Растворение и потребление кислорода в водоеме

Вопрос 1

Вопрос 3

РАСТВОРЕНИЕ И ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ВОДОЕМЕ

Для очистки сточных вод, которая наиболее успешно проходит в

аэробных условиях, как это видно из предыдущего, необходимо наличие

кислорода для окисления органического вещества, входящего в состав

загрязнений сточных вод. Израсходованный на это кислород пополняется

главным образом за счет растворения его из атмосферного воздуха.

Таким образом, в канализационных очистных сооружениях, которые служат

для минерализации органических загрязнений, входящих в состав

Вопрос 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В СТОЧНОЙ ВОДЕ (по БПК и взвешенным веществам)

Вопросы 5 – 9

РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Определение расчетных расходов сточных вод

Расчетный расход сточных вод, поступающий от жилых кварталов населенного пункта, определяют по [10, 11]:

, м³/сут, (7.1)

где q_o- норма водоотведения, л/сут чел.;

N – общее число жителей, чел.

, м³/сут; (7.2)

где K_сут – коэффициент суточной неравномерности, K_сут= 1,1-1,3 [1]

От промышленного предприятия расход сточных вод принимается, согласно заданию на проектирование Q_сут.ср м³/сут;

Принимаем К_сут.= 1.

Расходы сточных вод оформляются в табличной форме ( табл.7.1).

Таблица 7.1

Расходы сточных вод от города

№	Наименование объекта	Средне- суточный расход, м3/сут	Ксут	Расход в сутки наибольшего водопотребления, м3/сут
	Канализованные районы населенного пункта
	Не канализованные районы
	Промпредприятия
	Итого:
	Предприятия местной промышленности, неучтенные расходы в размере 5% от суммарного среднесуточного водоотведения населенного пункта
	ВСЕГО:

Определяются:

- cреднесекундный расход :

(7.3)

По среднесекундному расходу по [1,табл.2] принимаются следующие коэффициенты неравномерности: К_{gen. max}; и К_{gen. min}.

Максимальный и минимальный секундные расходы составляют:

;

;

Определяются часовые расходы

Расчетные расходы оформляются в виде в табл.7.2.

Таблица 7.2

Расчетные показатели расхода и качества сточной воды

Наименование показателей	Ед.изм	Значение
Средний суточный расход	м3/сут
Максимальный суточный расход	м3/сут
Средний часовой расход	м3/ч
Максимальный часовой расход	м3/ч
Минимальный часовой расход	м3/ч
Средний секундный расход	л/с
Максимальный секундный расход	л/с
Минимальный секундный расход	л/с
К gen. max	-
К gen. min	-
Среднее содержание взвешенных веществ	мг/л
Средняя концентрация загрязнений по БПК20	мг/л

Таблица 7.3

Исходные данные для расчета

Наименование величины	Ед.изм	Числовое значение
Коэффициент извилистости русла	-
Тип выпуска - береговой	-
Скорость течения реки	м/с
Глубина реки	м
Расход сточных вод	м3/с
Расход воды в реке	м3/с
Допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ	г/м3
Содержание взвешенных веществ в сточной воде	г/м3
Содержание взвешенных веществ в реке до спуска сточных вод	г/м3
Константа растворения кислорода от скорости течения реки	-
БПК20 смеси речной и сточной воды в расчетном створе	гО2/м3
Температура воды в реке	оС
БПК20 реки	гО2/м3
БПК20 сточной воды до очистки	гО2/м3
Содержание кислорода в нормальных условиях
Содержание кислорода в реке	г/м3
Минимальное содержание кислорода в реке в соответствии с категорией	г/м3
Расстояние до расчетного створа	м

К Вопросам 20 - 21

АЭРОТЕНКИ

Аэротенки применяют для полной и неполной биологической очистки сточных вод. Аэротенки представляют собой резервуары, в которых очищаемая сточная вода и активный ил насыщаются воздухом и перемешиваются.

Аэротенки могут быть одноступенчатыми или двухступенчатыми, при этом в том и другом случае их применяют как с регенерацией, так и без нее (рис 3.5). Одноступенчатые аэротенки без регенерации применяют при БПКполн сточной воды не более 150мг/л, с регенерацией – более 150 мг/л и при наличии вредных производственных примесей. Двухступенчатые аэротенки применяют при очистке высококонцентрированных сточных вод.

