close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

613.Журавлева И.В.Проектирование сооружений биологической очистки

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
И.В. ЖУРАВЛЕВА
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
НА СТАНЦИЯХ ВОДООТВЕДЕНИЯ
Учебно-методическое пособие к курсовому,
дипломному проектированию и практическим занятиям
для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство»
специальности 270112 “Водоснабжение и водоотведение”
и 270800.62 по профилю «Водоснабжение и водоотведение»
всех форм обучения
ВОРОНЕЖ 2012
1
УДК 628.356(075)
ББК 38.761.2 (я7)
Ж911
Рецензенты:
кафедра водоснабжения Курского государственного технического университета
(заведующий кафедрой профессор В.А. Морозов);
В.Е. Пастернак директор ООО «Экостройпроект»
Журавлева, И.В.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ
Ж911 ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА СТАНЦИЯХ
ВОДООТВЕДЕНИЯ : учеб.-метод. пособие к курсовому и дипломному проектированию, практическим занятиям / И.В. Журавлева; Воронежский ГАСУ. - Воронеж. 2012.- 67 с.
ISBN 978-5-89040-393 -3
В учебно-методическом пособии изложен порядок самостоятельного
выполнения расчётов параметров для сооружений биологической очистки
сточных вод, построения высотных схем движения воды, осадка и ила по курсу «Очистка городских сточных вод», приведены примеры расчётов. Вопросы
для самоконтроля и задачи для практических занятий позволят студентам
проверить и закрепить знания материала.
Предназначено для студентов всех форм обучения специальности
270112 «Водоснабжение и водоотведение» и других специальностей, обучающихся по направлению 270100 «Строительство», а также бакалавров
270800.62 по профилю «Водоснабжение и водоотведение».
Ил. 19. Табл. 29. Библиогр.: 8 назв.
УДК 628.356(075)
ББК 38.761.2 (я7)
Журавлева И.В., 2012
Воронежский ГАСУ, 2012
ISBN 978-5-89040-393-3
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава I
ВВЕДЕНИЕ
4
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА В ИСКУССТВЕННЫХ
УСЛОВИЯХ
4
1.1. Сооружения биологической очистке сточных вод
в искусственно созданных условиях
1.2. Биофильтры
5
6
1.2.1. Капельные биофильтры
7
1.2.2. Высоконагружаемые биофильтры
10
1.2.2.1. Расчёт аэрофильтров
13
1.2.2.2. Расчёт биофильтров с пластмассовой загрузкой
14
1.3. Аэротенки
15
1.4. Аэротенки – отстойники
23
1.5. Вторичные отстойники
26
1.5.1. Расчёт вертикальных вторичных отстойников
29
1.5.2. Расчёт горизонтальных и радиальных
вторичных отстойников
1.6. Илоуплотнители
31
Глава 2
31
КОМПОНОВКА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
37
2.1.
Требования к генеральному плану очистной станции
37
2.2
Высотное проектирование очистной станции
40
Методика построения высотной схемы
42
Глава 3
Примеры расчёта
42
3.1.
Расчёт аэротенков
42
3.2.
Расчёт вторичных отстойников
44
3.3.
3.4.
Расчёт илоуплотнителей
Пример расчёта и построения профиля движения сырого осадка
44
45
3.5.
Пример расчёта и построения профиля движения активного ила
46
Вопросы для самоконтроля
Задачи для решения на практических занятиях
Библиографический список
Приложения
47
49
50
51
3
ВВЕДЕНИЕ
Цель учебно-методического пособия - научить студентов в процессе
выполнения курсового и дипломного проектов, а также практических занятий:
выбирать в зависимости от состава загрязнений, поступающих
на станцию очистки сточных вод, сооружения для их биологической очистки;
рассчитывать основные параметры эксплуатации,
подбирать вспомогательное оборудование,
сравнивать несколько вариантов с выбором наилучшего,
строить профили движения сточной жидкости, осадка и ила по
сооружениям.
Студент должен знать основные нормативы и уметь применять их в курсовых и дипломных проектах - принципы проектирования сооружений, инженерных сетей и оборудования, планировки и застройки станции очистки сточных вод.
Пособие поможет овладеть методами расчёта, высотного проектирования, составления экспликаций зданий, сооружений и коммуникаций.
Студент самостоятельно изучит порядком выбора сооружений для искусственной биологической очистки: биофильтров, аэротенков с и без регенерации активного ила, аэротенков-отстойников, вторичных отстойников,
илоуплотнителей, и рассчитает в зависимости от исходных условий нужные
сооружения.
Изучив требования к площадке очистной станции, её компоновке, построению высотных схем, студенты решат задачу составления плана очистной
станции и построения высотных схем движения воды, осадка и ила, а также с
помощью примеров смогут самостоятельно учесть вид местных потерь.
Описание каждого сооружения сопровождается краткими теоретическими сведениями, вопросами, отвечая на которые студенты смогут проверить свои знания. Решение на практических занятиях предлагаемых задач
позволит приобрести опыт ведения инженерных расчётов, закрепить навык
проектирования.
Учебно-методическое пособие является продолжением учебнометодического пособия по расчёту сооружений механической очистки и о бработки осадка [2]; сохранены условные обозначения параметров.
Пособие предназначено студентам, бакалаврам и магистрантам и будет
полезно инженерно-техническим работникам проектных и эксплуатационных организаций сооружений для очистки сточных вод.
4
Глава I
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Метод биологической очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов в процессе жизнедеятельности использовать в качестве источников питания разнообразные вещества, содержащиеся в стоках.
Переработке подвергаются некоторые неокисленные неорганические с оединения (сероводород, аммиак, нитриты и т.п.).
К группе биологически неокисляемых веществ относятся многие углеводороды, «жёсткие» СПАВ, красители, сложные эфиры.
Биологические реакции проходят под действием ферментов (изучено несколько сотен ферментов) гетеротрофных микроорганизмов. Сначала происходит окисление веществ для поддержания энергетических потребностей
клетки с выделением активного водорода, а затем – синтез биомассы. Затраты
кислорода на эти реакции соответствуют БПК полн. сточной воды.
Если окисление проводится долго и все исходные органические вещес тва
использованы, начинается процесс окисления клеточного вещества бактерий.
При наличии в воде достаточной концентрации растворённого кислор ода
в среде развиваются автотрофы – нитрификаторы, которые проводят биологическое окисление аммонийного азота сначала до нитритного, а затем и до
нитратного состояния.
Для нормального процесса синтеза клеточного вещества и эффективного
процесса очистки воды в среде должна быть достаточная концентр ация всех
основных элементов питания – органического углерода (БПК), азота и фосфора. БПКполн.:N:P=100:5:1. Для построения клетки необходимы в очень незначительном количестве калий, кальций, магний, сера, железо, марганец и
др. Этих элементов обычно хватает. Азот и фосфор приходится добавлять искусственно.
Биологическую очистку называют полной, если БПКполн. очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и неполной при БПКполн.> 20 мг/л.
1.1. Сооружения биологической очистки сточных вод в искусственно
созданных условиях
Методы биоокисления в искусственных условиях осуществляются в двух
модификациях – с микроорганизмами, прикреплёнными к материалу загрузки
фильтра (биофильтры) или свободно плавающими в обрабатываемой воде
(аэротенки).
Качественный и количественный состав микронаселения ила и плёнки зависит от многих факторов: состава обрабатываемой воды, массы загрязнений,
приходящихся на единицу массы ила в единицу времени, доступа кислорода,
5
гидродинамического режима в сооружении и т.д. Чем больше различных о рганических соединений в стоках, тем разнообразнее биоценоз ила. В биоплёнке относительно высокий процент анаэробной микрофлоры.
Микронаселение ила служит индикатором процесса очистки. В нормально работающем иле обычно наблюдается большое разнообразие простейших,
и нет количественного преобладания какого-либо одного из видов, все организмы подвижны, находятся в оживлённом состоянии; ил хорошо флоккулирует и легко оседает. При недостатке питания наблюдается измельчение простейших, они становятся прозрачными; сначала видоизменяются инфузории, а
затем и коловратки. Вода над илом имеет мелкую, плохо оседающую муть. Ил
с избытком питания мало разнообразен по видам, количественно преобладает
один из видов. В большом количестве развиваются нитчатые бактерии. Число
организмов в 1 мл изменяется от единиц до нескольких сотен тысяч. Ориентировочно:
«мало» организмов - 1-10 тыс. шт./мл;
«нормально» - 10-100 тыс.;
«много» - более 100 тыс. шт./мл.
Чаще всего биологическая очистка состоит из двух сооружений: аэротенков или биофильтров для контакта активного ила с очищаемой сточной водой
и отстойных сооружений – для отделения активного ила от очищенной сточной воды.
Тип сооружений принимают при проектировании в зависимости от концентраций исходного и конечного БПК полн, поступающегося на биологическую очистку.
1.2. Биофильтры
Биофильтры – это сооружения, в которых сточная жидкость фильтруется
через крупнозернистый материал, покрытый биологической плёнкой. Биологические плёнки представляют собой колонии аэробных микроорганизмов.
Микробиальный состав меняется по высоте сооружения, что соответствует
постепенному снижению нагрузки по загрязнениям в направлении фильтрации и нарастанию растворённого кислорода в очищенной воде.
Сущность биологического процесса заключается в протекании загрязнённой сточной воды через слой фильтрующей загрузки. Сточная жидкость омывает тонким слоем поверхность фильтрующего материала. В результате из
сточной жидкости извлекаются как нерастворимые, так и растворимые органические вещества. Происходит процесс поглощения биологической плёнкой
(аэробными микроорганизмами) органических веществ, которые в слое фильтрующей загрузки подвергаются окислению.
В результате жизнедеятельности аэробных микробов происходит процесс
минерализации органических веществ. Отработанная и отмершая биоплёнка
смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.
6
Биофильтр состоит из следующих элементов:
1) фильтрующей загрузки, помещённой в резервуар с водонепроницаемыми или водопроницаемыми стенками;
2) водораспределительного устройства;
3) дренажного устройства;
4) воздухораспределительного устройства.
Число секций или биофильтров принимают чётным, не менее двух и не
более восьми. Все секции рабочие.
По режиму работы биофильтры делятся на 2 группы:
1) периодического действия, вследствие высокой истираемости
и малой прочности почти не применяются;
2) непрерывного действия, которые, в свою очередь, подразделяются в зависимости от производительности на 1 м 3 загрузки и по конструктивным особенностям материала на такие типы:
с объёмной загрузкой:
а) капельные биофильтры устраивают с естественной аэрацией. Для этого
предусматривают по периметру в пределах междонного пространства окна с устройствами, позволяющими закрывать их наглухо. Площадь окон
должна составлять 1 – 5 % площади фильтра [1, п. 6.120]. Пропускная
способность - до 1000 м3/сут., Lex=10 – 15 мг/л; крупность фракций загрузочного материала 20 – 30 мм, материал – щебень, галька прочных горных пород, керамзит, а также пластмассы, способные выдерживать температуры от 6 до 30 С, высота слоя загрузки 1 – 2 м, нижний поддерживающий слой высотой 0,2 м с крупностью 70 – 100 мм;
б) высоконагружаемые биофильтры, Lex=15 – 30 мг/л, гидравлическая нагрузка
10 – 30 м3/(м2 сут.), крупность загрузочного материала 40 – 60 мм, высота
слоя загрузки 2 – 4 м, допустима производительность до 30 тыс. м 3/сут.;
в) башенные биофильтры – большой высоты. Производительность до
50 тыс. м3/сут.; Lex=20 – 25 мг/л), крупность загрузочного материала 60 –
80 мм, высота слоя загрузки 8 – 16 м;
с плоской загрузкой:
БПКполн. очищенной воды принимается 15 – 30 мг/л. Крупность загрузочного материала 40 – 60 мм и высота слоя загрузки 2 – 4 м.
г) биофильтры с жёсткой загрузкой в виде колец, обрезков труб и других
элементов для производительности до 10 тыс. м 3/сут. В качестве загрузки
могут быть использованы керамические, пластмассовые и металлические
засыпные элементы. Плотность загрузки загр.=100 – 600 кг/м3, пористость
70 – 90 %, высота слоя загрузки 1-6 м;
7
д) биофильтры с жёсткой загрузкой в виде решёток или блоков, собранных из чередующихся плоских и гофрированных листов для производительности до 50 тыс. м3/сут. Блочные загрузки могут выполняться из различных видов пластмасс. Плотность пластмассовой загрузки 40 – 100 кг/м3, пористость 90 – 97 %, высота слоя загрузки 2 – 16 м. Плотность асбестоцементной загрузки 200 – 250 кг/м3, пористость 80 – 90 %, высота слоя загрузки 2 – 6 м;
е) биофильтры с мягкой или рулонной загрузкой. Материалы (пластмасса,
синтетические ткани) крепятся на каркас или укладываются в рулоны.
Плотность такой загрузки 5 – 60 кг/м3, пористость 94 – 99 %, высота слоя
загрузки 3 – 8 м.
Биофильтры проектируют в виде резервуаров со сплошными стенками и
двойным дном: нижним – сплошным, верхним – решётчатым (колосниковая
решётка) для поддержки загрузки. Высоту междонного пространства не менее
0,6 м, уклон нижнего днища к сборным лоткам – не менее 0,01; продольный
уклон сборных лотков – не менее 0,005.
Биологические фильтры для очистки производственных сточных вод допускается принимать как основные при одноступенчатой схеме очистки или в
качестве сооружений первой или второй ступени при 2-ступенчатой схеме
биологической очистки.
Размещать биофильтры целесообразно для обеспечения наилучших условий эксплуатации в отапливаемых помещениях.
1.2.1. Капельные биофильтры
На капельных биофильтрах (рис. 1) происходит полный процесс очистки
сточных вод. БПКполн. сточной воды должно быть не более 220 мг/л. БПК полн.
очищенной воды принимается 15 мг/л. Если начальное БПК больше 220 мг/л,
то предусматривают рециркуляцию очищенных сточных вод [1, п. 6.128].
Количество избыточной биологической плёнки на станциях очистки с капельными биофильтрами принимается 8 г/сут. по сухому веществу на 1 чел.
Влажность биоплёнки – 96 %. Производительность капельного биофильтра от
500 до 1000 м3/ сут., при большей производительности размеры сооружений
велики и экономически невыгодны.
Окислительная мощность капельного биофильтра составляет 0,15 –
0,3 кг/(м3*сут.) по снятой БПК. Гидравлическая нагрузка на 1 м 2 биофильтра 1 – 3 м3/сут. В капельных биофильтрах используют загрузочный материал с
крупностью фракций 25 – 40 мм; рабочая высота фильтра 1,5 – 2 м. Нижний
8
поддерживающий слой высотой 0,2 м загружается материалом крупностью 70 –
100 мм.
