Расчёт сооружений по обработке осадка

2.4.1 Определение расхода и влажности осадка сточных вод

 

Расход и влажность осадка определяется по сухому веществу, по величинам которых производится подбор оборудования по механическому обезвоживанию осадка. А также определяется общий объём смеси и её влажность для подачи на дальнейшую обработку.

Исходные данный для расчёта:

· Q_w=40 000 м³/сут;

· концентрация взвешенных веществ в общем стоке b_en=238,74мг/л;

· эффект очистки первичных отстойников Э=50%.

 

Расчёт:

1) Определяется расход осадка из первичных отстойников по сухому веществу

 

где K – коэффициент, учитывающий увеличение объёма за счёт крупных фракций, равный 1,2.

 

 

Определяется расход избыточного активного ила по сухому веществу

 

где n – коэффициент, учитывающий неравномерность прироста активного ила, равный 1,3.

прирост активного ила в аэротенке

 

2) Определяем количество беззольного вещества осадка

 

 

где B_г – гигроскопическая влажность сырого осадка и ила B_г=5%;

S_ос – зольность осадка, S_ос=27 %.

 

 

Определяем количество беззольного вещества активного ила

 

 

где S_i – зольность ила, S_i =25%.

 

 

3) Определяем общий объём осадка, активного ила и их смеси:

 

 

где P_ос – влажность сырого осадка, равная 95%;

P_i – влажность уплотнённого ила, определяемая по таблице [1] и для радиальных илоуплотнителей равная 97,3%;

ρ_ос, ρ_i – плотность осадка и ила соответственно, равные 1.

 

 

 

 

4) Определяем среднюю влажность смеси

 

 

 

2.4.2 Расчёт илоуплотнителей

 

На илоуплотнители поступает избыточный активный ил из вторичных отстойников с влажностью 99,7%.

Илоуплотнители уплотняют осадок до влажности 97,3%. В качестве илоуплотнителей, как правило, применяются радиальные отстойники.

Расчёт.

1) Определяем максимальный часовой приток избыточного активного ила

 

где - максимальный прирост избыточного активного ила

 

 

 

 

2) Определяем объём илоуплотнителей

 

где T – продолжительность уплотнения, T=10 – 16 ч. Принимаем Т=11 ч.

 

 

3) Определяем количество илоуплотнителей. Принимаем радиальный отстойник диаметром 24 м, объём зоны отстаивания которой равна 1400 м³

 

 

4) Определяем нагрузку на зеркало илоуплотнителя, которая должна находиться в пределах q₀=0,2 – 0,5 м³/(м²∙ч)

 

 

 

5) Определяем расчётный расход уплотнённого активного ила при влажности 97,3%

 

где P ₁ = 99,6%; P ₁ = 97,3%.

 

6) Определяем максимальный объём жидкости (иловой воды), отделяющейся в процессе уплотнения

 

Иловая вода подаётся в канал перед аэротенком.

2.4.3 Цех механического обезвоживания осадка

 

Коагулирование осадка.

 

При обезвоживании сухих осадков (без метантенка), техническая схема предусматривает радиальное обезвоживание сырого осадка из первичных отстойников и смеси из активного ила с фугатом и сухим осадком

Объём осадка из первичных отстойников V_ос=95,4м³/сут

Расход избыточного активного ила V_i=509,26 м³/сут.

Для обезвоживания осадка из первичных отстойников, принимаем осадительные центрифуги типа ОГШ 502К-4, q=7 .

В качестве коагулянта применяют FeCl₃ и известковое молоко CaO.

Доза коагулянтов (в % от массы сухого вещества осадка) принимается: FeCl₃ – 3 ÷ 5% (принимаем 4%), CaO – 9÷13% (принимаем 11%).

1) Определяем потребное количество железа и извести

 

 

2) Определяем потребное количество железа и извести в товарном хозяйстве

 

2.4.3.1 Расчёт центрифуг

Исходные данные:

1. Суточный объём сырого осадка из первичных отстойников V_ос=95,4 м³/сут

2. Суточная масса осадка по сухому веществу О_сух=4,77 т/сут

3. Суточный объём уплотнённого активного ила V_i=509,26 м³

4. Суточная масса ила по сухому веществу И_сух=13,75т/сут

5. Эффект задержания сухого вещества центрифугами Э_ОГШ=55%

6. Р_кека=75%

1) Определяем продолжительность работы центрифуги для обезвоживания сырого осадка

 

 

2) Определяем массу сухого вещества осадка задержанного центрифугой за сутки

На обезвоживание идёт расход осадка и уплотнённого активного ила

 

 

 

3) Определяем суточный объем кека

 

 

 

4) Определяем расход образовавшегося фугата

 

 

 

5) Определяем массу сухого вещества в фугате за сутки

 

 

 

2.4.3.2 Обезвоживание активного ила и фугата

Эффективность задержания сухого вещества из смеси активного ила и фугата, составляет 30%.

