Очистка сточных вод.

k0 – константа, характеризующая влияние кислорода

- коэффициент ингибирования  продуктами распада активного  или, л/г

Определение продолжительности окисления органических загрязнений (СНиП т.54):

где: S – зольность ила, принимается по т.40 СНиПа

Определение продолжительности обработки воды в аэротенке (СНиП т.56):

 Вычислим продолжительность регенерации:

Определим продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк - регенератор»:

Определим объём аэротенка Wat СНиП ф.58 и регенератора Wr ф.59

Определим суммарный объем аэротенка

Процент регенератора составляет

Определим иловой индекс активного индекса:

Фактическое время пребывание обрабатываемой сточной воды в системе «аэротенк - регенератор»:

,

По т.41 СНиП определяем иловой индекс, который соответствует этой нагрузке:

Степень рециркуляции, который соответствует этому иловому индексу определяется по ф.52 СНиПа:

 

Подбираем пять секций 2-х коридорного аэротенка-вытеснителя с шириной каждого коридора 6 м, длиной 60 м, рабочей глубиной 5 м и объемом каждой секции 3933 м3. Общий объем аэротенков 19665 м3.

 

 

Расчет количества воздуха производится по ф.61 СНиПа:

где:  q0 – удельный расход кислорода воздуха, принимаемый 1,1 до отчистки БПКполн 10-15

k1 – коэффициент, учитывающий тип аэратора

k2 – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов

kT – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод

Ca – растворимость кислорода в воде, мг/л

k3 -  коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85

Принимаем в аэротенке двухполосную аэрацию через фильтросные пластины. Ширина 1 филтроса 0,3 м, величина просвета между аэраторами, включаемое в площадь аэрируемой зоны – 0,3 м. Ширина площади аэрации составит:

по СНиП т.42

k1=1.47

Аэраторы устанавливаются в ж/б лотках, укладываемых на дно аэротенка. Высота этого лотка 0,35 м. тогда глубина погружения аэратора составит:

по СНиП т.43

k2=2

где:  CT – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемой 8,84

Тогда,

 

 

Вторичные отстойники.

 

Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителей и служат для выделения активного ила из биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Эффективность осветления биологически очищенной воды во вторичных отстойниках определяет, как правило, конечный эффект очистки воды и эффективность работы всего комплекса сооружений биологической очистки.

 

Из-за значительного расхода сточных вод вторичные отстойники проектируем радиального типа. Расчет ведется по нагрузке по СНиП ф.67.

где: Kss – коэффициент отстаивания объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников – 0,4

at – следует принимать не менее 10 мг/л

Значения Ji и ai берем из расчета аэротенка (Ji=120 см3/г, ai=3 г/л)

Определим площадь всех отстойников F, м2

Задаемся диаметром отстойников Dset=30 м.

Определим площадь поверхности отстойника

Определим число отстойников n

 

         Принимаем 6 шт. типовых отстойников D=30 м.

 

Сооружения по дезинфекции сточных вод.

Расчёт контактного резервуара.

 

Дезинфекция производится хлором. Расчетная доза хлора Дхл=3 г/м3 (СНиП п.6.223).

Количество хлора, расходуемое в течение 1 часа при максимальном расходе сточных вод : qхл = qmax * Дхл / 1000 = 5256 * 3 /1000 = 15,8 кг/ч

 

Для получения хлорной воды хлораторная обеспечивается подводом воды питьевого качества с давлением не менее 0,4 МПа и расходом :

Q = qхлт * qв = 15,8 * 0,4 = 6,32 м3 / ч

Где 0,4 – количество воды в м3 , расходуемое на 1 кг хлора.

Для обеспечения контакта хлора со сточной водой проектируются контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников

 

 Wк.р. = qmax * t / 60 = 5256 * 30 / 60 = 2628 м3

 

Где t – продолжительность контакта хлора со сточной водой ( СНиП п.6.228)

            равна 30 мин.

Площадь поперечного сечения резервуара  F = Wк.р. / Lр = 2628 / 33 = 79 м2

 

Принимаются типовой контактный резервуар шириной В = 6 м и глубина 3,2 м.

 

Поперечное сечение одного резервуара составляет Fр = 3,2 * 6 = 19,2 м2

 

 

 

Количество устанавливаемых на станции секций для контактных резервуаров :

 

N = F / Fр = 79 / 19,2 =  4 секции.

 

Фактическая продолжительность контакта воды с хлором в час максимального притока воды (n = 4 – число отделений):

 

Т = Vк. р /Qmax ч. = n × b × H × L/Qmax ч. = 4 × 6 × 3,2 × 33 /5256 = 0,48 ч =29 мин

 

Ввод хлорной воды в сточную осуществляется через диффузоры.

