Расчет биоочистных сооружений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Р.М.Маркевич, Н.С.Ручай

РАСЧЕТ БИООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов дневного и заочного обучения специальностей I – 57 01 03 Биоэкология и I – 48 02 01 Биотехнология

Минск 2003

УДК 628.3

Рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом университета.

Маркевич Р.М., Ручай Н.С. Расчет биоочистных сооружений. Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов дневного и заочного обучения специальностей I – 57 01 03 Биоэкология и I – 48 02 01 Биотехнология. Мн.: БГТУ, 2003.

Рецензенты: директор УП «ЛОТИОС»

А.В.Якимова

Доцент кафедры машин и аппаратов

химических и силикатных производств

В.Н.Гуляев

Представлены методика и примеры расчета сооружений механо-биологической очистки производственных и бытовых сточных вод с обработкой осадка. В Приложении приведены необходимые справочные и нормативные материалы.

технологический университет”

Н.С.Ручай, 2003

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию “Расчет биоочистных сооружений” посвящено выбору и расчету сооружений механо-биологической очистки сточных вод. Пособие включает методику определения расчетных параметров очистной станции, необходимой степени очистки, расчет сооружений механической, биологической очистки, сооружений для обработки образующегося осадка, установок по обеззараживанию сточных вод и сооружений для их доочистки.

В пособии рассмотрены различные варианты оборудования и сооружений, входящих в комплекс очистных станций, приведены особенности расчета сооружений для очистки бытовых, производственных сточных вод или их смеси.

Материал в пособии изложен таким образом, что свобода выбора метода биологической очистки (аэробная, анаэробная, в биофильтрах), типа сооружений (отстойники – вертикальные, горизонтальные, радиальные; аэротенки – смесители, вытеснители, биотенки; стабилизация осадка – аэробная, в метантенках и т.д.) остается за студентом. Это предусматривает достаточную теоретическую подготовку студентов для решения практических задач по очистке сточных вод.

Пособие к курсовому и дипломному проектированию включает большой объем необходимых для расчетов справочных и нормативных материалов, что несомненно облегчит студентам работу над проектом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ И НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Определение расходов сточных вод

1.1.1. Расходы бытовых сточных вод от населения.

Средний суточный расход (q_{ср.сут.,}, м³/сут):

q_ср.сут.= n∙ N / 1000,

где n – норма среднесуточного водоотведения на одного жителя, л/сут, принимается по табл.1;

N – расчетное население города, чел.

Средний часовой расход в сутки среднего водоотведения, (q_ср.ч.,, м³/ч):

q_ср.ч= q_ср.сут. / 24

Средний секундный расход (q_ср.с, л/с):

q_ср.с = n∙ N / 86 400

Максимальный суточный расход (q_макс._сут, м³/сут):

q_макс._сут= К_сут∙q_ср.сут.,

где К_сут = 1,1 – коэффициент суточной неравномерности.

Максимальный часовой расход (q_макс._ч, м³/ч):

q_макс._ч= К_общ. ∙q_ср.ч,

где К_общ. – общий коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод (Приложение, табл.1).

Максимальный секундный расход (q_макс._с, л/с):

q_макс._с= К_общ. ∙q_ср.с

Таблица 1

Определение приведенного населения

Влияние производственных сточных вод на состав общего стока может учитываться по эквивалентному населению.

Эквивалентное население – это такое число жителей, которые вносят такое же количество загрязнений, что и данный расход производственных сточных вод.

Сумма расчетного (N ) и эквивалентного (N_экв) числа жителей называется приведенным населением (N_пр):

N_пр = N + N_экв

Приведенное население по взвешенным веществам:

N_пр = N + b_пр ∙ q_ср.сут / 65

Приведенное население по БПК_п:

N_пр = N + L_пр ∙ q_ср.сут / 40

Таблица 2

РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Расчет решеток-дробилок

По расчетному расходу (q_макс.с, м³/с) выбирается марка и принимается количество решеток-дробилок (Приложение, табл.5).