1) Определяем массу сухого вещества попадающего в минерализатор

 

 

 

2) Определяем необходимое количество осадка, обрабатываемого центрифугой

 

 

’

 

 

3) Определяем расход сухого вещества возвращаемого в минерализатор

 

(88)

 

 

4) Определяем суточный объем осадка подаваемый на центрифуги из илоуплотнителя

 

(89)

 

 

5) Для обезвоживания 1766,667 т/сут смеси принимаем тот же центрипресс и определяем количество центрифуг

 

 

6) Определяем количество часов работы центрифуги

 

 

 

7) Определяем суточный объем кека от активного ила и фугата

 

(92)

 

 

8) Определяем общий расход кека

 

2.4.4 Площадка для складирования кека

В соответствие с [1], рассчитывается на 4 месяца хранения кека при высоте отвала 2-2,5 м

Определяем площадь площадки дла складирования кека

 

 

 

Размеры площадки определяются при разработке генплана станции

 

 

2.4.5 Резервные иловые площадки

При механическом обезвоживании осадка позволяют обезвоживать двухмесячный его объём дополнительными методами.

Принимаем сушку на иловых площадках с естественным основанием

 

 

где n – климатический коэффициент, для РБ равный 0,9;

k – годовая нагрузка осадка, м³/м²∙год. На естественном основании для сырого осадка из первичных отстойников и для активного ила k=0,8.

 

 

Принимаем 5 карт с размерами в плане B×L=99×100 м.

Рабочая глубина карты 0,7 м. Общая строительная глубина карты 1 м.

3. Компоновка генплана очистных сооружений

 

При определении взаимного высотного расположения отдельных сооружений станции аэрации, одновременно с составлением генплана составляются профили движения воды и осадка. Масштабы: М_г 1:500, М_в 1:100.

3.1 Профиль по воде

Сточные воды на очистную станцию должны проходить самотеком, поэтому отметка поверхности воды в приемной камере должна превышать отметку воды в водоеме при высоком горизонте на ве­личину всех потерь напора по пути движения воды и плюс 1–1.5 м.

Высотное расположение отдельных сооружений определяет объем земляных работ. Сооружения большой высоты, например, вертикальные отстойники, целесообразно располагать на половину уровня земли.

Профиль представляет собой развернутый разрез по сооружениям, сделанный по самому длинному пути от приемной камеры до выпуска в водоем. Расчетные участки предварительно намечаются на генплане, а затем переносятся на профиль. Отметка уровня воды в последующем сооружении вычисляется как отметка уровня в предыдущем сооружении за вычетом сумм потерь напора на участке между этими сооружениями. Потери напора складываются:

,м

где h_дл – потери на трение при движении сточной воды по трубам или лоткам;

h_{изл .} – потери через водосливы на входе и выходе из канала;

h_coop – потери в сооружении;

Для предварительных расчетов, потери напора могут приниматься следующие:

· в приемной камере 10-15 см

· в решетках 10 см

· в песколовках 20-30 см

· в радиальных отстойниках 40-50 см

· в аэротенках 25-50 см

· в контактном резервуаре 40-60 см

· в распределительных чашах 10-15 см

· в лотках Паршаля 10-15 см

При составлении профилей следует руководствоваться следующими положениями:

· распределение и транспортирование сточных вод и осадков по отдельным сооружениям станции аэрации следует производить по открытым железобетонным лоткам прямоугольного сечения или по трубопроводам при подводе, отводе и отстаивании

· расчет подводящего и отводящего каналов магистральных и к отдельным сооружениям должен производиться по максимальному секундному расходу сточных вод с коэффициентом 1.4, учитывающим возможность перегрузки сооружений.

На станциях аэрации канал между аэраторами и вторичными отстойниками должен рассчитываться на сумму расчетного расхода сточных вод и циркуляционного активного ила.

На профилях должны быть показаны отметки уровня воды, отметки лотков труб или каналов, а также отметки естественной и спланированной поверхности земли. При этом отметки планировки принимаются на 0.3-0.7м ниже бортов канала этих сооружений.

Производится подбор канала между сооружениями на пропуск максимального секундного расхода:

· трубопроводы рассчитываются на пропуск расхода

q_{max w}=698,61 л/с;

· открытые каналы рассчитываются на пропуск

Участки 3-4;5-6;7-8;21-22;23-24 – открытый канал прямоугольного сечения. Подбирается по таблице Лукиных [3]

Характеристики:

· гидравлический уклон i '=0,003;

· скорость V=1,62 м/с;

· наполнение h=0,76 м;

· ширина канала b=1000 мм.

Участки 12-13;– открытый канал прямоугольного сечении, подбирающийся на пропуск q_{max w}=698,61 л/с.