Рис. 1. Капельный биофильтр:
1 – дозирующие баки сточной воды; 2 - спринклеры; 3 – загрузка биофильтра;
4 – стенки железобетонные; 5 – подача сточной воды на очистку
В днище распределительных лотков устраиваются отверстия, поэтому вода на фильтрующую поверхность подаётся в виде отдельных капель или
струй. При проектировании разбрызгивателей следует принимать начальный
свободный напор около 1,5 м, а конечный – не менее 0,5 м; диаметр отверстий
– 13-40 мм; высоту расположения головки над поверхностью загрузочного материала – 0,15-0,2 м; продолжительность орошения на капельных биофильтрах при максимальном притоке воды – 5-6 мин.
Скорость движения жидкости в начале труб 0,5 – 1 м/с; скорость истечения жидкости из отверстий не менее 0,5 м/с, диаметр отверстий не менее
10 мм.
Вентиляция естественная через отверстия в его стенах, располагаемые
равномерно по периметру междонного пространства и оборудованные засло нками. Площадь вентиляционных отверстий должна быть не менее 1 % от площади биофильтра.
9
Расчёт капельных биофильтров
1 способ по окислительной мощности: Последовательность расчёта следующая:
1. Определяется объём фильтрующей загрузки по окислительной мощности (ОМ), которая принимается по табл. 1 в зависимости от среднегодовой температуре воздуха и воды.
Таблица 1
Значения окислительной мощности биофильтра от температуры
ОМ в граммах кислорода, сут./м3
отапливаемое
неотапливаемое
помещение
помещение
200
< +3 C
250
150
+3 до 6 C
300
250
6 до 10 C
300
более 10 С
Примечание: ОМ – количество кислорода в сутки, выражаемое в граммах БПК, необходимое для 1 м3 фильтрующего материала.
Температура воздуха среднегодовая
2.
Удельный объём фильтрующего материала определяется по формуле
Len Lex 3 2
W'
, м /(м сут.),
(1)
ОM
где Len и Lex – БПКполн исходной и очищенной воды соответственно, г/м 3 ;
Общий необходимый объём фильтрующей загрузки определяется по
формуле
W W ' Q , м3.
(2)
2 способ по гидравлической нагрузке: капельные биофильтры рассчитываются по гидравлической нагрузке согласно п. 6.129 СНиП [1]:
1. Определяют соотношение величин исходной и очищенной сточной жидкости Кbf по формуле
L
Кbf = en L .
(3)
ex
2. В зависимости от гидравлической нагрузки qbf и температуры воды Tw
и рабочей высоты биофильтра Нbf по табл. 2 или [1, табл. 37] находится требуемое значение коэффициента Кbf, которое сравнивается с расчётным по формуле (3). Если расчётное значение превышает табличное, то необходимо
предусматривать рециркуляцию.
Коэффициент рециркуляции определяется по формуле
3.
Len Lm ix
,
Lm ix Lex
здесь Lmix – БПКполн смеси исходной и циркулирующей жидкости.
K rc
10
(4)
Таблица 2
Значение требуемого коэффициента Кbf в зависимости от температуры воды
и гидравлической нагрузки
qbf,
Коэффициент Кbf при температуре Tw С и высоте Нbf, м
м3 /(м2 сут.)
Tw =8
Tw =10
Tw =12
Tw =14
Нbf =1,5 Нbf =2 Нbf =1,5 Нbf =2 Нbf =1,5 Нbf =2 Нbf =1,5
Нbf =2
1,0
8,0
11,6
9,8
12,6
10,7
13,8
11,4
15,1
1,5
5,9
10,2
7,0
10,9
8,2
11,7
10,0
12,8
2,0
4,9
8,2
5,7
10,0
6,6
10,7
8,0
11,5
2,5
4,3
6,9
4,9
8,3
5,6
10,1
6,7
10,7
3,0
3,8
6,0
4,4
7,1
6,0
8,6
5,9
10,2
3. Общий объём фильтрующей загрузки определяется по формуле (5) или (5а)
Q
, м3,
(5)
qbf
или с учётом циркулирующей жидкости
Q 1 K rc
W
, м3.
(5а)
qbf
4. Необходимая площадь поверхности биофильтров определяется по фо рмуле
W
F
W
, м2.
H bf
(6)
Необходимо выбрать типовой биофильтр и найти его площадь (принимается кратно трём). Например, f=ВхА= 3х6, 6х6, 6х9 м2.
Необходимое количество биофильтров принимается кратно двум:
nб= F/f, шт.
(7)
Всего биофильтров должно быть не меньше двух и не больше восьми,
причём все ёмкости рабочие.
Принцип работы биофильтров
Сточная вода самотёком поступает из первичных отстойников в распр еделительное устройство, из которого периодически напускается на повер хность биофильтра. Вода, профильтровавшаяся через толщину биофильтра,
попадает в дренажную систему и далее по сплошному непроницаемому днищу стекает к отводным лоткам, расположенным за пределами биофильтра. Затем вода поступает во вторичные отстойники, в которых вынос имая плёнка
отделяется от очищенной воды.
При нагрузке по загрязнениям больше допустимой поверхность капельных биофильтров быстро заиливается и работа их резко ухудшается.
11
1.2.2. Высоконагруженные биофильтры
Они отличаются от капельных тем, что имеют большую окислительную
мощность, обеспечивают незаиляемость фильтрующей загрузки. В них лучше
происходит обмен воздуха. Достигается это за счёт применения более крупных фракций загрузки. С увеличением окислительной мощности увеличивается и гидравлическая нагрузка. Наличие высоких скоростей фильтрации воды
при высоких нагрузках обеспечивает постоянный вынос из фильтрующей
нагрузки трудно окисляемых нерастворимых примесей и отмирающей биоплёнки. Поэтому кислород воздуха расходуется в основном на окисление органических веществ, оставшихся в сооружении.
К конструктивным особенностям высоконагружаемых биофильтров следует отнести:
1) большую высоту слоя фильтрующей загрузки – в аэрофильтрах от 2 до 4 м,
в биофильтрах с пластмассовой загрузкой 3 – 4 м, в башенных - 6 – 16 м;
2) большую крупность зёрен загрузки. В биофильтрах высотой 4 м размер
фракций составляет 40 - 50 до 65 мм, в башенных – 100 - 150 мм;
3) особую конструкцию днища и дренажа, которая обеспечивает возможность искусственной вентиляции загрузки;
4) необходимость орошения всей поверхности биофильтров с возможно
меньшими перерывами в подаче воды и поддержания повышенной нагрузки
жидкости на 1 м2 поверхности загрузки. Только при этих условиях обеспечивается незаиляемость фильтров.
Высоконагружаемые биофильтры классифицируются по следующим признакам:
I.
По степени очистки – на полную и неполную биологическую очистку;
II.
По способу подачи воздуха – с естественной и искусственной вентиляцией. Наиболее часто применяется искусственная вентиляция
на аэрофильтрах.
III. По режиму работы: без и с циркуляцией очищенной воды. Циркуляцию очищенной сточной жидкости предусматривают в случае
превышения БПКполн в поступающей воде 150 г/м3. Возврат очищенной воды на биофильтр не приводит к увеличению загрязнений,
но при этом увеличивается гидравлическая нагрузка по воде, что
обеспечивает самопроизвольную промывку фильтрующей загрузки.
IV. По биологической схеме: в одну или две ступени. Двухступенчатый
режим работы биофильтров предусматривается при неблагоприятных климатических условиях, а также при отсутствии возможностей увеличить высоту биофильтра (при низком перепаде отметок
земли на территории станции).
Распределение воды по поверхности биофильтра можно осуществлять
двумя способами: спринклерными (рис. 2) или реактивными оросителями.
Конструкция дренажного днища может быть выполнена из сборных железобетонных перфорированных плит, из кирпича или полутруб. Высота междудон12
ного пространства 40 – 60 см. Общая площадь отверстий для пропуска воды
через дренажное устройство 5 – 8 % общей площади дна биофильтра.
Рис. 2. Спринклерные оросители биофильтров
Очищенная вода через дренажное устройство попадает на водонепроницаемое днище. Отвод воды по днищу можно осуществлять путём устройства
сборных лотков под самим биофильтром либо водонепроницаемому днищу
придают уклон для отвода воды за пределы ёмкости биофильтра. При устро йстве сборных лотков в водонепроницаемом днище скорость воды в лотках
принимается не менее 0,6 м/с. Уклон днища в сторону сборных лотков пр инимают 0,02. Расстояние между сборными лотками принимается в пределах
2,5…4 м. Уклон лотков, по которым вода отводится за пределы биофильтра,
0,02…0,005. В сборный лоток вода поступает из отводящих лотков. Уклон
сборного лотка 0,003…0,005.
Стенки резервуара биофильтра возвышаются над фильтрующей загрузкой
на 0,5 м с целью уменьшения влияния ветра на равномерность распределения
воды по поверхности биофильтра.
В качестве фильтрующей загрузки можно применять керамзит, щебень,
гравий, пластмассовую загрузку, полиэтиленовые трубы, волнистый или ли-
13
стовой шифер, а также отходы заводов пластмассовых изделий в виде бракованных деталей. Лучшим фильтрующим материалом является фильтрующая
загрузка из пластмассы, выполненная в виде пчелиных сот, 1м 3 такой фильтрующей загрузки составляет до 200 м 2 поверхности контакта с водой.
Требования, предъявляемые к фильтрующей загрузке:
1) удельный вес на более 1000 кг/м3;
2) выдерживать давление более 10 атм.;
3) выдерживать более чем пятикратную пропитку насыщенным раствором сернокислого натрия;
4) пройти не менее 10 циклов испытаний на замораживание;
5) выдерживать кипячение в течение 1 ч в пятипроцентном растворе с оляной кислоты (НСl), масса которой должна превышать массу испытуемого материала в 3 раза;
6) материал не должен получать заметных повреждений или уменьшаться в весе более чем на 10 % от его начального веса.
1.2.2.1. Расчёт аэрофильтров
БПКполн поступающих на аэрофильтры сточных вод не должна превышать
300 г/м3. При большем значении необходимо предусматривать циркуляцию
очищенной воды. Коэффициент рециркуляции жидкости определяется по
формуле (4), при этом Lmix<300 г/м3.
По табл. 3 или [1, табл. 38], в зависимости от гидравлической нагрузки,
удельного расхода воздуха, температуры воды, рабочей высоты ёмкости, пр оверяется коэффициент соотношения исходной и очищенной жидкости в сравнении с рассчитанным по формуле (3).
Общий объём фильтрующей загрузки определяется по формуле (5) или с
учётом циркулирующей жидкости (5а).
Необходимая площадь поверхности аэрофильтров определяется по фо рмуле (6).
Количество избыточной биологической плёнки, выносимой из высоконагружаемых биофильтров, принимается 28 г/(чел сут) по сухому веществу,
влажность – 96 %.
Таблица 3
Значение требуемого коэффициента Каf в зависимости от температуры
воды и гидравлической нагрузки
Коэффициент Каf при температуре Tw С и высоте Наf, м; qaf, м3 /(м2 сут)
Tw =8
Tw =10
Tw =12
Tw =14
qa ,
Н ,м
м3 /м3 аf
qaf
=10
qaf
=20
qaf
=30
qaf
=10
qaf
=20
qaf
=30
qaf
=10
qaf
=20
qaf
=30
qaf
=10
qaf
=20
qaf
=30
2
3
3,02
5,25
2,32
3,53
2,04
2,89
3,38
6,2
2,5
3,96
2,18
3,22
3,76
7,32
2,76
4,64
2,36
3,62
4,3
8,95
3,02
5,25
2,56
4,09
4
9,05
5,37
4,14
10,4
6,25
4,73
11,2
7,54
5,56
12,1
9,05
6,54
8
14
Окончание табл. 3
qa ,
Наf, Коэффициент Каf при температуре Tw С и высоте Наf, м; qaf, м3 /(м2 сут)
3 3
м /м м Tw =8
Tw =10
Tw =12
Tw =14
qaf
qaf
qaf
qaf
qaf
qaf
qaf
qaf
qaf
qaf
qaf
qaf
=10 =20 =30 =10 =20 =30 =10
=20 =30 =10
=20 =30
2
3,69 2,89 2,58 4,08 3,11 2,76 4,5
3,36 2,93 5,09
3,67 3,16
10
3
6,1
4,24 3,56 7,08 4,74 3,94 8,23
5,31 4,36 9,9
6,04 4,84
4
10,1 6,23 4,9 12,3 7,18 5,68 15,1
8,45 6,88 16,4
10
7,42
2
4,32 3,88 3,01 4,76 3,72 3,28 5,31
3,98 3,44 5,97
4,31 3,7
12
3
7,25 5,01 4,18 8,35 5,55 4,78 9,9
6,35 5,14 11,7
7,2
5,72
4
12
7,35 5,83 14,8 8,5
6,2 18,4
10,4 7,69 23,1
12
8,83
Примечание: Для промежуточных значений qa , Наf и Tw допускается величину Каf определять интерполяцией.
1.2.2.2. Расчёт биофильтров с пластмассовой загрузкой
БПКполн поступающих на эти биофильтры сточных вод не должна превышать 250 г/м3. При большем значении необходимо предусматривать циркуляцию очищенной воды. Коэффициент рециркуляции жидкости определяется по
формуле (4), при этом Lmix<200 г/м3.
Рабочая высота принимается 3…4 м. Аэрация принимается естественная.
В качестве загрузки предусматривают блоки из поливинилхлорида, полистирола, полиэтилена, полипропилена, полиамида, гладких или перфорир ованных пластмассовых труб диаметром 50…100 мм или засыпные элементы
из обрезков труб длиной 50 – 150 мм, диаметром 30…75 мм с перфорированными, гофрированными и гладкими стенками. Пористость загрузочного материала 93…96 %, удельная поверхность 90…110 м 2/м3.
В случае возможного прекращения притока сточных вод на биофильтр
необходимо предусматривать рециркуляцию сточных вод во избежание высыхания биоплёнки на поверхности загрузки.
Расчет
Гидравлическую нагрузку определяют в зависимости от эффекта очистки,
высоты биофильтра, температуры жидкости - по табл. 4.
Таблица 4
Значение гидравлической нагрузки qpf в зависимости от температуры
воды, рабочей высоты и эффекта очистки
Эффект
очистки
Э, %
90
85
80
Гидравлическая нагрузка qpf, м3 /(м2 сут), при высоте загрузки Нpf, м
Нpf= 3
Нpf= 4
Температура сточных вод Тw, C
8
10
12
14
8
10
12
14
18,9
20,4
22,5
24,6
33,2
36,4
40
43,6
25,2
27,6
30
33
44,8
49,2
54
58,8
30,6
33,6
36,9
39,9
54,8
60
65,6
71,6
Общий объём фильтрующей загрузки определяется по формуле (5) или с
учётом циркулирующей жидкости (5а).
15
Необходимая площадь поверхности биофильтров с пластмассовой загрузкой определяется по формуле (6). Количество ёмкостей – по формуле (7).
1.3. Аэротенки
Принцип работы аэротенков основан на жизнедеятельности аэробных
микроорганизмов – активного ила.
Для поддержания жизнедеятельности аэробных микроорганизмов в них
подаётся воздух.