Определяем скорость течения сточной воды (v, м/с) через щели барабана решетки:

v = q_макс.с / N ∙ F,

где N – число рабочих решеток-дробилок;

F – суммарная площадь щелей в барабане решетки-дробилки.

Расчет песколовок

Песколовки предусматриваются, если пропускная способность сооружений более 100 м³/сут. Число песколовок или отделений песколовок должно быть не менее двух, при механизированном сгребании песка следует предусматривать резервную песколовку.

2.3.1. Расчет горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды.

Типоразмеры горизонтальных песколовок с прямолинейным движением воды приведены в Приложении, табл.6.

Площадь живого сечения песколовки (ω, м²):

ω = q_макс.с / v∙ n,

где v – скорость движения сточных вод: v ≤ 0,3 м/с при максимальном притоке сточных вод, v ≥ 0,15 м/с при минимальном притоке сточных вод;

n – число песколовок или их отделений.

Длина песколовки (l, м):

l = К ∙ 1000 ∙Н_р∙ v / u₀,

где К – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа песколовок и диаметра задерживаемых частиц (Приложение, табл.7).

Н_р – расчетная глубина песколовки: Н_р = 0,25 –1,0 м;

u₀ – гидравлическая крупность песка, подлежащего задержанию: u₀ = 18-24 мм/с;

Ширина отделения песколовки (В, м):

В = ω / Н_р

Продолжительность протока сточных вод в песколовке должна быть не менее 30 с при максимальном притоке:

Т = l / v ≥ 30

Объем осадочной части песколовки (W, м³):

- для смешанного стока:

W = р ∙ N_пр∙ Т_ос /1000,

где р – объем задерживаемого песка влажностью 60 % и плотностью 1500 кг/м³ на одного жителя в сутки: р = 0,02 л;

Т_ос = период между чистками песколовок: Т_ос ≤ 2 сут во избежание загнивания осадка.

- для производственного стока:

W = b_пр ∙ q_ср.сут∙ Т_ос ∙ α / а ∙1500 ∙ 1000,

где α – доля взвешенных веществ, удаляемых из сточных вод в песколовке: α = 18,5 %;

а – доля сухих веществ в осадке: а = 40 %.

Высота слоя песка в песколовке (h_ос, м) составит:

h_ос = W / l ∙ В ∙ n

Полная строительная высота песколовки (Н_стр, м):

Н_стр = Н_р + h_ос + 0,4

2.3.2. Расчет аэрируемой песколовки.

В аэрируемой песколовке имеет место поступательное движение жидкости со скоростью v = 0,08-0,12 м/с и вращательное со скоростью 0,25-0,3 м/с. Суммарная скорость в песколовке практически постоянна и равна 0,3 м/с.

Площадь живого сечения песколовки (ω, м²):

ω = q_макс.с / v∙ n,

где v – поступательная скорость движения сточных вод при максимальном притоке: v = 0,08-0,12 м/с.

Ширина песколовки (В, м)принимается (Приложение, табл.8) и рассчитывается высота (Н, м):

Н = ω / В

Проверяется соотношение В : Н.

Длина песколовки (l, м) рассчитывается по формуле:

l = К ∙ 1000 ∙Н_р∙ v / u₀

Коэффициент К принимается в зависимости от типа песколовок и диаметра задерживаемых частиц (Приложение, табл.7).

Н_р для аэрируемых песколовок принимается равной половине высоты:

Н_р = Н / 2

Гидравлическая крупность u₀ для аэрируемых песколовок принимается равной 18 мм/с.

Расход воздуха (V, м³/ч) на аэрацию составляет:

V = I ∙ В ∙ l ∙ n,

где I – интенсивность аэрации: I = 3-5 м³ / (м²∙ч).

Объем осадочной части песколовки определяется аналогично горизонтальным песколовкам.

Расчет усреднителя

Основные показатели усреднителей проточного типа приведены в Приложении, табл.9.

2.4.1. Расчет усреднителя концентрации загрязняющих веществ.