Характеристики:

· гидравлический уклон i '=0,0004;

· скорость V=0,69 м/с;

· наполнение h=1,0 м;

· ширина канала b=1000 мм.

Канал от аэротенка до распределительной камеры вторичных отстойников (участок 14-15) подбирается на пропуск q = 1,4∙(q_{max w}+q_ЦАИ) = =1,4∙(698,61+5004,87)=7984,87 л/с.

Характеристики:

· гидравлический уклон i '=0,0007;

· скорость V=1,59 м/с;

· наполнение h=1,6 м;

· ширина канала b=2500 мм.

Канал 15-16 подбирается на пропуск q = 1,4∙(q_{max w}+q_ЦАИ)/2=3992,44 л/с

Характеристики:

· гидравлический уклон i '=0,0005;

· скорость V=1,13 м/с;

· наполнение h=2,24 м;

· ширина канала b=1600 мм.

Участки 9-10;11-12– трубопроводы, подбираемые по таблице 44 Лукиных [3] на расход q=q_{max w}/4=698,61/3=232,87л/с.

Характеристики:

· ед. сопротивление i =0,0008;

· скорость V=0,8 м/с;

· диаметр трубопровода d=700 мм.

Участок 17-18 – трубопровод от распределительной камеры вторичных отстойников до самого вторичного отстойника, подбираемый на расход q=(q_{max w}+q_ЦАИ)/5=(698,61+5007,87)/5=575,715 л/с.

Характеристики:

· ед. сопротивление i =0,00079;

· скорость V=0,97 м/с;

· диаметр трубопровода d=1200 мм.

Участок 19-20 – трубопровод после одного вторичного отстойника, подбираемый на расход q=q_{max w}/5=698,61/5=139,72 л/с.

Характеристики:

· ед.сопротивление i =0,0042;

· скорость V=1,11 м/с;

· диаметр трубопровода d=400 мм.

10) Участок 20-21 – трубопровод после двух вторичных отстойников, подбираемый на расход q=q_{max w}/2=698,61/2=349,31 л/с.

Характеристики:

· ед. сопротивление i '=0,0013;

· скорость V=0,9 м/с;

· диаметр трубопровода d=700 мм.

 

Потери напора в сооружениях.

 

Отметка воды в приемной камере:

м

Отметка здания решеток:

м

Отметка воды за зданием решеток:

м

Отметка воды перед песколовками:

м

Отметка воды в песколовке:

м

Отметка перед лотком Паршаля:

м

Отметка воды в лотке Паршаля:

м

Отметка воды перед распределительной чашей:

м

Отметка воды в распределительной чаше:

м

м

Отметка воды в первичном отстойнике:

м

м

м

Отметка воды в аэротенке:

м

м

Отметка воды в распределительной чаше:

м

м

Отметка воды во вторичном отстойнике:

м

м

м

м

Отметка воды в лотке Паршаля:

м

м

Отметка воды в контактных резервуарах:

м

м

 

3.2 Профиль по сырому осадку

Профиль по сырому осадку начинается от выпуска осадка из первичного отстойника и доводится до сооружений по обработке осадка. Отметки первичного отстойника принимаются из по­строенного ранее профиля по воде.

3.3 Профиль по активному илу

Профиль по илу начинается от выпуска ила из вторичного отстойника. Циркуляционный ак­тивный ил доводится до выпуска в аэротенк, избыточный активный ил, проходя илоуплотнители, доводится до сооружений по обработке осадка.

Заключение

В данном курсовом проекте запроектирована канализационная очистная станция бытовых и производственных сточных вод. Рассчитаны очистные сооружения по механической очистке (решётки, песколовки, первичные отстойники) и сооружения биологической очистки сточных вод (аэротенки, вторичные отстойники), а также сооружения по обработке осадка. Были определены основные расчётные параметры станции, произведены технологические и гидравлические расчёты. Также был произведён расчёт по определению требуемой очистке сточных вод.

На основании расчётов построен генплан сооружений и продольный профиль «по воде», «по илу» и по «осадку».

 

Литература

 

1. ТКП 45-4.01-53-2012 «Системы канализации населённых пунктов. Основные положения и общие требования. Строительные нормы проектирования» - Мн.,Минск-2012.

2. ТКП 45-4.01-202-2010 «Очистные сооружения сточных вод»

3. СНБ 4.01.01-2003 «Водоснабжение питьевое. Общие положения и требования» - Мн., Минск-2003

4. Лапицкая М.П. и др. «Очистка сточных вод (примеры расчетов)» – Мн.: Выш. школа, 1983 – 255 с., ил.

5. А.А. Лукиных, Н.А. Лукиных “Таблица для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского”. – М.: Стройиздат, 1974.

6. ТКП 16-06.08-2012 «Охрана окружающей среды и природопользования. Порядок установления нормативов допустимых сбросов и иных веществ в составе сточных вод» - Минприроды, Минск-2013