По режиму работы аэротенки можно классифицировать на 2 вида:
на полную биологическую очистку (рис. 3);
Рис. 3. Схемы полной биологической очистки:
1 –первичные отстойники; 2 – аэротенки на полную биологическую очистку;
3 – вторичные отстойники; 4 – регенератор для восстановления активной способности ила
на неполную биологическую очистку;
При неполной биологической очистке независимо от исходной величины БПК необходимо предусматривать регенераторы активного ила. При неполной биологической очистке эффект составляет 80 - 70 %.
Рис. 4. Схемы неполной биологической очистки:
а) неполная очистка, б) комбинированная схема очистки;
1 –первичные отстойники; 2 – аэротенки на полную биологическую очистку;
3 – вторичные отстойники; 4 – регенератор для восстановления активной способности ила;
1а, 2а, 3а – сооружения предназначены на неполную биологическую очистку
16
с регенерацией (см. рис. 3, б и 4) и без регенерации (см. рис. 3, а)
активного ила.
Регенерация активного ила предусматривается при начальной концентрации БПК>150 мг/л. Применение регенерации способствует более глубокому окислению органических веществ и увеличивает нагрузку по БПК полн на
беззольный активный ил.
Значение активного ила в процессе биологической очистки заключается в
полном поглощении из сточной жидкости как нерастворимых, так и растворимых органических веществ. Скорость поглощения и окисления органич еских веществ активным илом зависит от глубины обработки сточных вод на
сооружениях механической очистки. Чем выше эффект работы сооружений
механической очистки, тем интенсивнее идёт процесс окисления органических веществ в аэротенках. При низком эффекте работы первичных отстойников из них выносятся нерастворённые органические вещества крупностью более 40…50 микрон. Такие фракции нерастворённых органических веществ
значительно дольше будут усваиваться активным илом. Поэтому для улучшения работы аэротенков необходимо максимально удалить из сточных вод нерастворимые вещества, включая частично и коллоидные. Чем меньше неорганических веществ, тем больше площадь контакта этих частиц с активным
илом, а продолжительность окисления органических веществ будет идти значительно быстрее.
Стабилизация расхода сточных вод, поступающих на очистку, также способствует улучшению работы аэротенков [4].
Конструкция аэротенка. Аэротенк выполняется в виде прямоугольного
проточного резервуара (рис. 5), разделённого внутренними перегородками на
отдельные коридоры. В аэротенках коридорного типа происходит процесс вытеснения стоков жидкости, водой поступающей на очистку.
Конструктивно аэротенки делятся:
на вытеснители;
17
на смесители (рис. 6);
на аэротенки – отстойники.
При БПК<500 мг/л и Q=30 – 50 тыс. м3/сут. проектируют вытеснители,
если БПК=500-1000 мг/л, Q= 15–50 тыс. м3/сут. – аэротенки-отстойники; при
БПК>1000 мг/л и Q 30 тыс. м3/сут. – аэротенки-смесители.
Для поддержания жизнедеятельности ила в них подают воздух. Аэрация
может осуществляться двумя способами: пневматическим или механическим.
Механические аэраторы дискового или турбинного типа располагаются на
глубине от поверхности аэротенка 5 – 20 см. Коэффициент использования
воздуха выше у пневматической аэрации (фильтросные трубы). В регенераторы подаётся в 2 раза больше воздуха, чем в основные аэротенки.
Нагрузка на ил
Активность ила во многом зависит от соотношения массы беззольного
вещества активного ила к массе органических веществ подлежащих очистке.
Нормально процесс обработки сточных вод в аэротенках происходит при
нагрузке на активный ил от 200 до 400 мг БПК полн. на 1 г беззольного вещества активного ила в сутки (рис. 7). Увеличение нагрузки на активный ил ведёт
к быстрому отмиранию и его гибели. Ил очень быстро стареет. Недогрузка
ила приводит к развитию нитевидных бактерий, которые плохо оседают во
вторичных отстойниках (ил «вспухает»). Наиболее часто наблюдается «вспухание» ила весной и осенью.
Окислительная способность ила во многом зависит от его возраста.
Возраст ила – это период его обмена, который соответствует средней продолжительности пребывания ила в системе аэрационных сооружений (аэр отенках, каналах, вторичных отстойниках и трубопроводах).
5 - 7 суток позволяет получить наилучшую окислительную способность
ила. Опыт эксплуатации типовой станции показывает, что замещение массы
активного ила в аэротенках происходит по истечению 12 – 14 суток.
Показателем качества активного ила является способность его к оседанию. Эта способность оценивается значением илового индекса – объём активного ила в мл после 30-минутного отстаивания, который относят к 1 г сухого
вещества ила. Хорошо оседающий ил имеет J=100 – 120 мл/г. Глубоко минерализованный ил - J=60 – 90 мл/г. «Вспухший» ил имеет J=150 – 200 мл/г. Такой
ил плохо оседает и отделяется от воды во вторичных отстойниках.
Расчёт аэротенков
После расчёта сооружений механической очистки выписываются
концентрации взвешенных веществ и БПК полн , поступающих на биологическую очистку. В зависимости от требований к очистке выписывае тся БПК полн очищенных сточных вод на сооружениях биологической
очистки (результат анализ ируется только после отстаивания активного
ила во вторичных отстойниках).
18
19
Рис. 7. Зависимость илового индекса от н агрузки на ил
Осуществляется расчёт средней дозы активного ила в аэротенках по
формуле
Len Lex
'
acp
, г/л,
(8)
max
Здесь
max
- максимальная скорость окисления, мг/(г ч). Для городских сточных вод
принимается
max =85 мг/(г ч). Для производственных сточных вод
определяется по [1, табл. 40].
Если Len 500 мг/л, то принимают аэротенки-вытеснители.
Если Len 150 мг/л, то регенерация активного ила не предусматривается,
в противном случае, если Len > 150 мг/л, то предусматривается регенерация
активного ила в аэротенке. Под регенерацией следует понимать интенсивное
аэрирование активного ила без подачи в него питательной среды – сточной
жидкости. После регенерации активный ил обладает повышенной сорбционной и окислительной способностью.
СНиПом [1, п. 6.149] рекомендуется предусматривать возможность работы аэротенков с переменным объёмом регенераторов. Для аэротенков и регенераторов надлежит принимать, согласно СНиП [1, п. 6.150], число секций не
менее двух; рабочую глубину – 3…6 м; отношение ширины коридоров к их
рабочей глубине – 1:1 …2:1.
Доза активного ила в аэротенке выбирается в зависимости от поступающей в аэротенки концентрации БПК полн по табл. 5.
Таблица 5
Значения дозы активного ила в собственно аэротенке
Len мг/л
ai, г/л
100
0,8 - 1
150
1 – 1,1
200
250
1,2 – 1,5 1,5
20
300
1,8
350
1,8 – 2
400
2 – 2,5
Для того чтобы в аэротенке обеспечить среднюю дозу ила, близкую к
условной средней величине, принимают режим работы аэротенков с регенерацией ила, процент регенерации и дозу активного ила для регенерации, зависящую от влажности активного ила поступающего из вторичных отстойников.
Если требуемой дозы ила нельзя достичь в силу высокой влажности и малой
его дозы при подаче из вторичных отстойников, предусматривают уплотнение
активного ила перед подачей его в регенератор.
Для расчёта объёма возвратного ила используют уравнение
ai
Ri
ar
ai
, доля ед.
(9)
где аi – доза ила, принятая для аэротенка (по табл. 5), г/л;
аr – доза активного ила в регенераторе. Она зависит от влажности ила
аr =10 (1 – Вил/100), г/л,
(10)
здесь Вил – влажность подаваемого активного ила, %.
Рециркуляцию активного ила следует осуществлять эрлифтами или
насосами.
Определяется удельная скорость окисления одного мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч по формуле
ρ = ρmax*
L ex C 0
L ex C 0
K 1 C 0 K 0 * L ex
1
1
ai
, мг/(г ч),
(11)
где ρmax – максимальная скорость окисления, ρmax =85 мг/(г ч);
С0 – концентрация растворенного кислорода (2 мг/л);
Кl – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ.
Принимается по табл. 40 [1], для городских сточных вод Кl =33мгБПКполн/л;
К0 - константа, характеризующая влияние кислорода. Принимается по табл. 40
[1], для городских сточных вод К0=0,625 мг О2/л;
φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила. Принимается по табл. 40 [1], для городских сточных вод φ =0,07 л/г.
Общая продолжительность окисления органических веществ t0 в аэротенке находится по формуле
L en - L ex
t0= a (1 - З )
cp
ил
15
Tw , ч,
(12)
где Len и Lex – БПКполн поступающей в аэротенк и очищенной сточной воды, мг/л;
аср – средняя доза ила в аэротенке, г/л;
Зил – зольность активного ила (см. какой параметр принят при расчёте сооружений обработки осадков [2, с. 53]), г/л;
Tw – среднегодовая температура сточных вод.
21
Продолжительность обработки стоков в аэротенке определяется по формуле
t at
2,5
ai
lg
Len
, ч.
Lex
(13)
Продолжительность регенерации находится по формуле
tr = t0 – tat, ч.
(14)
Нагрузку G на 1 г беззольного вещества активного ила следует определять по формуле
24 Len Lex
G
, мг/( г cут),
(15)
a cp 1 Зил t цикл
где tцикл – время цикла активного ила
tцикл = t0 + tотс + tи.зоны + tи.с., ч,
(16)
здесь tотс – время пребывания во вторичных отстойниках (2 ч);
tи.зоны – время пребывания в иловой зоне (2 ч);
tи.с. – время пребывания в иловой системе (0,5 ч);
Необходимый объём всех регенераторов определяется по формуле
Wr = Qmax Ri tr , м3,
(17)
где Ri – степень регенерации активного ила;
Qmax - максимальный часовой расход, м 3/ч. Принимается в расчётах по табл.
47 [2] п. 1а).
Общий объём аэротенков Wat определяется по формуле
Wat = Qmax (1+Ri) t0 ,
м3.
(18)
В аэротенках допускается применять , согласно СНиП [1, п. 6.151],
аэрацию: мелкопузырчатую в виде пористых керамических и пластмассовых материалов (фильтросные пластины, трубы, диффузоры) и синт етические ткани (рис.8, 9); среднепузырчатую – щелевые и дырчатые
трубы; крупнопузырчатую – трубы с открытым концом; механич ескую и
пневматическую.
Рис. 8. Аэротенк с современным аэратором
22
Рис.9. Аэрация в аэротенке
Число аэраторов в регенераторах и на первой половине длины аэр отенков-вытеснителей надлежит принимать вдвое больше, чем на остал ьной длине аэротенков. Заглубление аэраторов следует пр инимать в соответствии с давлением воздуходувного оборудования и с учётом п отерь
в разводящих коммуникациях и аэраторах. Расчётную величину п отерь
давления в аэраторах (с учётом увеличения сопротивления за время эк сплуатации) следует принимать по табл. 6.
Таблица 6
Расчётная величина потерь давления в различных аэраторах
Тип аэратора
Мелкопузырчатый
Среднепузырчатый
Низконапорная аэрация
Заглубление, м
<6
>3
0,5…1
Потеря давления, кПа (м вод. ст.)
7 (0,7)
1,5 (0,15)
0,15…0,5 (0,015…0,05)
При числе секций аэротенков свыше четырёх подачу воздуха от во здуходувной станции необходимо предусматривать не м енее чем по двум
воздуховодам. Требуется предусмотреть возможность опорожнения и
устройства для выпуска воды из аэраторов.
Удельный расход воздуха при пневматической аэрации определяется по формуле
q0 Len Lex
q air
, м3/м3,
(19)
K1 K 2 K 3 K T C a C 0
где q0 – удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК полн, принимаемый
при очистке до БПКполн – 1,1, при очистке до БПКполн свыше 20 мг/л – 0,9;
К1 – коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и
аэротенка faz/fat по табл.7 [1, табл.42]; для среднепузырчатой и низконапорной
К1=0,75;
К2 - коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов ha и принимаемый
по табл. 8 или [1, табл. 43];
K3- коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85. При
наличии СПАВ принимается в зависимости от величины faz/fat по табл.7 [1,
табл. 44], для производственных сточных вод – по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать K3=0,7;
Таблица 7
Значения коэффициентов К1 и K3 в зависимости от типа аэратора
f az/f at
К1
Ja,max,
м3 /(м2 ч)
K3
0,05
1,34
0,1
1,47
0,2
1,68
0,3
1,89
0,4
1,94
0,5
2,00
0,75
2,13
1,0
2,30
5
10
20
30
40
50
75
100
0,59
0,59
0,64
0,66
0,72
0,77
0,88
0,99
23
Таблица 8
Значения коэффициент К1 в зависимости от глубины погружения аэратора
ha , м
К2
Ja,min ,
м3 /(м2 ч)
0,5
0,4
0,6
0,46
0,7
0,6
0,8
0,8
0,9
0,9
1,0
1
3,0
2,08
4,0
2,52
5,0
2,92
6,0
3,3
48
42
38
32
28
24
4
3,5
3
2,5
КТ – коэффициент, учитывающий температуру сточной воды, определяется по формуле
КТ = 1 + 0,02 ( Тw – 20),
(20)
Тw - среднемесячная температура воды за летний период, С,
Са – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяется по формуле
Ca
1
ha
20,6
CT ,
(21)
здесь СТ – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, в зависимости от температуры и атмосферного давления
CT
12,8 4 10
3
Tw
5 Tw
80 .
(22)
Для подачи воздуха на территории станции очистки сточных вод предусматриваются воздуходувные станции, в которых устанавливаются воздуходувные агрегаты или компрессоры в количестве не менее двух, – рабочая и резервная. Для обеспечения манёвренности в период эксплуатации целесообразно устанавливать не менее двух рабочих агрегатов. Агрегаты выбираются по
каталогу по расчётному расходу воздуха и общей потере напора (табл. 9).
Технические характеристики воздуходувок [7]
Таблица 9
Производительность,
тыс. м3 /ч
Давление, МПа
Мощность
двигателя, кВт
ТВ – 42 – 1,4
2,5
0,14
46
ТВ – 50 – 1,6
3,6
0,16
71
ТВ – 50 – 1,9
3,6
0,195
130
ТВ – 80 – 1,4
6,0
0,142
89
ТВ – 80 – 1,6
6,0
0,163
135
ТВ – 80 – 1,8
6,0
0,177
155
ТВ – 175 – 1,6
10,0
0,163
210
ТВ – 200 – 1,4
12,0
0,14
172
ТВ – 300 – 1,6
18,0
0,16
350
Тип агрегата
24
Выбрать размеры аэротенков-вытеснителей можно по табл. 10.