Аэротенки-вытеслители (рис 3.6., а) – сточная воды и возвратный активный ил подаются сосредоточенно и одной из торцевых сторон;

Вопрос 20

РАСЧЕТ АЭРОТЕНКА-ВЫТЕСНИТЕЛЯ (БЕЗ РЕГЕНЕРАТОРА)

Расчет ведется по СНиП «Канализация. Наружные сети…»

В виду отсутствия залповых поступлений токсичных органических веществ к расчету принимаем аэротенки-вытеснители, работающие на полную биологическую очистку.

К расчету принимаем аэротенк-вытеснитель без регенератора

Расчет ведется в следующей последовательности [11]:

1. Задаемся иловым индексом I = 100 см³/г и дозой ила а = 3 г/л;

2.Определяем степень рециркуляции активного ила

, (8.14)

где: а- доза ила, г/л;

I – иловый индекс, см³/г.

По полученным значениям смотим в СНиП как работает вторичный отстойник и в зависимости от этого принимаем степень рециркуляции 0,3-0,6

2. Рассчитываем БПК_полн (L_mix) сточной воды, поступающей в аэротенк- вытеснитель с учетом разбавления циркуляционным активным илом:

, (8.15)

где: L_en – БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды (с учетом снижения БПК при первичном отстаивании) мг/л;

L_ex – БПК_полн очищенной воды, мг/л.

3. Определяем период аэрации: (формулу не учим, но знаем что в нее входит!)

(8.16)

где: φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, 0,07 [1, табл. 40];

a – доза ила г/л;

p_max – максимальная скорость окисления, 85 мг БПК/ (г ч) [1, табл. 40];

C_o – концентрация растворенного кислорода, 2 мг/л;

s – зольность ила, 0,3 [1, табл. 40];

K_o – константа, характеризующая влияние кислорода, 0,625 [1, табл. 40];

K_l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, 33мг БПК/л [1, табл. 40];

K_p – коэффициент учитывающий влияние продольного перемешивания K_p = 1,5 при биологической очистке до L_ex = 15 мг/л

4. Рассчитываем нагрузку на активный ил (q _i):

, (8.17)

5. По [1, табл. 41] для q_i уточняем иловый индекс равен I см³/г.

Определяем степень рециркуляции:

, (8.18)

Если R >R1 произведенный расчет в коррективах не нуждается.

6. Определяем объем аэротенка:

W_at= t_at ∙ (1+ R) ∙ q_w, (8.19)

где: q_w – максимальный часовой расход сточных вод, м³/ч

7. Принимаем количество аэротенков N , тогда объем одного аэротенка равен

, (8.20)

8. Определяем длину аэротенка, принимая аэротенк с параметрами [11]:

n – количество коридоров

Н – рабочая глубина

В – ширина коридора

, (8.21)

9. Рабочий объем аэротенка

W= B n H L, м³ , (8.22)

10 .Определяем прирост активного ила:

, (8.23)

11. Рассчитываем удельный расход воздуха:

, (8.24)

где: q₀ – удельный расход кислорода воздуха, 1,1мг на 1 мг снятой БПК_полн, принимаемый при очистке до БПК_полн = 15 – 20 мг/г [1];

K₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора, принимается в зависимости от отношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка

f_az/f_at = b/B,

где b – ширина зоны аэрации в коридоре аэротенка, равна 0,9 м (принимаем в качестве аэраторов керамические фильтросные пластины 0,3 ∙0,3м при числе рядов фильтросных пластин в коридоре -3), тогда f_az/f_at = 0,9/4,5 = 0,2 по

[1, табл. 42] находим, что K₁ = 1,68;

K₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов h_a

[1, табл. 43];

K_Т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод,

K_Т = 1 + 0,02(Т_w – 20), (8.25)

где: Т_w – среднемесячная температура воды за летний период18⁰С;

K_Т = 1 + 0,02(18 – 20) = 0,96; (8.26)

K₃ – коэффициент качества воды, K₃ = 0,68;

С_а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л

, (8.27)

где: С_Т – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимается по справочным данным (С_Т = 9,4 мг/л при Т_w = 18 ⁰С) [11]

С_о – средняя концентрация кислорода в аэротенке, 2 мг/л

12. Определяем интенсивность аэрации I, м³/(м² ч)

, (8.28)

где: H_at – рабочая глубина аэротенка м;

t_at – период аэрации, ч.