Объем усреднителя (W_з, м³) для погашения залпового сброса рассчитывается по формулам:

W_з = 1,3 ∙ q_ср.ч ∙ Т_з / ln (k_з / (k_з – 1)), при k_з < 5

W_з = 1,3 ∙ q_ср.ч ∙ Т_з ∙ k_з, при k_з ≥ 5,

где Т_з – продолжительность залпового сброса, ч;

k_з – требуемый коэффициент усреднения, равный:

k_з = (С_макс – С_ср) / (С_доп – С_ср),

где С_мах – концентрация загрязнений в залповом сбросе;

С_ср – средняя концентрация загрязнений в сточных водах;

С_доп – концентрация загрязнений, допустимая по условиям работы последующих сооружений.

2.4.2. Расчет усреднителя расхода сточной воды.

Объем усреднителя (W_р, м³) определяется исходя из графика притока сточных вод и требуемой степени усреднения по расходу. Для практических расчетов можно принимать время усреднения 4-8 ч:

W_р = (4-8) ∙ q_ср.ч

2.4.3. Расчет усреднителя для выравнивания концентрации сточных вод и регулирования их расхода производится по формуле:

W = W_мин + W_р,

где W_мин минимальный объем, обеспечивающий усреднение сточных вод по концентрации в период минимального водоотведения; рассчитывается по п.2.4.1.

Расчет аэротенков

Расчет аэротенков состоит в определении их размеров, расходов циркулирующего активного ила и воздуха, необходимых для обеспечения требуемой степени очистки сточных вод в зависимости от расхода и состава сточной жидкости, БПК_п отстоенной сточной жидкости, требуемого эффекта очистки и степени использования кислорода воздуха.

Для полной и неполной биологической очистки сточных вод применяются аэротенки различных типов (табл.7)

Таблица 7

Тип аэротенка в зависимости от параметров

поступающей в него воды

№пп	Тип аэротенка	Параметры поступающей в аэротенк сточной воды
	Аэротенк-вытеснитель с регенератором	БПК_полн > 150 мг/л, наличие вредных производственных примесей
	Аэротенк-отстойник	Расход воды < 50 000 м³/сут
	Аэротенк-вытеснитель без регенератора	БПК_полн ≤150 мг/л
	Аэротенк-смеситель	БПК_полн > 500 мг/л, наличие медленно окисляемых веществ, колебания состава
	Аэротенк с нелинейно- рассредоточенным спуском сточных вод	БПК_полн > 500 мг/л, наличие медленно окисляемых веществ, колебания состава
	Двухступенчатый аэротенк	БПК_полн > 1000 мг/л

3.1.1. Расчет периода аэрации в аэротенках-смесителях

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу смесителей, определяется по формуле:

t= (L_a-L_t) / a_i∙ (1- s)∙ ρ,

где L_a– БПК_п поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_t- БПК_почищенной воды мг/л;

а_i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13); для производственных, в зависимости от модификации аэротенка, состава сточных вод, приведена в соот-ветствующем разделе /2/.

s – зольность ила (Приложение, табл. 14);

ρ – удельная скорость окисления, мг БПК_пна 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

ρ= ρ_max ∙ L_t ∙ С_о / (L_t ∙ С_О + К_l∙ С_о + К_о ∙ L_t) ∙ (1 + φ∙ a_i),

где ρ_max– максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14);

С_О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл. 14);

К_О – константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л (Приложение, табл. 14);

φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение, табл. 14).

Формула для расчета продолжительности аэрации справедлива при среднегодовой температуре сточных вод 15⁰С. При иной среднегодовой температуре сточных вод (t_w) продолжительность аэрации, должна быть умножена на отношение 15/t_w.

Во всех случаях продолжительность аэрации должна быть не менее 2 ч.

3.1.2. Расчет периода аэрации в аэротенках-вытеснителях

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу вытеснителей, определяется по формуле:

t= (1 + φ∙ a_i) /ρ_max ∙ С_о ∙ a_i ∙ (1- s)[(С_о+ К_о) ∙ (L_m-L_t) +

К_l∙ С_о ln (L_a / L_t)] ∙ К_р,

где φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение, табл. 14).

А_i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13); для производственных, в зависимости от модификации аэротенка, состава сточных вод, приведена в соот-ветствующем разделе /2/.