 

Сооружения доочистки.

 

При доочистке сточных вод, прошедших биологическую очистку, следует предусматривать установку перед фильтрами барабанных сеток. Рабочую площадь сеток находят по формуле : Fс = Qkk1k2/Vс = 0,995*1,47*1,6*1,2/0,4=7 м2

Проектируем однослойные песчаные фильтры с восходящим потоком воды. Принимаем Vф = 11 м/ч, n = 1 (продолжительность фильтроцикла 24 ч); W2 = 4 л/(с м2);   t2 = 10 мин = 1,17 ч.; W3 = 6 л/(с м2); t3 = 8 мин = 0,13ч.;  t4 = 0,33 ч.

Суммарная площадь фильтров определяется по формуле:

         Fф = 86000*1,47*(1+0,005)/(24*11-3,6*1*(4*0,17+6*0,13)-1*11*0,13)=498 м2

Число фильтров определяется по эмпирической формуле:

N=0,5Ö498=12 шт.

Площадь одного фильтра:

 м2

Тогда размер фильтра 6*7 м.

N1 – количество фильтров, находящихся в ремонте, принимаем N1 = 1 шт.

Скорость фильтрования при форсированном режиме:

Vр.ф = Vр.н * N / (N – N1) = 11 * 12 / (12 – 1) = 12 (м/ч)

Эта скорость не превышает скорости, допускаемой на форсированном режиме работы фильтров.

 

Сооружения по обработке осадка.

Расчёт количества осадка, направленного на сооружения по обработке осадка.

 

Определение количества сырого осадка по сухому веществу:

 

 т/сут

 

С = 250,9 мг/л – концентрация взвешенных веществ в воде, поступающие на первичные отстойники;

Э = 0,52 – эффект осветления взвешенных веществ в первичных отстойниках;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = 1,1 – 1,2– коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных

фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализов, принимаем равным 1,1;

Q – средний расчетный расход сточных вод, Q = 86000 м3/сут.

 

Определение объема сырого осадка:

 

r = 1 т/м3 - плотность осадка;

Вл = 94% – влажность сырого осадка.

Осадок : Осух = 12 т/сут,

                Vос = 200 м3/сут.

 

Определение расхода избыточного активного ила AИизб по сухому веществу:

 

Исух = (Пр - в)Q/(1000*1000) = (152,3 - 15)86000/(1000*1000) = 11,8 т/сут.

 

Len = 186,64 мг/л – БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды;

Пр - прирост активного ила, мг/л:

Пр = 0,8В + 0,3 Len = 0,8 * 120,4 + 0,3 * 186,64 = 152,3 мг/л

В – концентрация  взвешенных веществ на выходе из первичных отстойников, мг/л:

в = 15 мг/л - вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников

Определение объема неуплотненного избыточного активного ила:

 

 

Вл = 97% – влажность неуплотненного АИизб.

 

Активный ил : Исух = 11,8 т/сут,

                        Vил = 393 м3/сут.

 

Определение общего объема смеси осадка и ила:

 

Мобщ  =  Vос  + Vил = 200 + 393 = 593 м3/сут

 

Определение средней влажности смеси осадка и ила:

 

 

 

 

 

 

 

Илоуплотнитель.

 

Для уплотнения осадка (смеси СО и АИизб) применяется радиальный илоуплотнитель.

Максимальный прирост:

          Пмах=К∙Пр =1,2∙152,3=182,76мг/л

Максимальный приток избыточного активного ила при его концентрации С=20г/л

         м3/ч

Предполагаем, что будут использованы два радиальных илоуплотнителя. Согласно СНиП 2.04.03-85 при С=20г/л принимаем расчетную нагрузку на площадь зеркала уплотнителя q≈0,3м3/(м2∙ч).

Полезная площадь поперечного сечения радиальных илоуплотнителей

       

Диаметр радиального илоуплотнителя высчитываем

 

Принимаю два радиальных илоуплотнителя диаметром D=9м (один рабочий и 1 резервный). Необходимая высота рабочей зоны при продолжительности уплотнения 8ч составит Н=0,3*8=2,4м

Общая высота илоуплотнителя при использовании илосркеба Но=2,4+0,3+0,3=3м.

 

Расчёт метантенков.

