Проектирование водоочистной станции
Для обеспечения 50% регенерации можно принять под регенератор либо 2 коридора 4 коридорных аэротенков, либо 1 коридор 2 коридорных аэротенков. Поскольку типовые аэротенки разработаны в виде 2,3,4- коридорных, то в них можно обеспечить 25, 33, 50, 66, 75% регенерации, выделяя от 1 до 3 коридоров аэротенка под регенерацию. В принципе, можно обеспечить любой процент регенерации, выделяя под регенераторы соответствующий объем аэротенков.
При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ t0 , ч, надлежит определять по формуле:
Len - БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды: 220,44 мг/л;
Lex- БПКполн очищенной воды: 20 мг/л;
S - зольность ила: 0,3;
ai — доза ила в аэротенке: 3 г/л;
r - удельная скорость окисления для аэротенков — смесителей и вытеснителей, определяемая по формуле (49) при дозе ила ar.
=
23,7 мг/(гЧч).
По формуле (52) СНиП 2.04.03-85 определяем коэффициент рециркуляции
ar — доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле
=
14 ч.
Продолжительность обработки воды в аэротенке tat, ч определяем по формуле
=
2
Продолжительность регенерации tr, ч,
=
14 - 2= 12 ч.
Вычисляем вместимость аэротенка Wat, м3
=547,56
м3
где qw — расчетный расход сточных вод, м3/ч.
Вместимость регенераторов Wr, м3
=294,84м3
Для аэротенков и регенераторов надлежит принимать:
число секций — не менее двух;
рабочую глубину — 3—6 м, свыше — при обосновании;
отношение ширины коридора к рабочей глубине — от 1:1 до 2:1. Глубина равна 4 м, отсюда следует, что ширина коридора равна 8 м.
Глубину аэротенка принимаем h=4 м, отсюда площадь аэротенка S равна
S=547,56 /4=136,89 м2
Принимаем длину аэротенка 15 м, отсюда ширина аэротенка равна
136,89 /15 =9,126 м.
Рассчитываем количество коридоров 9,126/4=2 шт.
Прирост активного ила Pi, мг/л, в аэротенках надлежит определять по формуле (60) СНиП 2.04.03-85
Pi= 0,8Ч136,74+0,3Ч 220,44 = 175,5(мг/л)
Удельный расход воздуха qair, м3/м3 очищаемой воды, при пневматической системе аэрации определяем по формуле
где qO — удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПКполн, принимаемый при очистке до БПКполн 15—20 мг/л — 1,1
K1 — коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка faz /fat по табл. 42, K1=0,75,
Площадь аэратора=0,75Ч136,89 =102,7 м2
K2 — коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов ha и принимаемый по табл. 43;
ha= 3;м K2= 2,08; Ja,min, м3/(м2Чч)= 4
KT — коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:
здесь Tw — среднемесячная температура воды за летний период, °С;
Tw=15°С
K3 — коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85;
Ca — растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле
здесь CT — растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным; CT=10
CO — средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л; в первом приближении СО допускается принимать 2 мг/л
м3/м3 очищаемой
воды
Интенсивность аэрации Ja, м3/(м2Чч) определяем по формуле
где Hat — рабочая глубина аэротенка, м;
tat — период аэрации, ч.
м3/м2Чч
Если вычисленная интенсивность аэрации свыше Ja,max для принятого значения K1, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если менее Ja,min для принятого значения K2 — следует увеличить расход воздуха, приняв Ja,min по табл. 43.
В нашем случае Ja,max=50 >38,9; Ja,min=4 <38,9 что не противоречит данному условию, значит расчеты проведены правильно.
Нагрузку на ил qi, мг БПКполн на 1 г беззольного вещества ила в сутки, надлежит рассчитывать по формуле(53)
мг/гЧсут
Таблица 4. Сравнение аэротенков
| Параметры | Аэротенки - смесители без регенераторов | Аэротенки-смесители с регенераторами |
| Длина, м | 15 | 15 |
| Глубина, м | 4 | 4 |
| Ширина, м | 11,78 | 9 |
| Период аэрации, ч | 4 | 2 |
Для проектирования используем аэротенки – смесители с регенераторами, так как по расчетам они более компактные , а также в них меньшая нагрузка на ил.
2.2 Расчет биологических фильтров
Биологические фильтры (рис.) представляют собой резервуары, заполненные твердым кусковым материалом (шлак, кокс, щебенка, керамзит), через который фильтруется поступающая на поверхность загрузки сточная вода.