ρ_max– максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14);

С_О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

s – зольность ила (Приложение, табл.14);

К_О – константа, характеризующая влияние кислорода, мгО₂/л (Приложение, табл.14);

L_a– БПК_п поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_t- БПК_почищенной воды мг/л;

К_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл.14);

К_р – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания: К_р = 1,5 при биологической очистке до L_t = 15 мг/л; К_р = 1,25 при L_t> 30 мг/л;

L_m – БПК_п, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

L_m = (L_a + L_t ∙ R_i) / (1 + R_i),

где R_i – степень рециркуляции активного ила (п.3.1.3).

3.1.3. Расчет степени рециркуляции активного ила

Степень рециркуляции активного ила (R_i) в аэротенках следует рассчитывать по формуле:

R_i = а_i / (1000 / J_i – а_i),

где J_i – иловый индекс, см³/г, принимается (Приложение, табл.15) в зависимости от нагрузки на ил (п.3.1.5).

Формула справедлива при J_i < 175 см³/г и а_i до 5 г/л.

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

3.1.4. Расчет рабочего объема аэротенков

Рабочий объем аэротенков рассчитывается по формуле:

W = q_макс.ч ∙ t

Число секций аэротенков (n) следует принимать не менее двух.

Объем одной секции определяется по формуле:

W_с = W / n

Принимается типовой проект аэротенка (Приложение, табл.16,17).

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W_с / n_к ∙ b_к∙ h_к,

где n_к – число коридоров аэротенка;

b_к – ширина коридора, м;

h_к – рабочая глубина аэротенка, м.

3.1.5. Расчет нагрузки на ил.

Нагрузка на ил (q_i, мг БПК_п на 1 г беззольного вещества ила в сутки) рассчитывается по формуле:

q_i = 24 (L_a-L_t) / а_i ∙ (1 – s) ∙ t,

где t – период аэрации, ч.

3.1.6. Расчет продолжительности обработки сточных вод в аэротенках с регенераторами.

При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ (t_О, ч) определяется по формуле:

t_О = (L_a-L_t) / R_i ∙ а_r∙ (1 – s) ∙ ρ,

где ρ – удельная скорость окисления для аэротенков-смесителей и вытеснителей, определяемая по п.3.1.1. при дозе ила а_r;

а_r – доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле:

а_r = а_i (1 / 2 ∙ R_i + 1)

Продолжительность обработки воды в аэротенке (t_а, ч) необходимо определять по формуле:

t_а = 2,5 / √а_i ∙ lg(L_a/ L_t)

Продолжительность регенерации (t_r, ч) рассчитывается по формуле:

t_r = t_О – t_а

Объем аэротенка (W_а, м³) следует определять по формуле:

W_а = t_а ∙ (1 + R_i) ∙ q_ср.ч

Объем регенератора (W_r, м³) рассчитывается по формуле:

W_r = t_r ∙ R_i ∙ q_ср.ч

Общий объем аэротенка с регенератором:

W = W_а + W_r

Число секций аэротенков (n) следует принимать не менее двух.

Объем одной секции определяется по формуле:

W_с = W / n

Принимается типовой проект аэротенка (Приложение, табл.16,17). По отношению W : W_rпринимается решение, сколько коридоров аэротенка отводится под регенератор.

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W_с / n_к ∙ b_к∙ h_к,

где n_к – число коридоров аэротенка;

b_к – ширина коридора, м;

h_к – рабочая глубина аэротенка, м.

3.1.7. Прирост активного ила (Р_i, мг/л) в аэротенках определяется по формуле:

Р_i = 0,8 ∙ b + К_пр ∙ L_a,

где b – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л (п. 2.5.3);

К_пр – коэффициент прироста: для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод К_пр = 0,3; при очистке сточных вод в окситенках величина К_пр снижается до 0,25.