Таблица 10
Основные параметры типовых аэротенков-вытеснителей [3]
Ширина Рабочая Число ко-Рабочий объём одного аэротенка, Номер
3
коридора, глубина
типового
аэротенка, ридоров м , при его длине, м
м
3648607284-90 проекта
м
42
54
66
78
3
13861559
20802340
27623108
18962134
28523208
38014276
25302847
38004275
4
5700
2
3
28803240
43204860
4
6500
2
3,2
3
4
4,5
2
4,4
3
4
10401213
15601820
20702416
14201658
21402496
28503325
2
4,4
6
5,0
1732
-
-
902-2-195
2600
-
-
902-2-192
34943200
-
-
902-2-178
2372
-
-
902-2-195
3564
-
-
902-2-192
-
-
902-2-178
3788
-
902-2-196
5700
-
902-2-193
76028230
6870
902-2-179
4320
-
902-2-196
6480
-
902-2-193
86669380
10100
902-2-179
47525225
31543471
47505225
53346968
36003960
54005940
72207940
Окончание табл. 10
Ширина Рабочая Число ко- Рабочий объём одного аэротенка,
глубина ридоров
м3, при его длине, м
коридора, аэротенка,
м
72-78
84-90 96-102 108-114
м
6180 6655-7130 75058455
2
7980
4,4
3
9270
4
-
2
7020
3
10530
9,0
5
4
25
99831140910696
12122
183001520014250
16150
7560-8100 86409180
113401296012150
13770
151201728016200
18360
12835
1710018050
9720
14580
1944020520
Номер
типового
проекта
902-2-197
902-2-194
902-2-180
902-2-197
902-2-194
902-2-180
1.4. Аэротенки-отстойники
При прямоугольной форме аэротенки можно компоновать с вторичными
отстойниками (рис. 10), обеспечивая компактность сооружений. При совмещении аэротенка с отстойником (рис. 10, 11) внутренняя циркуляция активного ила
между зонами аэрации и отстаивания позволяет увеличить рециркуляцию иловой смеси без применения специальных иловых насосных станций, илопроводов,
каналов, улучшить кислородный режим в отстойнике и повысить дозу ила до
3…5 г/л, соответственно увеличить окислительную мощность сооружения, а
также сократить время цикла активного ила и увеличить нагрузку на ил.
Образование взвешенного слоя ила позволяет достичь более высокого
эффекта осветления иловой смеси и повысить в аэротенках рабочую концентрацию активного ила. В отстойной зоне не образуются «мёртвые зоны», где
активный ил может накапливаться, загнивать и всплывать.
Аэротенки-отстойники рекомендуется применять на станциях биологической очистки сточных вод производительностью до 50 тыс. м 3/сут. [3].
Рис. 10. Аэротенк-отстойник с принудительной циркуляцией активного ила:
1 – подача сточной воды; 2 - зона аэрации; 3 – фильтросные каналы для подачи воздуха;
4 – разделительная перегородка со струенаправляющим козырьком;
5 – зона отстаивания; 6 – иловый бункер; 7 – эрлифт; 8 – отводящий лоток
26
Рис. 11. Аэроакселатор:
1 – подача сточной воды; 2 - зона аэрации; 3 – циркуляционная зона;
4 – слой взвешенного ила; 6 – зона отстаивания; 7 – воздухоотделитель; 8 – переливные окна; 9 - механический турбоаэратор; 10 – трубопроводы пеногашения; 11 – разделительная
перегородка (перфузор); 12 – водосборный лоток; 13 – трубопровод очищенной воды;
14 – перегородка воздухоотделителя; 15 – юбка перфузор; 16 – дырчатый воздуховод для
взмучивания осадка; 17 – дырчатый воздуховод для подсоса ила; 18 – струенаправляющий
козырёк; 19 – фильтросные пластины; 20 – придонная щель
В аэротенке-отстойнике с принудительной циркуляцией активного ила
сточная вода через впуски, размещённые на расстоянии 4 – 5 м, рассредоточено подаётся в зону аэрации и в смеси с активным илом продувается воздухом.
Из зоны аэрации через придонную щель под наклонной перегородкой иловая
смесь поступает в зону отстаивания, проходит взвешенный слой ила, удаляется из сооружения. Циркуляционный активный ил откачивается эрлифтами из
иловых бункеров в зону аэрации. В бункер поступает активный ил из верхней
части взвешенного слоя. Расстояние между бункерами принимается 4 – 5 м,
их верхние кромки располагаются горизонтально на 0,3 – 0,5 м ниже поверхности взвешенного слоя ила. Наклон стенок не менее 60 .
Разновидность аэротенка-отстойника является круглое в плане сооружение - аэроакселатор. Разработаны типовые аэроакселаторы, c узлами из четырёх ёмкостей, диаметром 18 м (производительность 10 – 17 тыс. м3/сут) и 24 м
(Q= 25 – 40 тыс. м3/сут).
Исходные стоки поступают в нижнюю часть зоны аэрации, сюда же подаётся воздух, создавая циркуляционное движение жидкости и подсос иловой
смеси из циркуляционной зоны отстойника. Из зоны аэрации иловая смесь че-
27
рез затопленные регулируемые переливные окна поступает в воздухоотделитель и далее в циркуляционную зону отстойника. Часть иловой смеси через
щель возвращается в зону аэрации. Очищенные сточные воды поступают в отстойную зону, предварительно процеживаясь через взвешенный слой, и удаляются из сооружения через круговой сборный лоток.
Подача воздуха ведётся из расчёта 5 – 8 м3/ч воздуха на 1 м длины воздуховода. Переливные окна рассчитывают из условия 5-кратной циркуляции
расхода иловой смеси со скоростью движения 0,1 – 0,2 м/с.
Продолжительность аэрации определяется по формуле (12).
Доза ила в аэротенке-отстойнике в зависимости от БПК полн, поступающей
на него сточной воды, можно определять по табл. 11.
Таблица 11
Доза ила для бытовых сточных вод, поступающих на аэротенки-отстойники, в
зависимости от концентрации в них БПКполн [3]
БПКполн сточных вод, мг/л
Доза ила, г/л
До 100
3
Более 100
до 150
3,4
Более 150
до 200
3,7
Более 200
4,5
Конструктивно глубина зоны отстаивания соответствует глубине зоны
аэрации. Граница взвешенного слоя ила назначается на уровне не менее половины высоты сооружения.
Площадь поперечного сечения отстойной зоны определяется по формуле
q расч.
, м2,
(23)
где qрасч. – расчётный расход сточной воды, м 3 /с;
- допустимая скорость восходящего потока жидкости на уровне поверхности
раздела между жидкостью и взвешенным слоем. Может составлять
0,44…0,11 м/с.
Скорость подъёма иловой смеси в нижней и входной частях зоны отстаивания принимается 0,003…0,004 м/с.
Расход циркуляционного активного ила определяется по формуле
a
q р.и . Q
, м3/ч
(24)
aв а
здесь Q – среднечасовой расход сточной воды, м3 /ч;
а – концентрация активного ила в зоне аэрации, г/л;
ав - концентрация активного ила во взвешенном слое, г/л, принимается в зависимости от а по табл. 12.
Таблица 12
Концентрация активного ила во взвешенном слое в зависимости от
концентрация активного ила в зоне аэрации
а, г/л
2
3
4
5
6
7
8
ав, г/л
3
4,2
5,5
6,4
7,2
7,9
8,7
28
Площадь илового бункера в плане определяется по формуле
F
Q q р.и . а
, м2,
(25)
u ав
где u – допустимая скорость осаждения ила в иловом бункере. Принимается
u 0,01 м/с.
1.5. Вторичные отстойники
18
24
30
40
50
Глубина
зоны отстаивания, м
Высота
иловой
зоны, м
3,7
3,7
3,7
4,35
5,3
3,1
3,1
3,1
3,65
4,6
0,6
0,6
0,6
0,7
0,7
Диаметр трубопровода, м
Объём зоны,
м3
подводящего
отводящего
иловой
отстойной
800
1200
1400
2000
2500
500
700
900
1200
2000
160
280
440
915
1380
788
1400
2190
4580
9020
Расчётная пропускная способность, м 3 /ч при
Т=1,5 ч
Гидравлическая
глубина, м
отстойника, м
Вторичные отстойники устраиваются после биофильтров или аэротенков
и предназначены для отделения от сточной жидкости активного ила. Увеличение выноса активного ила в водоёмы приводит к увеличению в воде водоёма биогенных элементов: азота, фосфора и калия, что приводит к образованию
интенсивного роста зелёных водорослей и нарушению процесса фотосинтеза.
Концентрация взвешенных веществ после вторичных отстойников не должна
превышать 10 – 15 мг/л по БПКполн или 5 – 10 мг/л – по БПК5. Для достижения
требуемого эффекта отделения ила от сточной жидкости время пребывания её
в отстойниках 2ч. При неполной биологической очистке может быть принято
время отстаивания 1,5 ч.
Ил, который оседает во вторичных отстойниках, имеет достаточно высокую
влажность – до 99,8 %. Поэтому требуется осуществить его уплотнение. Для
уплотнения активного ила во вторичных отстойниках он хранится в иловой части 2 – 3 часа, при этом влажность его сокращается до 99,7 – 99,5 %.
Конструктивно вторичные отстойники вертикального и горизонтального
(рис. 12) типа являются полным прототипом первичных. Радиальные – отличаются формой конструкции днища и устройством для удаления ила (рис. 13).
Параметры радиальных отстойников приведены в табл.13.
Таблица 13
Основные расчётные параметры типовых вторичных
радиальных отстойников
525
933
1460
3053
5989
В радиальных отстойниках дно выполняется от центра к периферии, величина уклона i=0,002 – 0,003. Отвод ила из иловой части отстойника происходит при помощи илососов. Скорость протока смеси стоков с активным илом
в центральной трубе должна быть не более 30 мм/с. Скорость в зазоре между
29
отражательным щитом и центральной трубой назначают не более 15 мм/с.
Объём иловой камеры принимают равным объёму выпавшего осадка за период 2 суток – после биофильтров и 2 ч – после аэротенков.
Рис.12 . Вторичный горизонтальный отстойник (диаметр, мм):
1 – подающий трубопровод: 2 – затопленные щели; 3- зубчатый водослив; 4 – сборный лоток; 6 – отводящая труба; 6 – скребковый механизм; 7 – иловый приямок: 8 – иловая труба
9 – трубопровод опорожнения; 10 – датчики уровня ила; 11 – рельсы; 12 - люки
Диаметры иловых труб для удаления ила или биоплёнки из отстойников
следует принимать по расчёту, но не менее 200 мм. Расчётную нагрузку на 1м 2
площади зеркала воды в отстойнике принимают 1,2 – 1,6 м3.
Осадок из вторичных отстойников удаляют под гидростатическим напором: для отстойников после капельных и высоконагружаемых биофильтров –
не менее 1,2 м, а после аэротенков – не менее 0,9 м.
Прирост активного ила зависит от содержания в очищенной воде взвешенных и растворённых веществ и от эффективности работы первичных о тстойников. Чем лучше работают первичные отстойники, тем меньше образ уется излишков активного ила (табл. 14).
30
31
Таблица 14
Масса избыточного активного ила в зависимости от степени
очистки стоков
БПК20 очищенной
жидкости при полной очистке, г/м3
15
20
25
Масса избыточного
активного ила, г сухого вещества
на 1 м3 жидкости
160
200
220
БПК20 очищенной
жидкости при частичной очистке, %
50
60
70
80
Масса избыточного
активного ила, г сухого вещества
на 1 м3 жидкости
170
190
210
220
Вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников для бытовых
сточных вод принимается по табл. 15 [3] в зависимости от продолжительности
отстаивания и БПК полн очищенной воды.
Таблица 15
Эффективность работы вторичных отстойников
Продолжительности отстаивания, ч
0,75
1,0
1,5
2,0
Вынос взвешенных веществ, мг/л, при БПК полн очищенной воды, мг/л
15
20
25
50
75
100
21
18
15
12
27
24
20
16
33
29
25
21
66
59
51
45
86
78
70
63
100
93
83
75
Расчёт вторичных отстойников заключается в определении геометрических параметров сооружений и количества этих сооружений.
1.5.1. Расчёт вертикальных вторичных отстойников
Поскольку скорость движения воды во вторичных отстойниках меньше,
чем в первичных, а время пребывания стоков составляет около 2 ч, то глубина
проточной зоны вторичных вертикальных отстойников несколько выше, чем
первичных.
Глубина проточной зоны определяется по формуле
h= 3,6 t, м
(26)
где
- скорость восходящего потока жидкости в зоне отстаивания.
0,5 мм/с;
t – продолжительность отстаивания сточных вод, ч.
Полезная площадь поверхности вертикальных отстойников
Q max 2
Fпол
,м ,
(27)
где Qmax – максимальный секундный расход сточных вод, поступающих на очистку,
м3/с.
32
Общая площадь, занимаемая центральными трубами для подачи воды и
ила в зону отстаивания, определяется по формуле
Q max Q ил
1
Q max
f общ
, м2,
(28)
1
1
где Qил – объём активного ила, подаваемого после биологической очистки, м 3 /с;
1 – скорость движения воды в центральной трубе, м/с. 1 = 0,03…0,1 м/с.
Общая площадь всех вертикальных отстойников составит
Fобщ=Fполн+fобщ, м2.
(29)
Необходимое количество вторичных отстойников определяется по формуле
n
Fобщ
/
, шт.,
Fобщ
(30)
/
здесь Fобщ - общая площадь одного типового отстойника, м2.
Расчёт иловой части вторичных вертикальных отстойников основан на
расчёте сухого вещества ила см.[2, с. 53], которое будет задерживаться за время его уплотнения Т=2…3 ч
Рсух. ил.=Ucух Т, тонн.
(31)
Вес ила при фактической влажности В=99,6 % составит
P99,6
Pсух.ил
100
, т.
100 99,6
(32)
Объём ила Wил=Р99,6/ ил, м3, здесь ил =1,002 – 1,005 т/м3.
(33)
Подбор ёмкостей вторичных отстойников с впуском воды через центральную трубу можно выполнить по табл. 16.
Таблица 16
Основные параметры типовых вторичных отстойников с впуском воды
через центральную трубу
Строительная высота, м
Номер типового
проекта
Диаметр, м
цилиндрической
части
конической
части
902-2-23
902-2-24
902-2-167
902-2-168
4
6
6
9
2,1
3
3
3
1,8
2,8
3,3
5,1
Пропускная
способность,
м3 /ч, при
tотс=1,5 ч
22
49,7
49,4
111,5
Объём ила в одном вторичном отстойнике определяется по формуле
Wил 3
Wил/
,м .
(33а)
n
Если Wил/ > Wкон, то определяется объём ила Wил, который хранится в цилиндрической части отстойника
Wил = Wил/ – Wкон,
(34)
33
Высота слоя ила в цилиндрической части отстойника определяется по формуле
/
hил = Wил / Fобщ , м.
(35)
1.5.2. Расчёт горизонтальных и радиальных вторичных отстойников
Необходимый объём зоны осветления вторичных отстойников определяется по формуле
Wосв.=(1+Ri)Qmax t, м3,
(36)
где Qmax – максимальный часовой приток, м 3/ч;
t – время пребывания воды в зоне отстаивания, ч.
Объём ила, который должен быть задержан во вторичных отстойниках, за
время его уплотнения определяется по формуле (33).
Общий требуемый объём ёмкостей для отстаивания и хранения ила определяется по формуле
Wобщ.= Wосв.+ Wил., м3.
(37)
Количество вторичных отстойников определяется по формуле
nв.о.= Wобщ/Wраб, шт.
здесь Wраб – рабочий объём типового отстойника, м 3.