Необходимо обеспечение условия I_min < I < I_max [1,табл. 42, табл. 43].

Общий расход воздуха:

Q_возд = q _air q_w , м³/ч (8.29)

Вопрос 21

Вопрос 12

Вопрос 13

Расчет песколовок

Расчет песколовок ведется на максимальный приток сточных вод. Длину песколовок (L_s, м) следует определять по формуле [1]:

L_s = 1000 ∙ k_s ∙ H_s ∙ V_s/ u₀ , (8.2)

где k_s – коэффициент, принимаемый по [1, табл.27];

H_s – расчетная глубина песколовки, м;

V_s - скорость движения сточных вод, м/с, [1, табл.28],

u₀ – гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц, для горизонтальных песколовок и диаметра частиц песка 0,2мм u₀ = 18,7мм/с.

Дальнейший расчет песколовок основан на проверке принятой типовой конструкции.

Определяем скорость потока сточных вод в песколовке при максимальном (q_max) и минимальном (q_min) секундном расходе [10]:

V_max = q_max / b ∙ h ∙ n, м/с,

V_min = q_min/ b ∙ h ∙ n, м/с

Нормативные величины скорости протока 0,15-0,3м/с должны быть выдержаны.

Определяем продолжительность протока сточных вод в песколовке при максимальном притоке (не менее 30 с).

T = L / V_max, (8.4)

Определяем количество песка, задерживаемого в песколовке:

W_n = p ∙ N_прив/1000 м³/сут, (8.5)

где: p – норма песка на одного человека в сутки 0,02 л [1].

Удаление песка из песколовки предусматривается при помощи скребковых механизмов (сдвиг песка в приямок) и гидроэлеваторов (подача пульпы на просушивание).

Для поддержания в горизонтальной песколовке постоянной скорости движения сточных вод на выходе из нее предусматривается водослив с широким порогом. При близких скоростях водослив можно не предусматривать.

В других случаях расчет водослива сводится к определению перепада между дном песколовки и порогом водослива P и ширины водослива b.

Определить величину перепада P можно, зная величину K_s — отношение максимального и минимального расходов и h_min - глубина воды в песколовке при минимальном расходе:

K_s = q_max / q_min , (8.6)

h_min = q_min/n ∙ B ∙ V , м, (8.7)

P = (h_max - k_q^2/3 h_min)/ (k_q^2/3 - 1), (8.8)

Вопрос 14

Вопрос 15

Вопрос 16

Вопрос 17

Расчет песковых площадок

Песчаная пульпа из песколовок гидроэлеваторами подается на песковые площадки для подсушивания песка.

Полезная площадь песковых площадок составит [10]

(9.31)

где: Р - 0,02 л/чел сут. количество песка, влажностью 60% с объемным весом

1,5 т/м³, задерживаемого в песколовках;

N_прив - приведенное количество жителей по взвешенным веществам;

h - нагрузка песка на площадку h = 3 м³ /м² год.

Высота ограждающего валика I м. Удаление воды с площадок в дренажную сеть происходит через водосливы с переменной отметкой порога. Дренажная вода направляется в начало очистной станции. Количество дренажной воды, отводимой за сутки при разбавлении песка в пульпе 1:20, по массе составит

(9.32)

где: W_n - объем задерживаемого песколовкой песка в сутки, м³.

Подсушенный песок периодически в течение года вывозится за пределы станции на площадки хранения.

При расчете отдельных сооружений указывалось, что иловая вода, дренажные воды подаются в начало очистной станции, поэтому необходимо учитывать дополнительную концентрацию загрязнений и расходы этих вод. Для принятой технологической схемы к расчету следует принять иловую воду из илоуплотнителей.

Вопрос 18

БИОФИЛЬТРЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ.

Вопрос 18

РАСЧЕТ БИОФИЛЬТРОВ

Вопрос 22

Вопрос 23

Расчет илоуплотнителей

Илоуплотнители предназначены для уменьшения влажности (исходная влажность 99%) и объема избыточного активного ила. В качестве илоуплотнителей приняты вторичные радиальные отстойники.