3.1.8. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) включает просветы между ними шириной до 0,3 м. Фильтросные пластины (аэраторы) размером 0,3×0,3 м укладывают в три ряда вдоль длинной стороны аэротенка. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) рассчитывается по формуле:

f = 0,3 ∙ 5 ∙ l

Площадь одного коридора аэротенка определяется по формуле:

F = b_к ∙ l

Отношение f / F используется при определении удельного расхода воздуха в аэротенке (п.3.1.9).

3.1.9. Удельный расход воздуха (q_в, м³/м³ очищаемой воды) при пневматической системе аэрации рассчитывается по формуле:

q_в = q_о ∙ (L_a-L_t) / К₁ ∙ К₂∙К_т∙К₃∙ (С_а – С_о),

где q_о – удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_п: принимается при очистке до БПК_п 15-20 мг/л равным 1,1; при очистке до БПК_п свыше 20 мг/л – 0,9;

К₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора: для мелкопузырчатых аэраторов (фильтросные пластины) принимается в зависимости от отношения площади аэрируемой зоны к площади аэротенка

f / F; для среднепузырчатой и низконапорной аэрации К₁ = 0,75 (Приложение, табл.18);

К₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора (h_а) (Приложение, табл.19);

К_т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:

К_т = 1 + 0,02 (Т_w – 20),

Здесь Т_w – среднемесячная температура воды за летний период, ⁰С;

К₃ – коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85; при наличии СПАВ принимается в зависимости от величины f / F (Приложение, табл.20), для производственных сточных вод – по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать К₃ = 0,7;

С_а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

С_а = (1 + h_а / 20,6) С_т,

здесь С_т – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным /4/;

h_а – глубина погружения аэратора, м;

С_о – средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л (принимается 2 мг/л).

3.1.10. Интенсивность аэрации (J_а, м³/(м²∙ ч)) определяется по формуле:

J_а= q_в ∙ Н / t,

где Н – рабочая глубина аэротенка, м;

t – период аэрации, ч.

Если вычисленная интенсивность аэрации свыше J_а,_max для принятого значения К₁, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если менее J_а,_min для принятого значения К₂ – следует увеличить расход воздуха, приняв J_а,_min (Приложение, табл.19).

3.1.11. Расход воздуха, подаваемого в аэротенк (H_в, м³/ч), рассчитывается по формуле:

V = q_в q_макс.ч

Необходимый напор определяется по формуле:

H_в= h + h_ф + h_дл + h_м,

где h – глубина слоя жидкости в аэротенке (h = 3,20 м);

h_ф – потери напора в фильтросных элементах (пластинах, трубах) с запасом на увеличение сопротивления во время эксплуатации h_ф = 0,70 м;

h_дл – потери напора по длине воздуховодов от воздуходувки до наиболее удаленного стояка к фильтросам, м;

h_м – потери напора на местные сопротивления в воздуховодах, м.

Суммарные потери напора на местные сопротивления и сопротивления на трение в воздуховодах не должны превышать 0,30-0,35 м, поэтому принимается h_дл + h_м = 0,35 м.

Воздуходувки подбираются в зависимости от общего напора и расчетного расхода воздуха (Приложение, табл.21).

Расчет биофильтров

3.4.1. Расчет аэрофильтров. БПК_п сточных вод, подаваемых на аэрофильтры, не должно превышать 300 мг/л. При большем значении БПК_п необходимо предусматривать рециркуляцию очищенных сточных вод.

3.4.1.1. Расчет без рециркуляции. Рассчитывается коэффициент К:

К = L_a / L_t,

где L_a– БПК_п исходной сточной воды, мг/л;

L_t- БПК_почищенной сточной воды мг/л.

По ближайшему значению К или путем интерполяции при средней зимней температуре сточных вод 12⁰С определяются рабочая высота (Н, м), гидравлическая нагрузка(q_а, м³ / (м² сут.)) и удельный расход воздуха (q_в, м³ / м³ ) (Приложение, табл.22).

Общая площадь аэрофильтров определяется по формуле:

F = q_ср.сут / q_а

По площади фильтрования принимается типовой проект аэрофильтра (Приложение, табл.23).

