Обеззараживание сточных вод

Методом хлорирования

Рассчитываем хлораторную установку. Максимальный часовой расход на очистную станцию: q_max^час = 3176,23 м³/ч.

Доза хлора для дезинфекции вод, прошедших полную биологическую очистку и доочистку Д_хл=3 г/м³

Расход хлора за 1 час при максимальном расходе определяем как

q_хл = Д_хл• q_max^час/1000 кг/час

q_хл = 3• 3176,23/1000=9,53 кг/час

Расход хлора в сутки

q_хл'= Д_хл• Q_сут/1000 кг/сут

Q_сут=58190 – среднесуточный расход сточных вод м³/сут

q_хл'=3• 58190/1000=174,57 кг/сут

В хлораторной предусматривается установка трех хлораторов ЛОНИИ – 100К. Два хлоратора рабочих +1 резервный.

Производительность хлораторной 10 кг/час. Жидкий хлор хранится в контейнерах. Для размещения оборудования и хлора в контейнерах предусматривается строительство здания размерами 12×21 м, состоящего из двух помещений: хлордозаторной и расходного склада хлора.

Определим, сколько контейнеров необходимо иметь для обеспечения полученоой производительности:

В т.4 n_бал=q_хл/S_бал

Всего за сутки будет использоваться 174,57/400=0,5 контейнера. Хлораторная обеспечивается подводом воды питьевого качества с давлением не менее 0,4 МПа и расходом Q=q_хл*q_в , м³/ч , где q_в = 0,4 м³/кг –норма водопотребления , м³ на 1 кг хлора.

Q=9,53• 0,4=3,81 м³/ч.

S_кон=10 кг/час – съем хлора из контейнера.

n_кон=9,53/10 = 1 контейнер.

Среднесуточный расход сточных вод Q_сут=58190, следовательно применяется смеситель типа «лоток Паршаля».

1 – подача хлорной воды.

Основные размеры смесителя и потери напора в нем:

Пропускная способность смесителя, м3/сут	Ширина горловины, мм	Ширина подводящего лотка В, м	Длина лотка L, м	Общая длина смесителя L1, м	Потери напора ∆h, м
32 000 – 80 000			6,6	13,97	0,2

В зависимости от суточного расхода подбираем параметры контактного резервуара:

пропускная способность – 70 тыс. м³/сут;

число отделений – 3;

ширина – 9 м;

длина – 24 м;

глубина – 2,8 м.

Количество осадка, выпадающего в контактном резервуаре при его влажности 98%:

Q_ос= Q_сут*0,5/1000=58190_*0,5/1000=29,1, м³/сут.

Количество сухого вещества осадка:

т/сут.

5. Сооружения по обработке осадка

• Илоуплотнители
• Аэробные стабилизаторы
• Механическое обезвоживание
• Сушка + сжигание
• Аварийные иловые площадки

Илоуплотнитель.

Для уплотнения осадка после вторичных отстойников применяется гравитационный уплотнитель, радиальный.

Часовое количество избыточного ила с учетом сезонной неравномерности его прироста:

, м³/ч.

м³/сут – суточный расход активного ила;

По [8] принимаем глубину зоны уплотнении H_р=3,1 м, и продолжительность уплотнения Т=11 часов.

Расчетная гидравлическая нагрузка на поверхность уплотнителя равна:

, м³/(м²_*ч).

Необходимая площадь илоуплотнителей:

м².

Площадь поперечного сечения центральной трубы:

м².

Принимаем количество илоуплотнителей n=2. Диаметр илоуплотнителя равен:

м.

Принимаем стандартный диаметр 18 м.

Количество иловой воды, отводимой из илоуплотнителей:

, м³/ч

Где W_пост=W_а/и=99,54% - влажность поступающего ила;

W_уп=97,3% - влажность уплотненного ила.

Общая высота илоуплотнителя:

H= h_б+H_р+h_ил+h_н=0,3+3,1+0,5+0,3=4,2, м.

h_б = 0,3 м - высота строительного борта;

h_ил =0,5 м - высота слоя ила;

h_н = 0,3 м - высота нейтральнсго слоя.

Суточное количество уплотненного ила:

м³/сут.

Объем иловой части илоуплотнителя:

,

T_ил – продолжительность пребывания ила в иловой части;

.