Поверхность всех частиц загрузки покрывается сплошной биологической пленкой за счет адсорбции микробов из сточной воды и последующего их размножения. Биологическая пленка играет роль основного активного агента в очистке воды.
Биологические фильтры следует проектировать в виде резервуаров со сплошными стенками и двойным дном: нижним — сплошным, а верхним — решетчатым (колосниковая решетка) для поддержания загрузки. При этом необходимо принимать: высоту междудонного пространства — не менее 0,6 м; уклон нижнего днища к сборным лоткам — не менее 0,01; продольный уклон сборных лотков — по конструктивным соображениям, но не менее 0,005. Капельные биофильтры следует устраивать с естественной аэрацией, высоконагружаемые — как с естественной, так и с искусственной аэрацией (аэрофильтры). Естественную аэрацию биофильтров надлежит предусматривать через окна, располагаемые равномерно по их периметру в пределах междудонного пространства и оборудуемые устройствами, позволяющими закрывать их наглухо. Площадь окон должна составлять 1 —5 % площади биофильтра. В качестве загрузочного материала для биофильтров следует применить щебень или гальку прочных горных пород, керамзит, а также пластмассы, способные выдержать температуру от 6 до 30 ° С без потери прочности. Загрузка фильтров по высоте должна быть выполнена из материала одинаковой крупности с устройством нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м, крупностью 70—100 мм.
В зависимости от климатических условий района строительства, производительности очистных сооружений, режима притока сточных вод, их температуры биофильтры надлежит размещать либо в помещениях (отапливаемых или неотапливаемых), либо на открытом воздухе.
Капельные биологические фильтры
Рис.7 Капельный биофильтр
1-дозирующие баки сточной воды; 2-спринклеры; 3-загрузка биофильтров; 4-железобетонные стенки; 5-подача сточной воды на очистку.
БПКполн сточных вод Len =300 мг/л > 220 мг/л поэтому надлежит предусматривать рециркуляцию очищенных сточных вод.
Для капельных биофильтров надлежит принимать:
рабочую высоту Hbf = 1,5—2 м;
гидравлическую нагрузку qbf = 1—3 м3/(м2Чсут);
БПКполн очищенной воды Lex = 15 мг/л.
В качестве загрузочного материала берем керамзит.
Рассчитываем коэффициент рециркуляции
где Lmix — БПКполн смеси исходной и циркулирующей воды, при этом Lmix — не более 300 мг/л;
Len, Lex — БПКполн соответственно исходной и очищенной сточной воды
При расчете капельных биофильтров величину qbf при заданных Len и Lex, мг/л, температуре воды Tw определяем по табл. 37, где
.
Оптимальная температура t=10; гидравлическая нагрузка qbf, м3/(м2Чсут)=1; высота слоя загрузки Hbf = 2м.
Определяем площадь биофильтра по формуле
Расчитываем объем загрузочного материала
W=F*H м3
Исходя из того, что фильтр цилиндрической формы, определяем радиус R
м
Аэрофильтры
Аэрофильтры – высоконагружаемые биологические фильтры с искусственной аэрацией.
В аэрофильтрах необходимо предусматривать подачу воздуха в междудонное пространство вентиляторами с давлением у ввода 980 Па (100 мм вод. ст.). На отводных трубопроводах аэрофильтров необходимо предусматривать устройство гидравлических затворов высотой 200 мм.
БПКполн сточных вод, подаваемых на аэрофильтры, не должна превышать 300 мг/л. При большей БПКполн необходимо предусматривать рециркуляцию очищенных сточных вод.
БПКполн сточных вод Len =300 мг/л , следовательно коэффициент рециркуляции не предусматриваем.
При расчете аэрофильтров допустимую величину qaf, м3/(м2Чсут), при заданных qa и Haf следует определять по табл. 38, где
=20
Оптимальная температура t=10; гидравлическая нагрузка
Qаf, м3/(м2Чсут)=10; высота слоя загрузки Hbf = 3,8м ; удельный расход воздуха qa=12 м3/м3
Площадь аэрофильтров Faf, м2, при очистке без рециркуляции необходимо рассчитывать по принятой гидравлической нагрузке qaf, м3/(м2Чсут), и суточному расходу сточных вод Q, м3/сут.