Объем фильтрующей загрузки (W, м³) рассчитывается следующим образом:

W = Н ∙ F

Необходимый расход воздуха для аэрации биофильтров (D, м³/ч):

D = q_в ∙ q_ср.сут / 24

3.4.1.2. Расчет с рециркуляцией. Рассчитывается коэффициент К и принимаются параметры биофильтра аналогично 3.4.1.1.

Коэффициент рециркуляции (К_р) следует определять по формуле:

К_р = (L_a – L_с_м) / (L_с_м - L_t),

где L_a– БПК_п исходной сточной воды, мг/л;

L_t- БПК_почищенной сточной воды мг/л;

L_с_м - БПК_п смеси исходной и циркулирующей воды:

L_с_м = К ∙ L_t

L_с_мдолжно быть ≤ 300 мг/л;

Общая площадь аэрофильтров определяется по формуле:

F = q_ср.сут (К_р + 1) / q_а

По площади фильтрования определяется необходимое количество биофильтров.

Объем фильтрующей загрузки и необходимый расход воздуха рассчитываются аналогично п. 3.4.1.1.

3.4.2. Расчет биофильтров с пластмассовой загрузкой.

БПК_п сточных вод, подаваемых на биофильтры с пластмассовой загрузкой, не должно превышать 250 мг/л.

Необходимый эффект очистки определяется по формуле:

Э = (L_a - L_t) ∙ 100 / L_a

Принимается рабочая высота биофильтра и при средней зимней температуре сточных вод 12⁰С определяется гидравлическая нагрузка (q₀, м³/(м² сут)) (Приложение, табл.24).

Площадь биофильтров и объем загрузки рассчитываются аналогично п.3.4.1.1.

ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ

Расчет илоуплотнителей

4.1.1. Расчет радиальных илоуплотнителей.

Необходимый объем илоуплотнителя (W, м³)рассчитывается по формуле:

W = q_макс.ч ∙ Т,

где Т – продолжительность уплотнения: Т = 11 ч.

В качестве илоуплотнителей выбираются радиальные или вертикальные отстойники (Приложение, табл.11,29).

Количество илоуплотнителей определяется следующим образом:

N = W / W_з.о.,

где W_з.о. – объем зоны отстаивания, м³.

Нагрузка на зеркало уплотнителя рассчитывается по формуле:

q₀ = q_макс.ч / N ∙ π R²,

где R – радиус отстойника, м.

Нагрузка должна находиться в пределах допустимой для радиальных илоуплотнителей: q₀ = 0,2-0,5 м³ / (м²∙ч).

Максимальный часовой приток избыточного активного ила (q_макс.0, м³ /ч) рассчитывается по формуле:

q_макс.0 = 1,3 ∙ Р_i ∙ q_макс.ч / С,

где Р_i – прирост активного ила, мг/л (3.1.7);

С – концентрация избыточного активного ила при влажности 99,6 %: С = 4000 г/м³.

Расход уплотненного ила при его влажности 97,3 % составит:

q_у = q_макс.0 (100-99,6) / (100-97,3)

Объем жидкости, отделяющийся в процессе уплотнения:

q = q_макс.0 (99,6-97,3) / (100-97,3)

РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ ДООЧИСТКИ

СТОЧНЫХ ВОД

Расчет биологических прудов

5.1.1. Биологические пруды с естественной аэрацией. Такие пруды рекомендуется устраивать трехсекционными: первая секция выполняет функции отстойника, вторая является основным окислителем, третья представляет собой стабилизатор, в котором заканчивается процесс минерализации, БПК_п достигает предельных значений и повышается содержание растворенного кислорода в воде.

Для обеспечения надежности работы биопруды проектируются в виде трех равных по объему трехсекционных каскадов. Расход на один каскад (W , м3/сут) составляет:

q₁= q_ср.сут. / 3

В каждом каскаде отстойная секция предусматривается из двух отделений. Объем каждого отделения (W₁, м³) рассчитывается на суточное пребывание воды:

W₁ = q₁ / 2

Площадь одного отделения при глубине 2м составляет:

F₁ = W₁ / 2

БПК_п в первой секции снижается на 10-15 %. Тогда во вторую секцию поступают сточные воды с концентрацией БПК_п:

L_а1 = 0,9 L_а,

где L_а - БПК_п сточных вод, поступающих в биопруды после биологической очистки: БПК_п = 15 мг/л.

