Специальные методы очистки сточных вод

Тип песколовки выбираем с учетом производительности очистных сооружении, характеристики взвешенных веществ, компоновочных  решений и т.п. : горизонтальная

При расчете горизонтальных песколовок следуют определять их длину L_s, м, по формуле

                                                                      (5.7)

где K_s – коэффициент учитывающий влияние турбулентности и т.д., 1,7, принимаемый по [1] табл. 27; H_s - расчетная глубина песколовки, 0,89 м; v_s - скорость движения сточных вод, 0,3 м/с, принимаемая по [1] табл. 28; u₀ - гидравлическая крупность песка, 18,7 мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка.

H_s = F^½  / 1,5 = 1,19^½ / 1,5 = 0,89                                                                (5.8)

Т.к.  В : H_s = 1,5 ; В · H_s = F, где В – ширина песколовки; F – площадь живого сечения, рассчитанная по формуле: F = q_max/(n_s · v_s) = 0,715/(2·0,3) = 1,2 м² ; где q_max - максимальный часовой расход сточных вод 0,715 (м³/сек), рассчитано в пункте 1.2; n_s – количество принятых песколовок, 2 шт.

                 L_s = (1000·1,7·0,89·0,3) / 18,7 = 24,27 м.

Определение количества песка, задерживаемого в песколовке.

Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных  вод надлежит принимать 0,02 л/(чел×сут), влажность

 песка 60 %, объемный вес 1,5 т/м³.

Q_песок = N_пр^взв · q_s / 1000, (м³/сут)                                              (5.10)

Q_песок = 133230 · 0,02 / 1000 = 2,66 (м³/сут)

где N_пр^взв – приведенное число жителей, 133230 чел, рассчитано по формуле (5.11); q_s - количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,02 л/(чел×сут), по [1] пункт 6.

N_пр^взв = N_кз + N_экв                                                                          (5.11)

N_пр^взв = 100000 + 33230 = 2133230(чел).

где N_кз – число жителей канализованных районов, 100000 чел, дано по заданию; N_экв –число жителей, которые внесут такое же количество взвешенных веществ которое вносит данное предприятие, 33230 чел, рассчитано по формуле (5.9).

                              N_экв = С_взв.пр · Q_пр / а_взв,                                          (5.12)

N_экв = 180· 12000 / 65 = 33230 (чел).

где а - количество загрязняющих веществ  на одного жителя, г/сут (из таблицы  № 2); Q_пр - расчетный расход производственных сточных вод, 12000 (м³/сут), дано по заданию; С_взв.пр - концентрация взвешенных веществ промышленных сточных вод 180 (мг/л).

Для задержания песка используем песковые площадки. Площадь песковых площадок определяем по нагрузке песка на дно песковых площадок, которое равно 3 м³/м² год. Глубину песковой площадки принимаем равную 3 м.

Fss = Q_песок · 365 / g, (м²)                                                            (5.13)

Fss = 2,66· 365 / 3 = 324 (м²).

где Q_песок – количество песка задерживаемого в песколовке, 2,66 (м³/сут), рассчитано по формуле (5.7); 365 – количество дней в году; g – нагрузка песка на дно песковых площадок, 3 м³/м² год.   

Принимаем 2 песковые площадки, площадь  которых равна:

Fss2 = Fss / 2 = 324 / 2 = 162(м²)                                     (5.14)

Их геометрические размеры будут равны 16х10м^2.  полная площадь равна 162 м^2. 

Для откачки  песка из песколовок наиболее часто используют гидроэлеваторы, которые устанавливают в песковом бункере. Для нормальной работы необходимо подавать воду после первичных отстойников по отношению 20 частей воды к 1-ой части песка. Песок из песколовок откачивают 2 раз в сутки. Время откачки 12 минут.

Qs = Q_песок · 21 = 2,66 · 21 = 55,86 м³/сут;                                (5.15)

где 21 – отношение частей воды к  частям песка; Q_песок – количество песка задерживаемого в песколовке, 2,66 (м³/сут), рассчитано по формуле (5.7).

С каждой песковой площадки нужно откачивать кол-во песка равное: Qs´ = Qs / 2 =55,86 / 2 = 27,93 м³/сут;                                    (5.16)

где 2 – количество песковых площадок, шт.

Определение производительности гидроэлеваторов:

f = Qs´*1000/ n_s* n_k t = 55,86*1000/2*2*720= 0,0194 л/с ≈ 20 м³/с.

Принимаем гидроэлеватор: Типоразмер ΙΙ, диаметр сопла 40 мм, диаметр  горловины 80 мм, расход 20 м³/с. 

 

5.3   Расчет отстойников

Первичные отстойники рассчитывают на пропуск максимального расхода. Принимаем горизонтальный отстойник.

Э → u₀→ q_setN →t_set                                              

Максимальный часовой расход Q_max.ч = 3008,8 м³/ч; концентрация взвешенных веществ смеси сточных вод С_{смеси взв}= 227,32 (мг/л);

Эффект осветления находим по формуле:

Э = ((С_{смеси взв} – 150) / С_{смеси взв}) · 100%                                     (5.17)

Э = ((227,32 – 150) / 227,32) · 100% = 35%.

С помощью таблицы 4 находим значение продолжительности отстаивания t_set = 395 с, так как:

     t₂₀₀= 540 с – 30%;             t₃₀₀= 320 с – 30%;

     t₂₀₀= 650 с - 40%;              t₃₀₀= 450 с - 40%.

        Расчетное значение гидравлической крупности u₀, мм/с, необходимо определять по кривым кинетики отстаивания Э = f(t), или рассчитать по формуле:

                                                    (5.18)

u₀ = (1000·3·0,5) / (395·1,1(3·0,5/0,5)^0,2 = 2,4 мм/с.

где H_set - глубина проточной части в отстойнике, принимаем равной 3м; K_set - коэффициент использования объема проточной части отстойника, 0,5. по [1] таблица31; t_set - продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h₁, 395 с, найдена ранее; n₂ - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения; для городских сточных вод, 0,5, определяем по [1] черт. 2.

Черт.1. Зависимость показателя степени n₂ от исходной концентрации взвешенных веществ в городских сточных водах при эффекте отстаивания

1 - Э = 50 %; 2 - Э = 60 %; 3 - Э = 70 %

Основные расчетные параметры отстойников надлежит определять по [1] табл. 31.

Различают типовые размеры  горизонтальных отстойников: 

6*24*3,15

9*30*3,15

Производительность одного отстойника q_set, м³/ч, следует определять исходя из заданных геометрических размеров сооружения и требуемого эффекта осветления сточных вод по формуле: для радиальных отстойников

             q_set  =3,6 · K_set*L_set*B_set  · (U₀ -V_турб)                                          (5.19)

где К_set - коэффициент использования объема, 0,45,принимаемый по [1] табл. 31; u₀ - гидравлическая крупность задерживаемых частиц, 1,85 мм/с, определяемая по формуле (5.15); v_tb - турбулентная составляющая, 0 мм/с, принимаемая по [1] табл. 32. L_set –длина тстойника,м. B_set –ширина отстойника

            q_set = 3,6 ·6 ·24*0,5 (2,4) = 622,08 м³/ч.

N = Q_макс.ч / q_set                                                                            (5.20)    

N = 2575,71/622,08= 5 шт.

            q_set = 3,6 ·9*30 ·0,5 (2,4) = 1166,4 м³/ч.

Количество отстойников рассчитываем по формуле(5.20)    :

N = 2575,71 / 1166,4 = 2,20 ≈ 3 шт.

Принимаем 3 отстойника 9*30*3,15

Объем осадка образовавшегося в  первичном отстойнике:

Количество осадка по сухому веществу оприделяется по формуле :

Q_mud = (Сеn·Э·К·q_сут)/10⁶ =(227,32·0,34·1,1·40000)/10⁶ =3,4 т/сут;    (5.21)

    V_mud = q_mud ·100/(100 – В_mud) = 3,4·100/(100-95) = 68 м³/сут.    (5.22)

где Сеn – концентрация взвеси смеси СВ, 227,32 мг/л; Э – эффективность работы отстойника, 34%; К – коэффициент неравномерности, 1,2; q_сут - среднесуточный расход сточных вод 40000 (м³/сут); В_mud – влажность осадка, 95%, т.к. осадок удаляем с помощью плунжерного насоса.

Количество осадка по беззольному  веществу равно:

                        Q_mud^{w a}= Q_mud (100-S)(100-В_г)/10000                                     

Где: S=30% зольность осадка; В_г=5-6%гигроскоическая влажность осадка.

                   Q_mud^{w a}=3,4(100-30)(100-5)/10000=2,26 т/сут.                                  (5.24)

 

6. СООРУЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ  СТОЧНЫХ ВОД

6.1 Расчет аэротенков.

При БПК_полн поступающей в аэротенки воды свыше 150 мг/л, а также при наличии в воде вредных производственных примесей необходимо предусмотреть регенерацию активного ила.

Так как С _{см БПК ос} - концентрация БПК смеси сточных вод, 160 мг/л, предусматриваем регенерацию ила.

Период аэрации t_at, ч, в аэротенках, определим по формуле

                                                     (6.1)

где L_en - БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании), 215,4 мг/л; L_ex - БПК_полн очищенной воды,15 мг/л; a_i - доза ила, принимаем 2,5 г/л;

t_at = (2,5 / 2,5^0,5) · lg(160 / 15) = 1,81 ч.

При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ t_O, ч, рассчитываем по формуле:

                                           (6.2)

где r - удельная скорость окисления, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

                                    (6.3)

r_max - максимальная скорость окисления, 85 мг/(г×ч), принимаемая по табл. 40 [ 1 ]; C_O - концентрация растворенного кислорода, 2 мг/л; K_l - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, 33 мг БПК_полн/л, и принимаемая по табл. 40 [ 1 ]; К_О - константа, характеризующая влияние кислорода, 0,625 мг О₂/л, и принимаемая по табл. 40 [ 1 ]; j - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, 0,07 л/г, принимаемый по табл. 40 [ 1 ].

ρ = ((85·15·2)/(15·2+33·2·0,625·15))·(1/(1+0,07·5,33) = 12,33 мг/(г×ч). 

R_i - степень рециркуляции активного ила_i, в аэротенках следует рассчитывать по формуле:

                                                     (6.4)

где a_i - доза ила в аэротенке, 2 г/л; J_i - иловый индекс, см³/г.

             Величина R_i должна быть не менее 0,3 для отстойников с илососами, 0,4 - с илоскребами, 0,6 - при самотечном удалении ила.  Принимаем R_i равное 0,3.

s - зольность ила, принимаемая по табл. 40 [ 1 ].

 

 

a_r - доза ила в регенераторе, 6,7 г/л, определяемая по формуле

                                                      (6.5)

a_r = 2 (1 / (2·0,3) + 1) = 5,33г/л.

 

t_o = (160-15) / (0,3·5,33·(1- 0,3) ·12,23) = 10,6ч.

Продолжительность регенерации t_r, ч, определяем по формуле:

                                       (6.6)

t_r = 10,6 -2 = 8,6ч.

Время прибытия в системе t_s, ч, определяем по формуле:

t_s = t_r · R_i + t_at (1+R_i)

t_s = 8,6 · 0,3 + 2 (1+0,3) = 5,1 ч

Вместимость аэротенка W_at, м³, определяем по формуле:

                                      (6.7)

где q_w - расчетный расход сточных вод, так как время прибытия в системе 3 ч

W_at = 1,83 (1+0,3) 2,757,71 = 7170,05 м³

        Вместимость регенераторов W_r, м³, определяем по формуле:

                                        (6.8)

W_r = 8,6 · 0,3 · 2757,71 = 7114,89 м³

Общий объем аэротенка Wo, м³, определяем по формуле:

Wo = W_at + W_r, м³

Wo = 7170,05+7114,89 = 14284,9 м³

Объем регенераторов, составляет 49,8% от общего объема аэротенка → принимаем четырех коридорный аэротенк.

 

Размеры аэротенка.

 Длина аэротенка:L_at = Wо / (N·δ·σ·ς), м                                       (6.9)

где Wо – общий объем аэротенка, 14284,9 м; N – количество коридоров, 4 шт; δ – ширина коридора, 4,5 м; σ – глубина коридора, 4 м; ς – количество аэротенков, 3 шт.

L_at = 14284,9/ ( 3 · 4 · 4,5 · 4,4 ) = 60,1 м ≈ 63 м

Ширина аэротенка:  В_at = N·σ·ς, м                                           (6.10)

В_at = 3 · 4,5 · 4 = 54 м

Находим реальный объем аэротенка:

Wо = L_at · В_at · σ = 63 · 54 · 3 = 10206 м³