 

Расчёт расхода осадка и ила по беззольному веществу производится при  зольности осадка Зос=30%, зольности активного ила Зил=25% и гигроскопической влажности осадка и ила Вг и Вг', равной 5%:

 

 Определение количества беззольного вещества осадка:

 

Обез=Осух(100-Вг)(100-Зос)/(100*100)=12(100-5)(100-30)/(100*100)=7,98 т/сут

Определение количества беззольного вещества ила:

 

Ибез=Исух(100-Вг')(100-Зил)/(100*100)= 11,8(100-5)(100-25)/(100*100)=8,4 т/сут

Определение суммы беззольного вещества смеси осадка и ила:

 

Мбез= Обез+ Ибез=7,98+8,4=16,38 т/сут

 

Определение средней зольности абсолютно сухого вещества смеси осадка и ила:

Зсм =

 

=100(1-(16,38/((12(100-5)/100)+(11,8(100-5)/100))=28%

 

 

 

 

 

При выборе режима сбраживания следует иметь в виду, что термофильный процесс заканчивается примерно в 2 раза быстрее мезофильного и обеспечивает  полную дегельминтизацию осадка, но требует дополнительного расхода топлива на подогрев метантенков. В то же время осадок, сброженный в термофильных  условиях, труднее отдаёт воду для его промывки. Учитывая, что проектом предусматривается механическое обезвоживание сброженной смеси с последующей термической сушкой осадка, принимаем мезофильный режим сбраживания, что позволит полностью обеспечить процесс теплом, получаемым от сжигания газов брожения, и повысить нагрузку на вакуум–фильтры.

 

Определение требуемаего объёма метантенка:

 

V = Мобщ * 100/Д = 593 * 100/10 = 5930 м³

 

Д =10 % – суточная доза загрузки осадка в метантенк, определяется по табл. 59 СниП 2.04.03-85.

Принимаем 2 типовых метантенка d=19,2 м,  полезным объёмом одного резервуара 4000 м³, высотой верхнего конуса 2,9 м, цилиндрической части 14,7 м, нижнего конуса 3,5 м.

Определение распада беззольного вещества загружаемого осадка:

 

Rr = Rlim - kr*Д = 48 - 0,4*10 = 44%

 

Rlim - максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка (предел сбраживания):

 

 

Rlim =(ао*Обез+аи*Ибез)/Мбез=(53*7,98+44*8,4)/16,38=48%

 

ао = 53%, аи  = 44% - пределы распада осадка и ила;

kr = 0,4 - коэффициент, зависящий от влажности осадка, определяется по табл. 61 СниП 2.04.03-85.

 

Определение выхода газа из метантенков:

 

Гб = Rr /100 = 44/100 = 0,44 м³/кг = 44%

 

 Определение общего  выхода газа:

 

Гобщ= Гб * Мбез*1000 = 0,44 * 16,38 * 1000 = 7207 м³/сут

 

Для выравнивания давления газа в газовой сети предусматриваем мокрые газгольдеры, вместимость которых Vг рассчитывается на 24–ч выход газа:

 

Vг= Г*t/24=7207*3/24=901 м³

 

Принимаем 2 газгольдера, объёмом каждого 600м³, с внутренним диаметром резервуара 11,48м, колокола 10,68м, высота газгольдера 15,4м, резервуара 7,39м, колокола 7,61м.  

 

 

 

 

 

 

Расчёт фильтр - прессов .

 

Расчет фильтр-прессов ведется по формулам, предоставленным лабораторией МГСУ.

Количество сухого вещества обезвоженного осадка в сутки определяется по зависимости:

            

где Мсух – количество осадка на станции;

Р – среднее значение влажности.

Принимаем производительность фильтр-прессов П=7 кг/ч (по табл.62 СНиП).

При работе фильтр-прессов 8 часов в сутки необходимая площадь фильтров составит:

           м2

Принимаю два рабочих и один резервный фильтр-пресс ФПАКМ-2,5У.

 

Расчёт иловых площадок.

 

Сброженный осадок, выгружаемый из  метантенков, имеет влажность 96-98 %.Для дальнейшего использования осадок надо подвергнуть обезвоживанию. Наиболее распространенным методом обезвоживания осадков является сушка их на иловых площадках различных конструкций. Различают иловые площадки на естественном основании с дренажом и без дренажа; на искусственном асфальтобетонном основании с дренажом; каскадные с отстаиванием и поверхностным удалением иловой воды; площадки-уплотнители. На иловых площадках происходят уплотнение осадка, испарение воды с поверхности осадка и фильтрация воды через слой осадка и удаление ее дренажной системой. Иловые площадки состоят из карт, окруженных со всех сторон валиками. Размеры карт и число выпусков определяют, исходя из влажности осадка, дальности его разлива и способа уборки после подсыхания. Иловые площадки на естественном основании проектируются на хорошо фильтрующих грунтах при залегании грунтовых вод на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт и только тогда, когда допускается фильтрация иловой воды в грунт. Если глубина залегания грунтовых вод меньше 1,5 м, то необходимо понижение их уровня. Сброженный осадок из метантенков имеет влажность 97%. Дальность разлива осадка такой влажности по картам иловых площадок составляет 75 —100 м.