(38)
Подбор ёмкостей радиальных вторичных отстойников можно выполнить
по табл. 17.
Таблица 17
Основные параметры типовых радиальных вторичных отстойников
Номер типового проекта
Диаметр,
м
Глубина,
м
902-2-87/76
902-2-88/75
902-2-89/75
902-2-90/75
18
24
30
40
3,7
3,7
3,7
4,35
Объём зоны, м3
отстойной
788
1400
2190
4580
осадка
160
280
440
915
Пропускная способность,
м3 /ч, при tотс
1,5 ч
525
933
1460
3054
2,0 ч
394
700
1095
2290
1.6. Илоуплотнители
Илоуплотнители используются для снижения влажности активного
ила, чтобы сократить размеры сооружений по стабилизации и обезвож иванию осадка. Они бывают вертикального, радиальног о типа. Их типоразмеры аналогичны вторичным отстойникам. Вертикальные илоуплотнители применяются на станциях с неполной очисткой, здесь обр азуется
более тяжёлый ил. В радиальных уплотнителях отношение диаметра к
глубине принимают D/H=6 – 7.
Значения концентрации избыточного активного ила, продолжительность отстаивания, скорость движения жидкости в отстойной зоне пр инимаются по табл. 18.
34
Основные параметры илоуплотнителей
Характеристика
избыточного активного ила
После аэротенка на
полную биологич ескую очистку
а с р .=1,5 – 3 г/л
После вторичных
отстойников
а и л =3,5-6,5 г/л
То же,
а и л =7-9 г/л
Из аэротенков на
неполную биологическую оч истку
Влажность уплотнё нного активного ила, %
ВертикальР адиный
альный
Продолжительность
уплотнения, ч
Верт иР адиалькальный
ный
Таблица 18
Скорость движения ила в отстойной зоне,
мм/с
-
97,3
-
5- 8
-
98
97,3
10 - 12
9 - 11
Не более 0,1
98
97,3
14 – 16
11 - 14
Не более 0,1
95
95
3
3
Не более 0,2
Для обеспечения нормального процесса уплотнения избыточного ила,
необходимо правильно выбирать объём уплотнителей. Расчёт илоуплотнителей производится ч учётом величины прироста активного ила и концентрации
уплотнённого ила.
Методика расчёта илоуплотнителей заключается в следующем:
1. Определяется величина избыточного активного ила, направляемого на
илоуплотнители. Прирост активного ила определяется по формуле
(5.11) [2].
2. Вес избыточного активного ила определяется по формуле
Р=Пр-аt, г/м3,
(39)
3
где Пр - прирост активного ила, г/м ;
аt – вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников. При доочистки аt =10 г/м3, без доочистки аt =m – по расчёту необходимой степени
очистки формула (7) [4].
3. Максимальная концентрация избыточного активного ила находится по
формуле
Рmax= Р , г/м3,
(40)
где - коэффициент неравномерности прироста активного ила по сезонам
года. = 1,15 … 1,2.
4. Величина максимальной гидравлической нагрузки (количество избыточного активного ила, которое может быть подано на илоуплотнители) определяется по формуле
Pmax Q 3
q max
, м /ч,
(41)
24 C
где Q – суточный расход очищаемой сточной жидкости, м3/сут;
24 – количество часов в сутках,
С – концентрация уплотнённого активного ила:
С= 2…8 г/л= 2000…8000 г/м3.
35
5.
6.
Величина продолжительности уплотнения ила в большей степени зависит от принятого типа уплотнителей (см. табл. 18).
Выбрав тип илоуплотнителей, и приняв конкретно его типовой размер,
определим допустимую величину нагрузки ила на одно типовое сооружение
W раб 3
q
, м /ч,
(42)
t
где Wраб- рабочий объём типового илоуплотнителя, м3;
t - продолжительность уплотнения ила в часах.
7.
Необходимое количество илоуплотнителей определяется по формуле
q max
nи . у .
, шт.,
(43)
q
здесь q max – максимальное количество ила подаваемого на илоуплотнители, м 3/ч;
q – допустимая нагрузка активного ила на один илоуплотнитель.
Если по расчётам необходимо применить более четырёх вертикальных илоуплотнителей диаметром Д= 9 м, то целесообразно выбрать ёмкости радиального типа большего размера.
8. Геометрические размеры определяются в следующей последовательности:
- полезная площадь поперечного сечения
qж
, м2,
(44)
3,6
где qж – количество сточной жидкости, которое необходимо удалить из ила в процессе уплотнения, м3/ч;
Fпол
qж
qmax
B1 B2
3
, м /ч,
100 B2
(45)
В1 и В2 – влажности поступающего и уплотнённого ила, %; В1 =99,6…99,4 %. В2
определяется по табл. 18.
- скорость движения воды в уплотнители, мм/с;
- площадь поперечного сечения центральной трубы
fтр
здесь
тр
q max
3600
, м2,
(46)
тр
– скорость движения в вертикальной трубе.
тр
=0,1 м/с;
- общая площадь всех илоуплотнителей
Fобщ=Fполн+fобщ, м2.
- необходимый диаметр одного илоуплотнителя
4 Fпол
D
, м,
n
(47)
(48)
n – количество принятых илоуплотнителей. Минимальное число n =2 шт. (оба рабочих).
Флотационные уплотнителя сокращают продолжительность уплотнения
по сравнению с гравитационными в 10..15 раз и позволяют достичь меньшей
36
Объём воздуха,
на 1 м3 жидкости,
м3
Отношение объёма
рабочей жидкости
к объёму уплотняемого ила
Время пребывания
во флотаторе, ч
0,2…0,4
0,05…0,06
2:1 –
3:1
0,7…1
Скорости истечения из отверстий
распределительных
труб, м/с
рабочей
жидкости
ила
1,8…2,3
0,7…1
Конечная влажность уплотнённого ила, %
Давление насыщения жидкости воздухом, МПа
влажности уплотнённого ила. В режиме флотации работают радиальные
уплотнители. Основные параметры флотатора сведены в табл. 19.
Таблица 19
Основные параметры флотатора
Концентрация
взвешенных
веществ в
иловой воде,
г/м3
94,5…95
20…30
Расчёт флотационного уплотнителя пр иведён в [5, C.242].
Наиболее компактным и эффективным способом разделения акти вного ила на фракции: молодой ил, минерализованный ил и влага являе тся трёх продуктовый напорный гидроциклон, который работает по
принципу, показанному на рис. 14. Традиционно гидроциклоны использовались для отделения влаги от песка, а теперь нашли применения и
для активного ила.
37
В гидроциклоне возникают центробежные силы за счёт тангенциального
подсоединения трубопровода к цилиндрическому корпусу аппарата. Гидр оциклоны могут работать в вертикальном, наклонном или горизонтальном положении. Можно устанавливать один или несколько параллельно работающих
аппаратов, объединяемых в блоки. Чтобы избежать засорения гидроциклона,
рекомендуется устанавливать защитные сетки на всасывающих трубах насосов, питающих гидроциклоны. Размеры ячеек сетки должны быть в 6…10 раз
меньше диаметра шламовой насадки.
Тяжёлые фракции активного ила направляются в коническую часть аппарата, основной поток (иловая вода) удаляется из центральной части аппарата.
Лёгкие фракции (молодые) ила движутся по центральной спирали вверх к
сливной насадке. Разделение фракций зависит от диаметров насадок, размеров
других конструктивных элементов гидроциклона.
Основные параметры гидроциклонов приведены в табл. 20.
Таблица 20
Параметры напорных гидроциклонов
объёмная масса объёмная
2-3,5 г/см2 ; масса 5 г/см2 ;
исходная кон- исходная
центрация 2-4 концентрация
г/л
200-800 мг/л
1,7 – 1
0,25 – 0,2
50
2,1 – 1,3
0,4 – 0,3
75
3,7 – 2,7
0,5 – 0,4
250
4,6 – 3,6
1,1 – 0,8
350
4,8 – 4,3
2 – 1,8
500
14
18
50
63
65
20
20,2
57,5
77
110
6
9
25
24,5
25
50
75
175
308
400
производительность одного аппарата, м3 /ч
потери воды с
пульпой, % от
производительности
Конструктивные и технологические параметры аппарата
размеры элементов в мм
диаметр цилиндрической части,
D мм
диаметр впуска dпит
диаметр сливной насадки
dcл
диаметр шламовой насадки
dшл
высота цилиндрической
части
потеря напора в
гидроциклоне, Р
м
Гидравлическая крупность
частиц, задерживаемых
гидроциклоном, мм/с
10 - 15 3 - 4
2-3
15 – 20 5 – 6
3-5
15 - 25 46 – 53 5 - 7
20 – 30 75 – 85 2 - 3
25 -35 85 - 90 1,5 - 2
Гидравлическая крупность частиц, поступающих через нижний конический патрубок гидроциклона, определяется по упрощённой формуле ВНИИ
ВОДГЕО [3]
KT D3
U 0 15,33
, мм/с
(49)
Qпит
где D – диаметр гидроциклона, м; Qпит – производительность гидроциклона, м 3/с;
КТ – коэффициент, учитывающий влияние концентрации взвеси и турбулентность потока. КТ =0,04;
- коэффициент, учитывающий затухание тангенциальной скорости в гидроциклонах. =0,45.
Производительность гидроциклонов принятого типоразмера можно опр еделить по формуле А.И. Поварова [3]
Q
5 d пит d сл g P , л/мин ,
здесь d пит и dcл – диаметры питающего и сливного патрубков, см;
Р – перепад давления в гидроциклоне, м вод. ст.; g=9,81 м/с 2 .
38
(50)
Глава 2
КОМПОНОВКА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Выбор площадки для строительства очистной станции следует проводить
в увязке с проектом планировки, застройки и расширения территории города,
с далёкой перспективой его развития, промышленного роста.
Станция обеспечивается подъездными путями, к ней подводят коммуникации водо-, газо- и теплоснабжения. По двум независимым линиям осуществляют электроснабжение станции.
2.1. Требования к генеральному плану очистной станции
Площадка выбирается ниже населённого пункта по течению реки и,
насколько это возможно, с подветренной стороны от города, чтобы госпо дствующие ветры тёплого периода года не направляли запахи со станции
очистки на жилую застройку. Площадка должна иметь уклон, обеспечивающий самотечное движение сточной воды по сооружениям и отвод повер хностных вод; располагаться на территории с низким уровнем грунтовых вод,
не затопляемой паводковыми водами. Для этого самую низкую точку очистной станции выбирают из расчёта выше не менее чем на 5 м абсолютной отметки земли берега реки. Ориентировочный размер площадки под станцию
очистки сточных вод первоначально можно принять по табл. 21.
Таблица 21
Ориентировочный размер площадки под станцию очистки сточных вод
Среднесуточный
расход сточных вод,
тыс. м3 /сут
5
10
15
20
30
40
50
75
100
Размер площадки, га
биологическая очистка
с биофильтрами
с аэротенками
2–3
1,0 – 1,25
4–6
1,5 – 2,0
6–9
1,85 – 2,5
8 – 12
2,2 – 3,0
12 – 18
3,0 – 4,5
16 – 24
4,0 – 6,0
20 – 30
5,0 – 7,5
30 – 45
7,5 – 10,0
40 – 60
10,0 – 12,5
механическая
очистка
0,5 – 0,7
0,8 – 1,2
1,0 – 1,5
1,2 – 1,8
1,6 – 2,5
2,0 – 3,2
2,5 – 3,8
3,75 – 5,0
5,0 – 6,25
Санитарно-защитные зоны от канализационных сооружений до границ
зданий жилой застройки, участков общественных зданий и предприятий пищевой промышленности с учётом их перспективного расширения следует
принимать по табл. 22.
Проектируя размещение отдельных элементов очистной станции, следует
стремиться расположить их в удобной для эксплуатации функциональной связи, желательно в одном блоке, без излишней длины трубопроводов и др угих
коммуникаций. Для размещения флотационной и фильтровальной установок,
насосного и реагентного хозяйства предусматривают общее здание, в котором
располагают также пульт управления и подсобные помещения (мастерскуюкладовую, лабораторию, раздевалку). Промежуточные резервуары целесоо б39
разно расположить под полом рабочего помещения. Размеры здания опред еляют, исходя из условий удобства обслуживания оборудования, обеспечения
доступа к нему при ремонте, возможности снятия и транспортировки крупных
узлов. Одновременно необходимо учитывать требования экономики и не проектировать здание излишне большим. Принятые размеры здания должны с оответствовать стандартным строительным пролетам и обеспечивать применение сборных строительных конструкций (кратны 3м).
Таблица 22
Санитарно-защитная зона при расчётной производительности сооружений [1]
Сооружения
Сооружения механической и биологической очистки с иловыми площадками для
сброженных осадков, а также отдельно
расположенные иловые площадки
Сооружения механической и биологической очистки с термической обработкой
осадков в закрытых помещениях
Сооружения с циркуляционными окислительными каналами
Насосные станции
Санитарно-защитная зона, м, при расчётной
производительности сооружений, тыс. м3 /сут
до 0,2 св.0,2 до 5 св. 5 до 50 св. 50 до 280
150
200
400
500
100
150
300
400
150
-
-
-
15
20
20
30
Примечания: 1. Санитарно-защитные зоны, указанные в табл., допускается увеличивать, но не более
чем в 2 раза в случае расположения жилой застройки с подветренной стороны по отношению к очистным сооружениям или уменьшать не более чем на 25 % при наличии благоприятной «розы» ветров.
2. При отсутствии иловых площадок на территории очистных сооружений Q 0,2 тыс. м 3 /сут
размер зоны следует сокращать на 30 %.
3. Санитарно-защитную зону от сливных станций следует принимать 300 м.
4. Санитарно-защитную зону от очистных сооружений поверхностных вод с селитебных территорий следует принимать 10 м, от насосных станций – 15 м.
Разрывы между группами и отдельными сооружениями в зависимости
от их глубины и технологического процесса строительства очистной станции на площадках с относительно спокойным рельефом могут быть приняты по табл. 23 [8]. Примерная компоновка станции приведена в прил.А.
Таблица 23
Разрывы между группами и отдельными сооружениями очистной станции
Группы и сооружения
Разрывы, м
Группы одноименных сооружений
2–3
Группы разноименных сооружений
5 – 10
Группы сооружений механической и биологической очистки
15 – 20
От приёмной камеры сточных вод до здания решёток
3–5
От здания решёток до песколовок
5–7
От песколовок до первичных отстойников
10 – 15
От первичных отстойников до аэротенков
20 – 25
От аэротенков до вторичных отстойников
15 – 20
От вторичных отстойников до смесителей или измерительных устройств
7 – 10
От измерительного устройства до контактного резервуара
5 - 10
Сооружения и иловые площадки с учётом посадки вокруг деревьев,
устройства для отвода поверхностных вод, подъездных дорог, коммуника25 – 30
ций
Метантенки, газгольдеры и др. сооружения в зависимости от их ёмкости
20 – 50
40
От хлораторной до ближайшего здания
50 – 70
Генеральный план очистной станции в зависимости от её размеров вычерчивается в масштабе 1:500 или 1:1000. На него наносят основные и вспомогательные сооружения и трубопроводы.