Приток активного ила (q_max.ч) [10]

q_{max ч} = П_{i max} ∙Q _{ср сут}/ (24 ∙ С ), м³/ч (9.1)

где: Q _{ср сут}- среднесуточный расход сточных вод , м³/сут;

П_i.max - максимальный прирост активного ила, П_i.max = 1,3Пi, г/ м³

(9.2)

C - концентрация избыточного активного ила при влажности 99,2%;

C = 4000 г/м³.

Полезная площадь поперечного сечения радиального илоуплотнителя составит

(9.3)

где: q₀ - расчетная нагрузка на площадь зеркала илоуплотнителя, м³/м² ч, принимаемая в зависимости от концентрации поступающего на уплотнение активного ила: q₀ = 0,5 при С = 2÷3 г/л и q₀ = 0,3 при С = 5÷8 г/л; Принимаем q₀ = 0,3 м³/м² ч.

Принимаем к установке два радиальных илоуплотнителя.

Диаметр илоуплотнителя составит

(9.4)

где: N – количество радиальных илоуплотнителей;

Иловая вода имеет БПК₂₀ = 200 мг/л, содержит взвешенных веществ

100 мг/л и направляется в голову очистных сооружений.

Фактическая продолжительность уплотнения составит

T = W_з.о ∙ N/q_max , ч, (нормативная 11ч) (9.5)

Вопрос 24

МЕТАНТЕНКИ КОНСТРУКЦИЯ

Вопрос 25

МЕТАНТЕНКИ РАСЧЕТ

Расчет метантенков ведется в следующей последовательности [11]:

1. Определяем количество сухого осадка, образующегося на станции

(9.6)

где: С - концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей на

первичные отстойники, мг/л;

Э – эффект осветления первичного отстойника, Э = 0,5;

К – коэффициент учитывающий увеличение объема осадка за счет крупных фракций взвешенных веществ, К = 1,1;

Q – среднесуточный расход сточных вод, м³/сут.

2. Определяем количество сухого вещества активного ила:

(9.7)

где: а = 0,3;

L_а = L_исх исходная БПК₂₀ стоков;

b – вынос взвешенных веществ из вторичного отстойника, мг/л.

3. Определяем количество беззольного вещества осадка и активного ила:

(9.8)

где: В_г – гигроскопическая влажность сырого осадка, 5%;

З_ос – зольность, сухого вещества осадка, 30%;

(9.9)

где: В^I_г – гигроскопическая влажность сырого ила, 5%;

З_ил – зольность, сухого вещества ила, 25%;

4. Расход сырого осадка V_ос и избыточного активного ила V_ил:

(9.10)

где: W_ос – влажность сырого осадка, 95%;

ρ_ос – плотность осадка, 1 т/м³.

(9.11)

где: W_ил – влажность избыточного активного ила, 97,3%;

ρ_ил – плотность избыточного активного ила, 1 т/м³.

5. Общий расход осадка на станции по сухому веществу М_сух (т/сут) по беззольному веществу М_без (т/сут), по объему смеси фактической влажности М_общ (м³/сут) составят:

(9.12)

(9.13)

(9.14)

6. Фактическая влажность смеси:

(9.15)

7. Требуемый объем метантенка:

(9.16)

где: при мезофильном режиме брожения Д_mt = 9% - суточная доза загрузки

осадка в метантенк [1, табл. 5.9]

Принимаем метантенк по типовому проекту [11]

8. Фактическая доза загрузки:

(9.17)

9. Согласно [1, п. 6.3] принимаем максимально возможное сбраживание беззольного вещества осадка а_о = 53% ила а_и = 44% и рассчитываем предел сбраживания смеси:

(9.18)

10. Определяем выход газа:

(9.19)

где: n – коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания принимаем [1, табл.6.1]

11. Суммарный выход газа:

(9.20)

Вопрос 29

Вопрос 29

Вопрос 1

Вопрос 3

РАСТВОРЕНИЕ И ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА В ВОДОЕМЕ

Для очистки сточных вод, которая наиболее успешно проходит в

аэробных условиях, как это видно из предыдущего, необходимо наличие

кислорода для окисления органического вещества, входящего в состав

загрязнений сточных вод. Израсходованный на это кислород пополняется

главным образом за счет растворения его из атмосферного воздуха.

Таким образом, в канализационных очистных сооружениях, которые служат

для минерализации органических загрязнений, входящих в состав

Вопрос 2