5.2 Метантенк.

Количество беззольного вещества:

осадка: т/сут

активного ила: , т/сут

З_ос=30%, З_а/и=30% — зольность сухого вещества осадка и активного ила соответственно;

Q_сух и И_а/и – масса сухого вещества осадка и активного ила соответственно (см. расчет первичного и вторичного отстойников).

Общий расход осадкоа по сухому веществу:

т/сут;

по беззольному веществу:

т/сут;

по объему смеси фактической влажности:

м³/сут,

Где - объем осадка после первичного отстойника и после илоуплотнителя соответственно.

Среднее значение влажности:

Среднее значение зольности З_см=30%.

Требуемый объем метантенка:

м³,

Где Д – суточная доза загружаемого осадка, при влажности загружаемого в метантенк осадка не более 97% при мезофильном режиме сбраживания (t=33˚C) Д=10.

Принято 4 типовых метантенка D = 12,5 м, с полезным объемом одной секции V_рез = 1000 м³.

Максимально возможное сбраживание беззольного вещества:

,

где R_mud=53%, R_i=44%- максимально возможное сбраживание беззольного вещества в % для сырого осадка и активного ила соответственно.

Количество образующегося газа на 1 кг беззольного вещества:

, м³/кг,

Где K_r =0,4 (по табл. 61 [5])

м³/кг.

Суммарный выход газа:

м³/сут=154,49 м³/ч.

Для выравнивания давления газа в газовой сети предусматриваются мокрые газгольдеры, вместимостью на выход газа на 4 часа:

м³

Приняты 2 типовых газгольдера, емкостью 300 м³ каждый по типовому проекту 7-07-03/66 по табл. 3.11 [8].

Количество выделяющегося тепла от сжигания образующегося газа:

, тыс. кДж/ч

Расход тепла на подогрев осадка, тыс.кДж/ч:

,

Где T_mt - принимаемая температура сбраживания в метантенке, для мезофильного режима 33⁰С;

T₀ - среднезимняя температура загружаемого осадка, 15 ⁰C;

, тыс. кДж/ч.

Теплопотери через стенки метантенка, тыс.кДж/ч:

,

Где Т=29⁰С – температура наружного воздуха самой холодной пятидневки для Липецкой области;

для данной температуры наружного воздуха при мезофильном режиме;

тыс.кДж/ч.

Для четырех метантенков теплопотери составят 472,8 тыс.кДж/ч.

Общий расход тепла, вырабатываемый котельной:

, тыс.кДж/ч,

Где К - коэффициент, учитывающий расход тепла на обогрев служебных помещений станции, принимается равным 1,3;

η - коэффициент полезного действия котельной, принимается равным 0,7;

, тыс.кДж/ч.

дополнительный подогрев не требуется.

Масса беззольного вещества в сброженной смеси:

т/сут;

Масса сухого вещества в сброженной смеси:

т/сут;

Зольность сброженной смеси:

Влажность сброженной смеси:

5.3 Обезвоживание на центрифуге.

Количество и размеры центрифуг подбираются на часовой расход осадка, подаваемого на центрифугу:

Где V_ос=373,74 м³/сут – объем осадка, поступающего из метантенков;

V_хл – количество осадка, образовавшегося после хлорирования, 29,1 м³/сут.

м³/ч.

На данную производительность принято 2 центрифуги типа ОГШ-631К-2: 1 рабочая +1 резервная. Габариты центрифуги: длина – 5100 мм; ширина – 2750 мм; высота – 1450 мм.

Принимаем размеры здания в плане 9х9 м.

Масса обезвоженного осадка (кека):

, т/сут,

Где М’_сух=8,62+0,58=9,2 т/сут – масса сухого вещества осадка, поступающего в центрифугу;

Э_ц – эффект задержания взвешенных веществ в центрифуге.

Объем кека:

м³/сут,

Где W_к - влажность кека.

Объем фугата, возвращаемого в голову сооружений:

м³/сут.

Сушка осадка.

Сушка предназначена для обеззараживания обезвоженного осадка, а также для снижения его объема и массы. Это обеспечивает эффективное удаление осадков с территории станции и их дальнейшую утилизацию. Сушка производится на сушильных установках, включающие в себя сушильные агрегаты и вспомогательное оборудование.