Faf,= Q,/ qaf=4546/10=454,6 м2
Расчитываем объем загрузочного материала
W=F*H=454,6Ч3,8= 1727,48 м3
Количество аэрофильтров N=2, отсюда следует, что площадь одного аэрофильтра равна 454,6 /2 =227,3 м2
Объем загрузочного материала для одного фильтра равен
227,3Ч3,8= 863,74 м3
Исходя из того, что фильтр цилиндрической формы, определяем радиус R
=
12 м
Таблица 5.Размеры одного аэрофильтра
| Площадь, м2 | Диаметр, м | Глубина, м |
| 454,6 | 12 | 3,8 |
Таблица 6. Параметры аэрофильтра.
| Параметры | Аэрофильтр |
| Количество, шт. | 2 |
| Площадь,м2 | 454,6 |
| Диаметр ,м | 12 |
| Глубина,м | 3,8 |
| Объем загрузочного материала,м3 | 863,74 |
Проектируем аэрофильтр, так как из-за высокой БПК в капельном биофильтре нужно предусматривать многократную рециркуляцию сточных вод.
3. Вторичные отстойники
Горизонтальный отстойник
Вторичные отстойники всех типов после аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке qssa, м3/(м2Чч), с учетом концентрации активного ила в аэротенке ai, г/л, его индекса Ji, см3/г, и концентрации ила в осветленной воде at, мг/л, по формуле
где Kss — коэффициент использования объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников — 0,4, вертикальных — 0,35, вертикальных с периферийным выпуском — 0,5, горизонтальных — 0,45;
at — следует принимать не менее 10 мг/л,
ai — не более 15 г/л.
Нагрузку на 1 м сборного водослива осветленной воды следует принимать не более 8—10 л/с.
=
(м2)
Количество вторичных отстойников в проекте должно быть не менее трех.
Число отстойников определяем по формуле:
=
Биологическая очистка сточных вод представляет собой технологические процессы, основанные на способности биологических организмов разлагать загрязняющие вещества. Основная цель биологической очистки - обезвредить, минерализовать коллоидные и растворенные органические вещества сточной воды, которые нельзя извлечь механическим путем. Биологическая очистка в основном протекает по типу аэробного окислительного процесса, в котором участвуют органические вещества сточной воды, микробы и кислород воздуха.
Поля фильтрации и поля орошения представляют собой земельные участки, на которых сточная вода подводится, равномерно распределяется, фильтруется через слой почвы и в процессе фильтрации подвергается биологической очистке (рис.).
Рис 8. Разрез поля фильтрации с закрытым дренажем.
1. Участковая дорога
2. канал, подводящий сточные воды
3. шибера для регулирования напуска на карту
4. картовый ороситель
5. ограждающие валики на полях
6. дренажи
7. линия депрессии инфильтрированный воды
Поля орошения отличаются от полей фильтрации тем, что их используют для выращивания сельскохозяйственных культур.
Поля фильтрации
Поглощение стоков грунтом является наиболее часто применяемым и экономичным способом очистки. Возможность применения данного способа определяется способностью грунта поглощать сточные воды. При фильтрации стоков в землю, органические вещества распадаются под воздействием микроорганизмов, в так называемом биослое, образующемся в слое фильтрационной загрузки.
Поля фильтрации - это участки земли, приспособленные для естественной биологической очистки сточных вод путём фильтрации их через почвенные горизонты. Это система подземных канав в суглинистых грунтах, в каждой из которых под площадкой со щебнем (40 см) необходимо установить фильтрующий слой из песка (10 см), в котором проложены дренажные трубы. На дне канавы - 10-сантиметровый слой почвы, хорошо пропускающий влагу. Слой щебня накрывают геотекстильным материалом, который защищает дренажную трубу от загрязнения верхним слоем земли и от несильных морозов (до - 5°С). Трубы для полей фильтрации и поглощения должны иметь специальную схему расположения отверстий, обеспечивающую равномерное распределение стоков и благоприятные условия для развития микроорганизмов, что гарантирует: эффективность очистки и долгий срок службы поля фильтрации. Применение гибких трубопроводов в системах фильтрации и инфильтрации категорически запрещено, т.к. это приводит к нарушению норм и требований природопользования, а так же к выводу из строя системы очистки сточных вод на базе септиков.
Сточные воды, очищенные от механических примесей, жира, яиц гельминтов и пр., подаются в карту слоем 20—30 см (зимой намораживают до 75 см) по открытым каналам через водовыпуски и просачиваются через почву. Сточные воды, пройдя слой песка, поступают в дренажные трубы и затем отводятся в канаву, реку или в технический колодец. Продолжительность отстаивания сточных вод перед поступлением их на поля фильтрации следует принимать не менее 30 мин.
