,76 | 17,76 | 17,76 | 17,76 | 10,72 | 10,72 | 10,72 | 10,72 | 17,76 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Примерно 90% всех предприятий, на которых образуются производственные сточные воды, расположены за чертой города и сбрасывают свои сточные воды в водный объект.
Предприятие фосфоритной муки относится к 2 классу опасности, сточные воды сбрасываются в водный объект, предварительно очистив загрязнённые сточные воды до концентрации ПДС на ЛОС предприятия.
Был проведен расчет по определению концентраций ПДС.
В состав ЛОС входят: усреднитель, решетки, песколовка, первичный двухступенчатый тонкослойный отстойник, флотационная установка, аэротенк – вытеснитель без регенераторов, вторичный радиальный отстойник, ионообменная установка, хлораторная установка, песковые площадки, иловые площадки, шламонакопитель.
Промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды смешиваются в усреднителе, после чего направляются на решетки, где задерживаются крупные плавающих отбросов, далее направляются на тангенсальную песколовку, где задерживаются минеральные частицы крупностью свыше 0,2 – 0,25 мм. В первичном тонкослойном отстойнике I ступени удаляются взвешенные вещества, эфирорастворимые, далее сточная вода проходит II ступень механической очистки – тонкослойный отстойник. Далее сточная вода направляется на установку пенной флотации, где в процессе барботирования снижается БПКп, ХПК и эфирорастворимые. Далее вода направляется на биологическую очистку, которая состоит из аэротенка – вытеснителя без регенераторов и вторичного радиального отстойника, где очищается с помощью активного ила БПКп, ХПК, и частично взвешенные вещества. Для нормальной работы ионообменной установки нам необходимо снизить БПК, ХПК, взвешенные вещества. В ионообменной установке происходит удаление фосфатов, хлоридов и сульфатов.
Обращение с осадком осуществляется: песок с песколовки направляется на песковые площадки, осадок с механической и биологической очистки направляется на иловые площадки, шлам после решеток и физико-химической очистки на шламонакопители.
Шламонакопители (земляные) предусматриваются на 10 – летнее складирование шлама.
Рассчитанные ЛОС позволяют очистить сточные воды производства до концентраций ПДС, и очищенные сточные воды сбрасываются в водный объект.
Очистные сооружения рассчитаны с минимальными финансовыми затратами на постройку и эксплуатацию ЛОС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Укрупнённые нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности. – М.; Стройиздат, 1978г.
2. Справочник проектировщика. Канализация населённых мест и промышленных предприятий. / Лихачёв Н.И. Хаскин С.А. Ларин И.И. и др.; Под общ. ред. Самохина В.Н. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.; Стройиздат, 1981г. – 639с.
3. Строит. нормы и правила. СНиП 2.04.03 – 85. Канализация. Наружные сети и сооружения. – Москва. 1986г.
4. Примеры расчётов канализационных сооружений. / Ласков Ю.М. Воронов Ю.В. Калицун В.И. – Москва.; Стройиздат, 1987г.
5. Канализация. / Яковлев С.В. - Москва.; Стройиздат, 1980г