При компоновке генерального плана очистной станции, на территории
станции необходимо разместить как основное технологическое оборудование,
так и все необходимые здания и сооружения, без которых невозможно осуществить нормальную эксплуатацию сооружений. К числу вспомогательных
зданий и сооружений следует отнести проходную, трансформаторную подстанцию, административный и лабораторный корпуса, здания котельной, гаража, склада для хранения оборудования, ремонтно-механические цеха, здания воздуходувной и хлораторной. Согласно п. 8.2 [1] следует предусматривать ограждение. Тип ограждения выбирают с учётом местных условий. Отдельные сооружения (метантенки, газгольдеры, хлораторные) ограждают в
соответствии с правилами техники безопасности.
Кроме того, следует предусмотреть несколько групп насосных станций
для перекачки сырого осадка, возвратного и избыточного активного ила, др енажа песковых и иловых площадок, цеха механического обезвоживания.
Необходимо предусматривать насосные станции для перекачки очищенных
сточных вод в момент опорожнения вторичных отстойников и аэротенков.
Четвёртый тип насосной станции предусматривается для перекачки осадка из
контактных резервуаров. В ряде случаев для перекачки внутриплощадочных
хозяйственно-фекальных сточных вод насосная станция может устанавливаться самостоятельно, либо совмещаться со станций перекачки дренажных вод
или осадка из контактных резервуаров.
На крупных станциях для обезвоживания осадка предусматривается цех
механического обезвоживания. Дополнительно могут предусматриваться способы тепловой обработки осадка в специальных зданиях. Приблизительная
экспликация зданий и сооружений приведена в прил. В.
Оборудование рекомендуется размещать вдоль одной из длинных сторон
здания, оставляя проходы и разрывы установленной ширины (0,8-1 м). Перед
фронтом оборудования предусматривается более широкий проход (~1,5 м) для
передвижения обслуживающего персонала, а также транспортировки узлов и
деталей оборудования. Для подъема и перемещения тяжелых узлов целесообразно предусмотреть монорельс и ручную таль. Здания и сооружения следует
принимать не ниже III степени огнестойкости. В дипломном проекте следует
рассмотреть и обосновать принятую категорию взрыво- и пожароопасности
здания очистных сооружений и связанные с нею защитные мероприятия. В
здании должны быть предусмотрены освещение, вытяжная вентиляция, отопление и водопровод.
Помещение для хранения реагентов должно быть отделено от остальных
помещений и иметь наружный загрузочный проём.
41
Кроме зданий, сооружений на территории станции необходимо проложить все инженерные сети и коммуникации, а также обеспечить устройство
автомобильных дорог. Приблизительная экспликация трубопроводов и инженерных коммуникаций приведена в прил. Г. Все трубопроводы станции
окрашивают в разные цвета: наружные трубы для метана – в красный, для
хлора – в серый, для осадков – в коричневый, для питьевой воды – в голубой,
воздуховоды – в зелёный цвет.
Генеральный план очистной станции и высотную схему сооружений компонуют после детального расчёта комплекса станции очистки сточных вод и
гидравлического расчёта каналов, самотечных и напорных трубопроводов,
дюкеров.
2.2. Высотное проектирование очистной станции
Высотное расположение сооружений определяет объём земляных работ.
Сточные воды должны проходить по очистным сооружениям самотёком. Для
самотечного движения сточных вод по всем сооружениям очистной станции
необходимо, чтобы отметка поверхности воды в подводящем канале превышала отметку воды в водоёме на величину компенсации всей потерь напоров
по пути движения воды по сооружениям и запаса 1 – 1,5 м для обеспечения
свободного истечения воды из оголовка выпуска водоёма.
Осадок, циркуляционный и избыточный активный ил чаще всего приходится, направляя на последующую обработку, перекачивать.
Сооружения, имеющие большую высоту (вертикальные отстойники, метантенки и т.п.), целесообразно располагать наполовину выше уровня земли
площадки, чтобы уменьшить объём земляных работ. Земля, извлечённая их
котлованов, используется на обсыпку сооружений с целью их утепления.
Иловые площадки располагают, по возможности, на уровне поверхности
земли, чтобы также исключить расходы, связанные с земляными работами.
Иногда рельеф местности диктует применение террасного расположения
площадок. Но в любом случае, следует помнить об условии неподтопляемости
площадок в период паводка. Отметки иловых карт предопределяют высотное
расположение очистных сооружений.
Нормальная работа очистной станции зависит от правильного выбора
расчётных точек, расчётных участков и правильного определения гидравлич еских потерь на них.
Все виды потерь на очистной станции можно подразделить как:
1) потери на трение при движении сточной жидкости по длине каналов,
лотков, труб, соединяющих отдельные сооружения;
2) потери в сооружениях очистной станции, в местах перепадов уровней
воды. Ориентировочные потери напора в отдельных сооружениях
приведены в табл. 24;
3) местные потери при изливе воды через водосливы, отверстия, на входах и выходах колодцев, распределительных чаш, каналов, повороты
42
потоков, которые учитываются коэффициентами местных сопротивлений и далее считаются по формуле Вейсбаха.
Значения некоторых коэффициентов местного сопротивления (прил. Д).
Общая величина потерь напора на очистной станции зависит от компактности расположения сооружений. Современные технологии создают очис тную станцию в нескольких уровнях в помещениях, что исключает технологические разрывы между отдельными элементами разноимённых сооружений и
делает очистную станцию минимально компактной.
Таблица 24
Ориентировочные потери напора в отдельных сооружениях
Наименование сооружения
Механические решётки (по расчётным параметрам)
Песколовки
Отстойники:
горизонтальные
радиальные
вертикальные
Осветлители
Биофильтры (h – высота загрузки биофильтра, м)
Аэротенки
Контактные резервуары
Смесители измерительных лотков
Песчаные фильтры
Любой тип распределительной камеры
Входные окна из распределительных камер в канал перед решётками; в песколовки; в горизонтальные отстойники, контактные резервуары, аэротенки
Потеря напора, м
0,05 – 0,2
0,1 – 0,2
0,2 – 0,4
0,5 – 0,6
0,4 – 0,5
0,6 – 0,7
h+(1,5…2,5)
0,5 - 0,7
0,2 – 0,4
0,1 – 0,3
2,5 – 3,0
0,1 – 0,15
0,1 – 0,15
Для определения высотного расположения отдельных сооружений очис тной станции строят профили движения воды и ила. Горизонтальный масштаб
профилей применяют такой же как и для плана расположения сооружений, а
вертикальный масштаб принимают 1:50 или 1:100. Под условным горизонтом
указывают расход, скорость движения жидкости, отметки горизонта воды,
лотка трубы, планировочные отметки и длину расчётных участков.
Профиль по движению воды представляет собой развёрнутый разрез по
сооружениям, выполненный по самому длинному пути движения воды от
подводящего канала до выпуска в водоём. Профиль по движению осадка
начинается от выпуска осадка из первичных отстойников и доводится до с ооружений по обработке осадка (иловых площадок или цеха механического
обезвоживания и термической сушки).
Для выполнения гидравлического расчёта участков по движению воды
выписываются номера участков, их длина, расходы (расчётный и аварийный),
сечение канала, лотка или трубопровода, уклон, скорость, потеря по длине,
сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке, суммарная местная
потеря.
При построении профиля, потеря на местные сопротивления учитывается
в начале расчётного участка путём уменьшения отметки воды и других парал-
43
лельных отметок (лотка и т.п.) на величину суммы местных сопротивлений, а
потеря на трение по длине учитывается опусканием отметки воды в конце
расчётного участка. Для удобства расчёта составляется таблица гидравлического расчёта. Пример расчёта участков от подводящего канала до насосной
станции перед сооружениями доочистки (прил. Е).
Методика построения высотной схемы
1. Скомпоновать генеральный план очистной станции в масштабе с учётом
допустимых расстояний между отдельными сооружениями.
2. На генеральном плане расставить расчётные точки (места изменения расходов, уклонов, направлений потока).
3. Определить длины участков, расходы сточных воды или осадка (ила).
4. Выполнить гидравлический расчёт, учитывая перепады напора в сооружениях, коммуникациях и измерительных устройствах, и оформить расчёт в
таблицу (прил. Е).
5. При сопряжении двух участков необходимо учитывать величину наполнения каналов. Если наполнение воды на последующем участке будет меньше наполнения предыдущего участка, то сопряжение двух расчётных
участков необходимо осуществлять по лоткам.
Если наполнение на предыдущем участке меньше, чем на последующем,
то сопряжение следует осуществлять по поверхности воды.
6. В зависимости от влажности ила потери напора в илопроводах следует
принимать по табл. 9.3 [3, с. 81]. Наименьшие скорости движения ила в илопроводах следует принимать по табл. 9.4 [3, с. 81] или по таблицам прил. Ж.
Состав и площади лабораторий и вспомогательных помещений см.
прил. К. Перечень эксплуатационного оборудования и механизмов для станций разной производительности см. прил. Л.
Глава 3
ПРИМЕРЫ РАСЧЁТА
3.1. Расчёт аэротенков
В аэротенки поступает сточная вода со следующими параметрами:
Len = 221,43 мг/л;
Qmax = 1784,6 м3/ч;
Начальная концентрация в сточной воде БПК полн 150 мг/л, то для их
биологической очистки принимаем аэротенки с регенерацией активного ила.
Оптимальная нагрузка на активный ил составляет 300-350 мг БПК на 1 г беззольного ила.
Определим условную концентрацию средней дозы ила по формуле (8)
a ср. = Len/85 = 211,43 /85 = 2,49 г/л;
Доза активного ила в самом аэротенке выбирается в зависимости от поступающей в аэротенки концентрации БПК полн по табл. 5. ai = 1,5 г/л.
44
Для того, чтобы обеспечить в аэротенке среднюю дозу ила, близкую к условной средней величине, принимаем режим работы аэротенков с 25% регенерацией ила и технологическими параметрами аr = 5,5 г/л.
Аэротенк четырех коридорный, для него средняя доза составит при 25% регенерации ила: aср = ¼*5,5 + ¾*1,5 = 2,5 г/л;
Доля возвратного ила составит: Ri = ai/(ar-ai) = 1,5/(5,5-1,5) = 0,375 доли ед.
Скорость окисления органических веществ находим по формуле (11):
ρ = 85 [10 2/(10 2+33 2+0,625 10)] [1/(1+0,07 1,5)] = 21,6 мг/(г ч);
Общую продолжительность окисления органических веществ находим по
формуле (12):
to = (221,43-10)/[2,5 (1-0,3) 21,6] = 5,6 ч.;
Продолжительность обработки стоков в аэротенке определяем по формуле (13):
tat = 2,5 lg(Len/Lex)/√ai = 2,5/√1,5 * lg(221,43/10) = 2,75 ч;
Продолжительность регенерации находим по формуле (14):
tr = to – tat = 5,6 – 2,75 = 2,85 ч.
Время цикла активного ила определим по формуле (16), принимая время
пребывания во вторичных отстойниках tотс =2 ч; время пребывания в иловой
зоне tи.з. =2 ч; время пребывания в иловой системе tи.с. =0,5 ч
tцикл = 5,6 + 4 + 0,5 = 10,1 ч.
Нагрузку G на 1 г беззольного вещества активного ила следует определять по формуле (15)
24 221,43 10
G
287,09 мг/(г cут).
2,5 1 0,3 10,1
Необходимый объем всех регенераторов составит по формуле (17):
Wr = 1784,6 0,375 2,85 = 1907,3 м3;
Определим общий объем всей аэрационной зоны:
Wat = Qmax (1+Ri) tat = 1784,6 (1+0,375) 2,75 = 6748 м3;
Определим общий объем регенератора и аэротенка:
Wобщ = Wr + Wat =1907,3 + 6748 = 8655,3 м3;
По табл. 10 подбираем аэротенки со следующими параметрами:
Ширина
коридора, м
4,5
Число, шт.
Рабочий объём, м3 , при
Рабочая
его длине 60 м
глубина
аэротенка, м коридоров аэротенков
одного
всех аэроаэротенка
тенков
4,4
4
2
4752
9504
45
Номер
типового
проекта
902-2-178
Определим необходимое количество воздуха, которое должно быть подано в аэротенки
Qвозд = Qmax qair= 1784,6
1,1 221,43 10
1,89 2,7 0,88 0,85 12,3 2
3
10557 м /ч.
Производительность одного воздуходувного агрегата выбираем 6000
м3/ч. Тогда в воздуходувной станции следует установить 3 агрегата (2 рабочих
и 1 резервный). По табл. 9 выбираем тип агрегата ТВ-80-1,6 с давлением 0,163
МПа и мощностью двигателя 135 кВт.
3.2. Расчёт вторичных отстойников
Вторичные отстойники принимаем того же типа, что и первичные. Прежде чем выбрать отстойник, рассчитаем необходимый объём зоны осветления
вторичных отстойников по формуле (36). Время пребывания во вторичных отстойниках tотс =2 ч
Wосв.=(1+Ri)Qmax t = (1+ 0,375) 1784,6 2 =4907,65 м3.
Объём ила, который должен быть задержан во вторичных отстойниках, за
время его уплотнения определяется по формуле (33).
Из предыдущих расчётов [2, C. 98] U сух =6,575 т/сут, тогда при вр емени пребывания ила в иловой части Т=2 ч Р сух.ил =13,15 тонн.
Фактическая влажность ила после радиального вторичного отсто йника составляет 99,6 %. Тогда рассчитаем объём иловой части с учётом
выбранных параметров:
100
W ил = 13,15
=3278 м 3 .
100 99,6 1,003
Общий требуемый объём ёмкостей для отстаивания и хранения ила
определяется по формуле (37)
W общ = Wосв.+ W ил =4907,65+3278=8185,65 м 3 .
Учитывая, что первичные отстойники выбраны диаметром D=24 м
[2, C.95], то принимая вторичные отстойники того же диаметра с объ ёмом отстойной зоны Wотс зоны =1400 м 3 , рассчитаем количество типовых
вторичных отстойников по формуле (38)
nв .о. = W общ / Wотс зоны=8185,65/1400=5,85 6 шт.
3.3. Расчёт илоуплотнителей
Так как влажность ила после вторичных отстойников составляет
99,6 % (что соответствует дозе ила 4 г/л), а в регенератор требуется п одать активный ил с концентрацией 5,5 г/л, то необходимо уменьшить
влажность до 99,45 %. Нет необходимости уплотнять весь объём ила.
Вычислим, какой объём активного ила необходимо уплотнять в гидр оциклонах (В=94,5 %), чтобы затем смешивать в неуплотнённым и пол учить требуемую концентрацию.
46
0,375 1784,6 =669,225 м3/ч ила с концентрацией 5,5 г/л (влажность 99,45 %).
Составляем материальный баланс по дозе (концентрации) ила:
1 5,5= Х 4+(1-X) 55; X=(55-5,5)/51=49,5/51=0,97 %,
здесь Х – доля единицы ила, подаваемого без уплотнения.