Поля фильтрации для полной биологической очистки сточных вод надлежит предусматривать на песках, супесях и легких суглинках с хорошими фильтрационными свойствами. Но, если почва глинистая, то этот вид биореактора не подойдет. Глина практически не пропускает воду, и очищенная в канаве вода не сможет уйти в более глубокие слои грунта. А выемка глины (до глубины залегания песка) обойдется дороже, чем приобретение готового очистного сооружения.
Поля фильтрации состоят из участков (карт) с почти горизонтальной
поверхностью площадью 0,5—2 га, огражденных валами высотой 0,8-1 м.
обработке тракторами площадь одной карты должна быть не менее 1,5 га.
Отношение ширины карты к длине следует принимать от 1:2 до 1:4. Ширина одной подземной канавы - минимум 50 см, глубина - 120 см (ниже отсутствуют аэробные бактерии, необходимые для биологической очистки), диаметр дренажной трубы - 11 см. Площадки для полей фильтрации необходимо выбирать: со спокойным и слабовыраженным рельефом с уклоном до 0,02; с расположением ниже течения грунтового потока от сооружений для забора подземных вод на расстоянии, равном величине радиуса депрессионной воронки, но не менее 200 м для легких суглинков, 300 м — для супесей и 500 м — для песков. Если местность неровная, то поля фильтрации должны размещаться на возвышенности (чтобы очищенная вода самотеком уходила вниз, а не застаивалась).
Нагрузку бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод допускается принимать по табл. 47.
Площадь полей фильтрации в необходимых случаях надлежит проверять на намораживание сточных вод. Продолжительность намораживания следует принимать равной числу дней со среднесуточной температурой воздуха ниже минус 10 °С.
Величину фильтрации сточных вод в период их намораживания необходимо определять с уменьшением на величину коэффициента, приведенного в табл. 48.
Грунт – супесь, среднегодовая температура воздуха от 0 до 3,5 °С. Нагрузка сточных вод, м3/(гаЧсут) при залегании грунтовых вод на глубине, 1,5 м, равна 80.
=52,6
га
Размеры карт полей фильтрации надлежит определять в зависимости от рельефа местности, общей рабочей площади полей, способа обработки почвы. При обработке тракторами площадь одной карты должна быть не менее 1,5 га. Отношение ширины карты к длине следует принимать от 1:2 до 1:4; при обосновании допускается увеличение длины карты.
Количество карт определяем по формуле:
=
=26
Отношение ширины к длине карты 1:2
Длина карты = 200 м.
Ширина карты = 100 м.
Длина поля фильртации = 5200 м,
Ширина поля фильтрации =2600 м.
Заключение
очистка сточная вода отстойник
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке сточных вод.
Очищенная сточная вода и обработанный осадок могут полноценно использоваться для различных целей, например, в сельском хозяйстве. Известный метод использования очищенных и обеззараженных стоков, которые имеют достаточную удобрительную ценность, - в поливном земледелии для выращивания тепличных культур.
Из всех видов осадков, образующихся на на биологических очистных сооружениях с небольшой производительностью, наибольший объем имеет избыточный активный ил (биопленка). Для утилизации этого осадка широкое распространение получил метод компостирования совместно с твердыми бытовыми и сельскохозяйственными отходами. В процессе компостирования происходит аэробная деструкция органических отходов в условиях повышенной температуры (80-90 'С). В результате получается гумифицированный стабильный продукт, который может быть использован как удобрение и средство, улучшающее структуру почв. На практике компостирование производится в грядах (длинные кучи). Срок созревания компоста - 30-60 суток.
Возможность утилизации очищенных стоков и обработанных осадков в каждом конкретном случае определяется экономическим расчетом. Экономический эффект зависит от соотношения доходов от продажи и расходов, которые складываются из затрат на транспортировку и устройство сооружений для утилизации.
Основные вопросы защиты окружающей среды необходимо решать на основе следующих принципов:
форма и масштабы человеческой деятельности должны быть соизмеримы с запасами невозобновляемых природных ресурсов;
неизбежные отходы производства должны попасть в окружающую среду в форме и концентрации, безвредных для жизни. Особенно это относится к водным ресурсам.
Для правильного подхода к решению актуальных задач в области окружающей среды необходимы определенные знания в этой области. Учебные программы, разработанные во многих университетах и институтах можно разбить на две крупные группы:
решение экологических вопросов в политическом, юридическом, экономическом и других гуманитарных направлениях;
решение экологических вопросов в техническом аспекте, где решаются общетехнические задачи или частные задачи отдельной или близких отраслей промышленности.
Размещено на
50