Количество влаги, испаряемой из осадка при влажности 30% составит:

,

где V_к – количество обезвоженного осадка, влажностью 70%, м³/сут

В – влажность обезвоженного осадка, 70%

В₁ – влажность высушенного осадка, 30%

кг/ч.

Количество осадка, выгружаемого из сушилки:

V_cуш=0,85(V_к+W)=0,85(14,43-8,25)=5,26 ,

где 0,85 - коэффициент, учитывающий унос сухого осадка с отводящими газами из сушилки.

Определим необходимое количество сушильных установок:

(14.7)

Требуемый объем сушильного барабана:

м³,

Где 1,2 – коэффициент, учитывающий заполнение барабана сушилки;

A_v – напряженность барабана по влаге, 60 кг/м³_*час.

По табл. 5.14 [8] принимаем к установке барабанную сушилку диаметром 1,6 м и длиной 8 м с объемом сушильного барабана 16 м³.

Сжигание осадка.

Сжиганию подвергается максимально обезвоженный осадок. Для сжигания принимаем реактор с кипящим слоем. Обезвоженный осадок шнековым питателем подается в кипящий слой инертного носителя – силикатного песка. Псевдосжиженный слой образуется при продувке через слой песка горячего воздуха. Для сжигания требуется избыток воздуха, приблизительно 20% от общего количества. Образующаяся зола выносится из реакторов с потоком газов и улавливается в мокром скруббере. Скорость газового потока обеспечивает вынос только мелких частиц.

Рис. 14.1. Сжигание осадка.

1. Реактор

2. Теплообменник

3. Скруббер

4. Гидроциклон

5. Вентилятор

6. Шнековый питатель

7. Пусковая форсунка

5.5 Аварийные иловые площадки.

При применении искусственных методов обезвоживания, в данном случае центрифуг, иловые площадки предусматриваются в качестве резервных, т. е. площадь карт будет рассчитана на 20 % годового объема осадка.

Годовой объем осадка:

W_год = М_см×365 = 373,74×365 = 136416,3 м³/год,

Где М_см – объем осадка после метантенка.

Определим полезную площадь иловых площадок по формуле:

где q - нагрузка на иловые площадки в год, принимается согласно [5, т.64], м³/ м² год, 1,5;

Принимаем 4 карты.

Площадь одной карты равна:

Размеры одной карты в плане: 95х50 м. Фактическая площадь 1 карты – 4 750 м². Фактическая полезная площадь всех карт – 19 000 м².

Рабочая глубина 1 карты – 1 м. Высота обвалования – 0,3 м, ширина обвалования – 1 м.

Проверим площадь иловых площадок на намораживание:

Где t – продолжительность периода намораживания, дни, 150

К₁ – часть площади, отведенной под намораживание, 0,8

К₂ – коэффициент, учитывающий уменьшение осадка за счет зимней фильтрации и испарения, 0,75

Высота намораживания меньше 1 м, что удовлетворяет условиям нормальной эксплуатации.

Список литературы.

1. Ю.М. Ласков, Ю.К. Воронов, В.Н. Калицун. Примеры расчетов канализационных сооружений. – М: Стройиздат, 1986, - 234 с.
2. А.А. Василенко. Водоотведение. – К.: Выща школа., 1988 – 256 с.
3. А.А. Лукиных, Н.А. Лукиных. Таблицы для расчета канализационных сетей и дюкеров. – М.: Стройиздат, 1974. – 159 с.
4. С.В. Яковлев и др. Канализация. – М.: Стройиздат, 1975, - 632 с.
5. СНиП 3.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.– М.: Стройиздат, 1985. – 72 с.
6. Б.А. Москвитин, Г.М. Мирончик, А.С. Москвитин. Оборудование водопроводных и канализационных сооружений. – М.: Стройиздат, 1984, - 192 с.
7. Проектирование сооружений для очистки сточных вод. Справочное пособие к СНиП. – М.: Стройиздат, 1990.-192с.
8. Алексеев В.И., Винокурова Т.Е., Пугачев Е.А. Проектирование сооружений переработки и утилизации осадков сточных вод с использованием элементов компьютерных информационных технологий: Учебное пособие. – М.: Издательство АСВ, 2003.-176с.