Следовательно, 97 % объёма ила следует подавать без уплотнения
(649,54 м 3 /ч), а 3 % - после уплотнения в гидроциклонах (19,7 м 3 /ч).
Чтобы получить требуемое количество ила(V 2 ) с концентрацией a 2 =55
г/л, на обработку следует направить объём ила (V 1 ) с концентрацией
a 1 =4 г/л в количестве:
V 1 a 1 =V 2 a 2 ;
V 1 = V 2 a 2 / a 1 ; V 1 =19,7 55/4=270,875м 3 /ч.
Для этого потребуется 4 рабочих и 2 резервных гидроциклона со
следующими параметрами:
диаметр цилиндрической части,
D мм
диаметр впуска dпит
диаметр сливной насадки dcл
диаметр шламовой насадки
dшл
высота цилиндрической части
потеря напора в
гидроциклоне, Р
м
производительность одного аппарата, м3 /ч
потери воды с
пульпой, % от
производительности
Конструктивные и технологические параметры аппарата
размеры элементов в мм
350
63
77
24,5
308
20 – 30
75 – 85
2-3
Блок гидроциклонов можно разместить в иловой насосной станции.
Это решение позволит уменьшить площади под строительство традиц ионных гравитационных уплотнителей.
3.4. Пример расчёта и построения профиля движения сырого осадка
Известно из предыдущих расчётов, что объём смеси сырого осадка
из первичных отстойников и избыточного активного ила составляет
25,22 м 3 /ч. Бункер первичного отстойника имеет объём 25 м 3 . Количество первичных отстойников р авно 4 шт. При хранении осадка 10 ч, в
одном отстойнике собирается 63,05 м 3 .
Примем скорость движения осадка по трубопроводу 1,3 м/с .
Площадь живого сечения трубы с диаметром 200 мм составляет:
= d 2 /4 = 3,14 0,04/4= 0,0314 м 2 .
Расход, проходящий по трубо проводу, получится:
q тр =
= 0,0314 1,3 = 0,0408 м 3 /с.
По таблицам [6] находим для наполнения H/d=1, по известным диаметру, скорости и расходу, гидравлический уклон i=0,015.
Для трубопроводов по схеме прил. М определяем расчётные участки
и наносим их на профиль движения сырого осадка (прил. Н).
Расположение первичного отстойника принимаем с высотной сх емы
по движению воды. Расстояния между расчётными точками опред еляем
по плану и абсолютные отметки определяем по плану (прил. М).
47
Учитывая рекомендации заглублять метантенки только наполовину
с целью сокращения земляных работ, 6 м оставляем над поверхностью
земли и предусматриваем обваловку метантенков землёй.
3.5. Пример расчёта и построения профиля движения активного ила
Активный ил самотёком поступает одновременно из всех вторичных
отстойников в равных количествах в приёмный резервуар иловой насо сной станции. Из предыдущих расчётов известно, что объём ила соста вляет 1883,4 м 3 /ч. При количестве вторичных отстойников равном 4 шт.,
из одного вторичного отстойника поступает расход равный
Vил =1883,4/4= 470,85 м 3 /ч.
Схема выпуска активного ила из вторичных отстойников приведена
на рис. 15.
Рис. 15. Расчётная схема самотечного илопровода
ИК1 – 36
ИК2
ИК 22
ПК
ПК – 67,5
ИК3
ИК3 - 17,5
НС
qрасч.,
л/с
d, м
130,79
0,45
261,58
0,6
261,58
0,6
523,16
0,9
Наполнение
Потери, м
Скорость
, м/с
№
участка
Длина, м
Таблица 25
Гидравлический расчёт участков самотечного илопровода
от вторичных отстойников до иловой насосной станции
h/d
h, м
1,1
0,9
0,405
1,8
0,072
0,11
0,183
0,002
1,16
0,95
0,57
1,5
0,004
0,1
0,104
0,002
1,18
0,95
0,57
2,6
0,135
0,184
0,319
1,2
0,85
0,765
1,75
0,0175 0,128 0,1455
Уклон
i
0,002
0,001
на
мест
трение ные
суммарные
Профиль движения активного ила от вторичных отстойников до иловой
насосной станции приведён в прил. Р.
48
Заключение
Предлагаемое учебно -методическое пособие позволит будущим
специалистам с минимальными затратами времени методически и те хнически правильно выполнить расчёты сооружений биологической
очистки, скомпоновать станцию очистки сточных вод и рассчитать ко ммуникации, соединяющие сооружения.
Для обеспечения очистки сточных вод перед выбросом их в водоём
с более жёсткими показателями следует предусматривать сооружения по
их доочистке, а также дезинфекцию. Этим вопр осам будут посвящены
дополнительные методические разработки.
Вопросы для самоконтроля
На чём основан метод биологической очистки?
При участии каких микроорганизмов проходят биологические реакции?
Когда начинается процесс окисления клеточного вещества бактерий?
Каково должно быть соотношение питательных элементов: орг анического углерода, азота и фосфора для протекания нормального
процесса синтеза клеточного вещества?
5. В каких сооружениях проходит биоокисление в искусственных условиях?
6. Каков индикатор процесса оч истки сточных вод?
7. Какие показатели ила характеризуют его нормальную работу?
8. Каковы показатели ила при недостатке питания?
9. Какие показатели ила характеризуют избыток его питания?
10.Какова конструкция биофильтров?
11.Каковы технологические параметры капельных би офильтров?
12.На какую производительность предусматриваются биофильтры?
13. Какие материалы используют в качестве материала загрузки биофильтров?
14.Как рассчитать коэффициент рециркуляции для биофильтров?
15.Каков принцип работы биофильтра?
16.Как влияет температурный режим на работу биофильтра?
17.Как влияет режим притока сточных вод на работу биофильтра?
18. Какова схема работы аэротенков на полную биологическую очистку?
19. Какова схема работы аэротенков на неполную биологическую очистку?
20.Какова конструкция аэротенка-вытеснителя?
21.Какова конструкция аэротенка-смесителя?
22.Какова конструкция аэротенка-отстойника?
23.В чём преимущества аэротенка-отстойника?
24. В чём заключается процесс регенерации активного ила?
25.Что такое «нагрузка на активный ил»?
26.Что такое «возраст ила» и как он влияет на процесс очистки?
27.Каковы условия применения аэротенка-вытеснителя?
28.Каковы условия применения аэротенка - смесителя?
1.
2.
3.
4.
49
29.Каково соотношение дозы ила и его влажности?
30.Как подобрать типовой аэротенк-вытеснитель?
31.Как подобрать воздуходувные агрегаты?
32.Для каких целей устраиваются вторичные отстойники?
33. На какое время рассчитывается зона отстаивания вторичных отстойников?
34. На какое время рассчитывается иловая зона вторичных отстойников?
35. Какие расходы учитываются при определении объёма вторичных отстойников?
36.Для каких целей используются илоуплотнители?
37.Какие типы илоуплотнителей используются в производстве?
38.Как влияет тип илоуплотнителя на влажность уплотнённого ила?
39.Для чего требуется уплотнять активный ил?
40. Как из активного ила отделить молодой активный ил для работы в аэротенках?
41.Каковы преимущества молодого ила перед минерализованным?
42.Какие параметры влияют на прирост активного ила?
43.Как изменяется объём активного ила в зависимости от дозы ила?
44.От каких параметров зависит нагрузка на активный ил?
45.При каких показателях илового индекса наблюдаются наилучшие
характеристики активного ила?
46.Какие требования предъявляются к выбору площадки очистной
станции по отношению к населённому пункту?
47.Какие требования следует выполнить, чтобы территория станции
не затапливалась паводковыми водами?
48.Какие расстояния следует назначать между группой одноимённых с ооружений?
49.Какие расстояния следует назначать между группой разноимённых с ооружений?
50.Какие расстояния следует назначать между метантенками, газгольдерами и другими сооружениями?
51.Какие расстояния следует назначать между хлораторной и ближайшими
зданиями?
52. Как назначается с анитарно-защитная зона от канализационных сооружений до границ зданий жилой застройки?
53. Какие вспомогательные здания и сооружения следует предусматривать
на станции очистки?
54. Какие инженерные коммуникации и сети следует предусматривать на
станции очистки?
55. Как оборудуется выпуск очищенных сточных вод в водоём?
56. Для чего осуществляется построение высотных схем движения
воды и осадков?
57. Как определяются потери напора в решётках?
58. В каком интервале принимается ориентировочно потеря напора в
отстойнике?
59.Каковы потери напора в аэротенке?
50
60. Каковы потери напора в аэрофильтрах?
61. Как назначаются расчётные точки на генеральном плане очис тной
станции для построения высотной схемы со оружений?
62. Объясните порядок выполнения гидравлического расчёта учас тков высотной схемы сооружений?
63. Какие потери напора и как определяются на расчётном участке?
64.Как определяются абсолютные отметки для высотной схемы дв ижения осадка?
Задачи для решения на практических занятиях
Задача № 1
Начальная концентрация загрязнений по БПК полн=150 г/м3, требуемая конечная БПКполн =15 г/м3, температура сточной жидкости летом 18 С, зимой =
9 С. Расход сточной воды Q=500 м3/сут. Подобрать для биологической очистки капельные биофильтры и вторичные отстойники.
Задача № 2
Начальная концентрация загрязнений по БПК полн =100 г/м 3 , требуемая конечная БПК полн =20 г/м 3 , температура сточной жидкости летом
18 С, зимой = 9 С. Расход сточной воды Q=5000 м 3 /сут. Подобрать для
биологической очистки аэрофильтры и вторичные отстойн ики.
Задача № 3
Начальная концентрация загрязнений по БПК полн =200 г/м 3, требуемая
конечная БПК полн =20 г/м3 , температура сточной жидкости летом 18 С,
зимой = 9 С. Расход сточной воды Q=15000 м 3 /сут. Подобрать для биологической очистки биофильтры с пластмассовой загрузкой и вторичные
отстойники.
Задача № 4
Для условий задачи № 3 подобрать аэротенк -отстойник и найти технологические параметры.
51
Задача № 5
При исходной БПК полн=250 г/м3, необходимо очистить сточную воду
БПКполн =20 г/м3, температура сточной жидкости летом 18 С, зимой = 15 С.
Расход сточной воды Q=25000 м3/сут. Подобрать для биологической очистки
тип аэротенка, обосновать и их найти основные технологические параметры.
Выбрать тип вторичных отстойников и рассчитать их.
Задача № 6
Рассчитать аэротенк с регенератором для исходных параметров: расход
сточных вод 60 000 м3/сут, коэффициент неравномерности 1,2, начальная концентрация загрязнений по БПК полн=250 г/м3, конечная БПК полн =15 г/м3, температура сточной жидкости 15 С. Выбрать тип вторичных отстойников и рассчитать их. Выбрать и рассчитать илоуплотнители.
Задача № 7
Рассчитать аэротенк-отстойник при исходной концентрации загрязнений
по БПКполн=200 г/м3 и конечной БПК полн =15 г/м3. Расход сточных вод
25 000 м3/сут.
Задача № 8
Запроектировать флотационный илоуплотнитель для повышения концентрации активного ила до С к=4 % по сухому веществу. Объём ила Qил=1000
м3/сут, начальная концентрация активного ила, поступающего на уплотнение
С0=4,6 кг/м3. Снижение содержания твёрдой фазы в активном иле 85 %.
Задача № 9
Объём осадка зависит от его влагосодержания – с уменьшением влажности он резко уменьшается за счёт удаления иловой воды. При удалении из
осадков свободной воды изменение объёма осадка зависит от его концентрации. Заполнить предлагаемую таблицу и проанализировать её данные.
Влажность
осадка, %
Объём
осадка, м 3
99,6
99,5
99,4
98
97
95
94
80
60
1765
Задача № 10
Рассчитать аэротенки и вторичные отстойники при исходной концентрации загрязнений по БПК полн=200 г/м3 и конечной БПК полн =15 г/м3. Расход
сточных вод 25 000 м3/сут. Сравнить результат расчёта с результатом расчёта
задачи 7. Сделать экономическое сравнение вариантов по укрупнённым нормам [3].
52
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. СНиП 2.04.03 – 85. Строительные нормы и правила. Канализация.
Наружные сети и сооружения. – М.: ЦИТП, 2005. – 72с.
2. Журавлева И.В. Проектирование сооружений для очистки городских
сточных вод: механическая очистка и обработка осадков: учеб.-метод.
пособие к курсовому и дипломному проектированию/ И.В. Журавлева
/Воронеж. гос. арх.-строит. университет. – Воронеж, 2009. – 115 с.
3. Канализация населенных мест и промышленных предприятий: Справочник проектировщика/ И.И. Ларин [и др.]; под общ. ред. В.Н. Самохина – 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1981. – 639 с.
4. Журавлев В.Д. Механическая очистка городских сточных вод: учеб. пособие/В.Д. Журавлев, И.В. Журавлева; Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. –
Воронеж, 2008. – 220 с.
5. Примеры расчетов канализационных очистных сооружений: учеб. пособие для вузов/ Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун – 3-е изд. М.: ИД «Альянс», 2008. – 255 с.
6. Федоров Н.Ф. Гидравлический расчёт канализационных сетей. (Расчётные таблицы)/ Н.Ф. Федоров, Л.Е. Волков. – 4-е исправл. изд. - Л.: Издво. лит-ры по строительству, 1986. – 252 с.
7. Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов/
С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов. - Изд. 4-е, доп. и перераб. – М.: Изд. Ассоциация строительных вузов, 2006. – 704 с.
8. Яковлев С.В. Канализация: учебник для вузов/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, А.И.Жуков, С.К. Колобанов. - М.: Стройиздат, 1975 – 632 с.
53
Приложение А
Пример компоновки станции очистки сточных вод
54
54
Приложение В
Пример экспликации зданий и сооружений станции очистки сточных вод
1. Приёмная камера
2. Здание решёток
3. Песколовки
4. Первичные отстойники
5. Аэротенки
6. Вторичные отстойники
7. Здание доочистки
8. Измерительное устройство
9. Контактные резервуары
10.
Песковые площадки
11.
Метантенки
12.
Газгольдеры
13.
Илоуплотнители
14.
Иловая насосная станция
15.
Цех механического обезвоживания
16.
Иловые площадки
17.
Цех термической сушки осадка
18.
Воздуходувная станция
19.
Ремонтно-механический цех
20.
Котельная
21.
Гараж
22.
Склад для хранения оборудования и имущества
23.
Трансформаторная подстанция
24.
Проходная
25.
Административный корпус
26.
Лаборатория
27.
Хлораторная
28.
Дренажная насосная станция
29.