Продолжительность пребывания сточных вод во второй секции биопрудов определяется по формуле:

Т₂ = lg (L_а1 / L_а2) / К₁,

где К₁ – константа скорости потребления кислорода: К₁ = 0,05 при температуре 6⁰С;

L_а2 - БПК_п выходящих из второй секции сточных вод; рекомендуется принимать равным (0,5-0,6) L_а.

Полезный объем прудов принимается в размере 75 % общего. Тогда объем второй секции (в каждом каскаде) составит:

W₂ = q₁ ∙ Т₂ / 0,75

Площадь второй секции (F₂, м²) при рекомендуемой глубине 1м составит:

F₂ = W₂ / 1

Продолжительность пребывания воды в третьей секции:

Т₃ = lg (L_а2 – L_и) / (L_ст- L_и) / К₁,

где L_и - БПК_п воды, обусловленная процессами, связанными с выделением продуктов жизнедеятельности водных организмов и разложением отмерших форм. L_и зависит от температуры воды: при температуре до 5⁰С L_и = 0,5 мг/л; до 10⁰С – 1 мг/л; до 20⁰С – 1,5 мг/л; свыше 20⁰С и для интенсивно цветущих водоемов – 2-3 мг/л;

L_ст- БПК_п сточных вод, допускаемых к спуску в водоем (п.1.4.3; если требуемая степень очистки по БПК_п не рассчитывалась, принимается L_ст = 7 мг/л);

К₁ - константа скорости потребления кислорода: К₁ = 0,018 при температуре 2⁰С.

Объем третьей секции (в одном каскаде) (W₃, м³):

W₃ = q₁ ∙ Т₃ / 0,75

Площадь третьей секции (F₃, м²) при рекомендуемой глубине 1м составит:

F₃ = W₃ / 1

Общая площадь прудов доочистки составит:

F = 3 ∙ (F₁ + F₂ + F₃)

Так как насыщение воды кислородом происходит через поверхность пруда, полезная площадь должна быть не менее (F ≥ F_а) активной поверхности (F_а, м²), которая определяется по формуле:

F_а = а ∙ q_ср.сут. (L_а - L_ст) / (а –b) ∙ r₁,

где а – растворимость кислорода в воде: при температуре 2⁰С

а = 13,84 г/м³;

b – фактическое содержание кислорода, которое должно поддерживаться в очищенной воде: b = 2-3 г/м³;

r₁ – атмосферная реаэрация, для слабопроточных водоемов r₁ = 2,5 г/(м²∙сут).

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. – Взамен СНиП П-32-74. Введ.01.01.86. – М.: Государственный Комитет СССР по делам строительства, 1986. – 74 с.

2. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1981. – 638 с.

3. Очистка сточных вод (примеры расчетов) / М.П. Лапицкая, Л.И. Зуева, Н.М. Балаескул, Л.В. Кулешова. – Мн.: Вышэйшая школа, 1983. – 255 с.

4. Маркевіч Р.М. Экалагічная біятэхналогія. Лабараторны практыкум па аднайменным курсе для студэнтаў спец. Т.15.07 “Біяэкалогія”. – Мн.: БДТУ, 1999. – 64 с.

5. ГОСТ 9931-79. Корпуса цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов. Типы, основные параметры и разделы. – Взамен ГОСТ 9931-69. Введ. 01.01.86. – М.:Издательство стандартов, 1979. – 18 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..……………………………………………………….3

1. Определение расчетных параметров очистной станции

и необходимой степени очистки сточных вод……………………... ….4

1.1. Определение расходов сточных вод………………………..4

1.2. Определение концентрации загрязнений

в сточных водах…………………………………………………………..5

1.3. Определение приведенного населения…………………..6

1.4. Определение необходимой степени очистки

сточных вод……………………………………………………………….6

2. Расчет сооружений механической очистки сточных вод……10

2.1. Приемная камера очистных сооружений…………….……10