Насосная станция для перекачки сырого осадка
30. Приёмный резервуар активного ила
31. Приёмный резервуар для осадка из контактных резервуаров
32. Приёмный резервуар для осветлённой сточной жидкости от вторичных
отстойников и аэротенков на случай аварийного опорожнения
33. Насосная станция для перекачки уплотнённого ила, иловой воды
34. Насосная станция для перекачки дренажной воды после цеха механического обезвоживания и иловых вод
35. Насосная станция для перекачки хозяйственно-фекальных внутриплощадочных сточных вод
55
Приложение Г
Примерная экспликация трубопроводов и инженерных коммуникаций
1. Каналы или трубопроводы для распределения сточных вод между с ооружениями
2. Самотечный трубопровод технической воды
3. Напорный трубопровод технической воды
4. Трубопровод для отвода осадка из песколовок
5. Дренажный трубопровод песковых карт
6. Напорный трубопровод дренажной воды
7. Самотечный трубопровод для отвода сырого осадка
8. Самотечный трубопровод отвода плавающих веществ
9. Напорный трубопровод отвода сырого осадка
10. Трубопровод загрузки метантенков
11. Трубопровод сброженного осадка
12. Трубопровод сжатого воздуха
13. Трубопровод отвода ила
14. Напорный трубопровод для подачи циркуляционного ила в аэротенк
15. Напорный трубопровод избыточного неуплотнённого ила
16. Напорный трубопровод иловой воды
17. Трубопроводы опорожнения вторичных отстойников и аэротенков
18. Напорный трубопровод опорожнения сооружений биологической очистки
19. Самотечный трубопровод для отвода шлама
20. Напорный трубопровод для отвода шлама
21. Трубопровод для подачи хлорной воды на дезинфекцию
22. Трубопровод для отвода газа метана (р=2 МПа)
23. Трубопровод для подачи пара (р=0,5 МПа)
24. Тепловые сети
25. Трубопровод питьевой воды
26. Самотечный трубопровод дренажной воды
27. Внутриплощадочная ливневая канализация
28. Напорный трубопровод для перекачки хозяйственно-бытовых, ливневых и дренажных вод
29. Силовой электрический кабель
30. Электрический кабель
31. Электрическая сеть
32. Электрическая сеть для наружного освещения территории очистной
станции
33. Телефонная сеть
34. Радиосеть
35. Система автоматизации
36. Аварийный канал для сброса сточных вод
37. Трубопровод природного газа (р=0,3…0,6 МПа)
56
Приложение Д
Значения коэффициентов местных сопротивлений
Наименование местного сопротивления
Внезапное сужение (вход в трубу)
Графическое
пояснение
Значение
0,5
Внезапное расширение (выход из трубы
в колодец, распределительную чашу, соору-
1,0
жение)
закругленное
0,3
прямое
1,1
Колено, 90 :
Переход
0,08
прямой или косой на проход
с плавным ответвлением на
проход
0,25
0,18
в ответвление
1,5
с плавным ответвлением
0,7
в противоток
3,0
противоток закруглённый
1,5
Тройники:
Задвижка при полном открытии
0,12
57
Приложение Е
-
297
297
297
297
297
594
297
297
398
398
797
398
Примечание
h/d
суммарные
892
892
446
446
446
446
223
446
446
446
892
892
223
223
223
223
446
892
892
446
223
223
298
298
596
1195,3
298
Уклон i
местные
q ав.
на трение
3
7,5
1,81
5,5
1
2,5
1,0
18
3,3
1,0
1,0
7,0
1,5
32
15
19
26
15
51
10,5
18
91,5
6
18,5
4,8
57,5
2,5
q расч.
Сумма
коэффициентов местных
сопротивлений
Скорость
, м/с
0–1
1- 2
2 -3
3–4
4–5
5–6
6–7
7–8
8–9
9 – 10
10 – 11
11 – 11’
11’ - 12
12 – 13
13 – 14
14 – 15
15 – 16
16 – 17
17 – 18
18 – 19
19 – 20
20 – 21
21 – 22
22 – 23
23 – 24
24 – 25
25 – 26
26 – 27
Расход ст. вод,
л/с
Сечение, м
58
№
участка
Длина, м
Пример гидравлического расчёта высотной схемы движения воды по сооружениям
1,4
1,8
0,6
0,001
0,001
0,001
1,05
1,00
0,82
0,44
0,26
1,53
0,61
0,47
0,92
1,5
1,5
2,55
0,003
0,0075
0,084
0,076
0,087
0,6
1
0,6
0,6
0,001
0,008
0,001
0,82
0,7
0,74
0,73
1,53
0,92
0,0055
1,67
0,88
1
0,53
0,55
1
1
0
0
0,27
0,27
1,1
0,001
0,94
1
1,1
0,65
0,0017
0,92
1
0,65
1,5
1,5
1,5
2,54
1,5
3
1,5
3
4,5
3
4,5
0,051
0,035
0,042
0,069
0,006
0,011
0,006
0,011
0,203
0,135
0,19
0,75
0,85
1,5
1,5
1,5
1,5
0,0008
0,001
0,0004
0
0
0
0,73
0,89
0,77
1
1
1
0,85
0,83
0,63
0,64
0,71
0,95
1,5
2,55
1,5
1,5
3
1,5
0,015
0,026
0,006
0,041
0,103
0,045
0,076
0,153
0,076
0,75
2,0
2,0
1,4
0,0016
0
0
0,0005
0,9
1
1
0,75
1
0,75
0,0096
1
1,4
1,5
3
1,5
3
3
0,062
0,153
0,076
0,084
0,084
0,084
0,079
0,095
0,006
0,057
0,035
0,044
0,07
0,006
0,011
0,006
0,011
0,21
0,135
0,244
0,5
0,056
0,129
0,051
0,076
0,153
0,076
0,5
0,072
0,153
0,076
0,113
0,113
Подводящий канал
Приёмная камера
Канал перед решёткой
решётка
Отводящий канал
Сборный лоток
Канал перед песколовкой
Распред. канал песколовки
Песколовка
Канал после песколовки
Сборный лоток
Сборный лоток
Сборный лоток
Распределит. чаша
Дюкер
Отстойник
Трубопровод
Трубопровод
Трубопровод самотечный
Общий канал аэротенка
Верхний канал аэротенка
Верхний канал аэротенка
Аэротенк
Дюкер
Нижний канал аэротенка
Нижний канал аэротенка
Сборный лоток
Распределительная чаша
Наполнение
h, м
58
Потери, м
0,022
0,001
0,007
0,054
0,029
Окончание табл.
qав.
Сечение, м
23
15,5
20
298
298
223
398
398
297
0,85
0,0008
0,75
30 – 31
20,5
446
297
31 - 32
20
892
892
h, м
0,7
1
0,85
7,5
0,018
0,0008
0,73
0,85
0,64
1,5
0,016
0,85
0,001
0,89
0,83
0,71
2,55
0,021
1,25
0,008
1
0,7
0,88
1,5
0,016
0,187 0,205
Дюкер
0,5
Отстойник вторичный
трубопро0,041 0,057 Самотечный
вод
0,103 0,124 Самотечный трубопровод
0,076 0,092 Сборный т/п осветлённой воды
Наполнение
Потери, м
суммарные
Скорость
, м/с
27 – 28
28 – 29
29 – 30
h/d
Сумма
коэффициентов
местных сопротивлений
местные
qрасч.
Уклон
i
№
участка
на трение
Длина, м
Расход ст.
вод, л/с
Примечание
Приложение Ж
Таблица Ж.1
59
Наименьшие скорости движения ила в илопроводах
Влажность ила, %
92
93
94
95
96
97
98
59
Скорость движения ила, м/с,
при диаметре илопровода, мм
150 - 200
250 - 400
1,4
1,5
1,3
1,4
1,2
1,3
1,1
1,2
1,0
1,1
0,9
1,0
0,8
0,9
Приложение Ж
Таблица Ж.2
Потери напора в илопроводах при перекачке коллоидных осадков бытовых
сточных вод (по результатам исследования А.З. Евилевича)
Диаметр
илопровода,
мм
150
200
250
300
400
Q, л/с
, м/с
5
10
15
20
25
20
30
40
50
60
70
80
30
40
50
60
70
80
90
100
40
50
60
70
90
110
130
150
80
100
120
140
160
180
200
220
240
0,28
0,57
0,85
1,13
1,42
0,64
0,96
1,27
1,59
1,91
2,22
2,54
0,61
0,81
1,02
1,23
1,43
1,63
1,83
2,04
0,57
0,71
0,85
0,99
1,28
1,56
1,84
2,12
0,64
0,8
0,96
1,12
1,28
1,44
1,6
1,76
1,91
Потери напора, м, на 100 м трубопровода
при влажности ила, %
94
95
96
97
98
1,2
0,86
0,6
0,4
0,2
1,33
1,0
0,77
0,6
0,4
1,56
1,3
1,09
0,9
0,78
1,94
1,74
1,55
1,4
1,3
2,42
2,3
2,16
2,05
1,98
0,77
0,59
0,42
0,33
0,28
0,89
0,74
0,62
0,55
0,5
1,1
1,0
0,93
0,89
0,85
1,4
1,36
1,32
1,3
1,28
1,72
1,73
1,74
1,75
1,8
2,05
2,1
2,16
2,23
2,36
2,4
2,48
0,41
0,32
0,28
0,23
0,2
0,46
0,39
0,35
0,32
0,29
0,54
0,5
0,47
0,45
0,44
0,65
0,63
0,62
0,62
0,62
0,76
0,77
0,78
0,8
0,82
0,89
0,92
0,96
1,0
1,06
1,02
1,07
1,13
1,22
1,3
1,15
1,22
1,3
1,43
1,6
0,29
0,23
0,18
0,15
0,13
0,32
0,26
0,22
0,19
0,18
0,36
0,31
0,28
0,26
0,25
0,4
0,36
0,35
0,34
0,34
0,51
0,51
0,52
0,52
0,53
0,65
0,67
0,7
0,74
0,78
0,79
0,83
0,9
0,99
1,08
0,94
1,01
1,11
1,24
1,4
0,15
0,13
0,12
0,11
0,11
0,18
0,17
0,16
0,17
0,18
0,21
0,21
0,22
0,23
0,25
0,26
0,27
0,28
0,3
0,34
0,3
0,32
0,35
0,39
0,44
0,35
0,38
0,42
0,47
0,55
0,4
0,44
0,5
0,56
0,66
0,45
0,51
0,58
0,66
0,78
0,5
0,57
0,66
0,77
0,91
60
Приложение К
Площадь помещений, м2, при пропускной способности очистной станции, тыс. м3/сут
от 1,4 более 10 более 50 более 100
более 250
до 10
до 50
до 100
до 250
40 (20х2
50 (25х2
20
25
25
комнаты) комнаты)
15
15
20
6
8
10
12
33
35
20
22
(18+15)* (20+15)*
10
12
15
15
6
6
12
15
20
10
12
15
20
8
15
20
25
25
10
20
30
10
15
15
25
25
25
25
10
15
20
Состав и площади лабораторий и вспомогательных
помещений [3]Помещение
Физико-химическая лаборатория по контролю сточных вод
То же, осадков сточных вод
Весовая
Бактериологическая лаборатория
61
Моечная и автоклавная
Склад для хранения посуды и реактивов
Кабинет заведующего лабораторией
Комната дежурного персонала
Библиотека и архив
Кабинет начальника станции
Мастерская текущего ремонта мелкого оборудования
Склад для пробоотборников
Мастерская приборов
Склад для хозяйственного инвентаря
15
-
8
8
20
20
8
8
25
30
Комнаты для технического персонала
10
15
20
(10+15)*
(15х2)*
Примечание: * допускается предусмотреть либо одно большое, либо две комнаты с площадью, указанной в
скобках
61
15
-
6
15
6
Приложение Л
Таблица Л.1
Перечень эксплуатационного оборудования и механизмов для сооружений канализации [3]
Вид эксплуатационных и ремонтных
работ
Оборудование и механизмы
(техническая характеристика)
Перевозка людей Обслуживание и ремонт инженер(при отсутствии ных сетей и сооружений
городского транспорта и удалённости площадки) и
грузов, оперативная служба
62
Автомобиль легковой
Автобус (23 места)
Автомобиль грузовой (грузоподъёмность 3 т)
Самосвал грузовой (грузоподъёмность 4,5 т)
Мотоцикл грузовой
Илососная машина
Аварийно-ремонтная канализационная машина
Автовышка (высота подъёма
16 м)
Компрессор
Насос НЦС
Насос «Гном»
Электроручной вентилятор
Таль ручная передвижная (Грузоподъёмность 1т, высота
подъёма 3 м)
Лебёдка ручная (грузоподъёмность 0,5 и 1,2 т)
62
Число единиц оборудования и механизмов при пропускной способности, тыс. м 3 /сут
10 – 25
25 – 50
50 – 100
100 – 200
200 и более
число
загрузка
число
загрузка
число
загрузка
число
загрузка
число
загрузка
машиномашиномашиномашиномашсм/год
см/год
см/год
см/год
см/год
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
100
1
200
1
300
1
400
2
600
1
150
1
200
1
300
2
600
2
800
-
-
-
-
1
1
300
100
1
1
300
200
1
1
300
300
1
150
1
200
1
300
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
2
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
Окончание табл. Л.1
Вид эксплуатационных и ремонтных работ
Оборудование и механизмы (техническая характеристика)
63
Обслуживание Платформа гидравливнутренних си- ческая подъёмная (грустем электро- зоподъёмность 250 кг,
освещения и
высота подъёма 6,5 м)
мытья окон
Сварочный агрегат
Для стациоАцетиленовый генеранарных матор (производительстерских
ность 1,25 м3/ч)
Уборка осадка
Экскаватор (объём
с иловых
ковша 0,65 м3)
площадок: раБульдозер
боты при ремонте инж.
сетей
ПогрузочноАвтокран (грузоподъразгрузочные
ёмность 6,3 т)
работы
Автопогрузчик (грузоподъёмность 5 т)
Конвейер ленточный
передвижной (производительность 40 -45 т/ч)
БлагоустройПоливочная машина
ство и уборка
Газонокосилка
территории
63
Число единиц оборудования и механизмов при пропускной способности, тыс. м 3 /сут
10 – 25
25 – 50
50 – 100
100 – 200
200 и более
чис загрузка
чис- загрузка
чисзагрузка чис- загрузка чис- загрузка
ло машиноло
машиноло
машиноло
машиноло
машсм/год
см/год
см/год
см/год
см/год
1
1
1
1
1
1
2
2
1
1
1
2
2
1
110
1
220
1
440
2
880
3
1320
1
290
1
580
2
1160
5
2320
7
3480
1
100
1
180
1
300
1
200
1
400
2
600
1
200
1
2
2
1
1
1
1
1
1
Приложение М
64
64
Приложение Н
65
65
Приложение Р
66
66
Учебное издание
Журавлева Ирина Владимировна
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
НА СТАНЦИЯХ ВОДООТВЕДЕНИЯ
Учебно-методическое пособие
к курсовому и дипломному проектированию, практическим занятиям
для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство»
специальности 270112 “Водоснабжение и водоотведение” и 270800.62
по профилю «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения
Редактор Аграновская Н.Н.
Подписано в печать 25. 04. 2012. Формат 60*84 1/16.
Уч.- изд. л. 4,1. Усл.-печ. л.4,2. Бумага писчая.
Тираж 110 экз. Заказ № 214.
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства
учебной литературы и учебно-методических пособий
Воронежского ГАСУ
архитектурно-строительного университета
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
67
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
55
Размер файла
2 704 Кб
Теги
очистки, 613, журавлев, биологическая, проектирование, сооружений
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа