Отчет по УП 03. 01 «учебная практика»

 

 

Москва 2016

Выбор и расчёт очистных решеток.

Их назначение:

Задержание источников вод крупных загрязнений, подготовка стоков к дальнейшей очистке.

Преимущества:

· Химически устойчивые, эффективное удаление крупных загрязнений из сточных вод;

· Устойчивость к погодным условиям;

· Большая механическая прочность.

Очистные решетки представляют собой цилиндрический резурвуар, выполненный из аэробных полимерных материалов(стеклопластик).

Расчет решеток:

1.Определение расчетного расхода по формуле:

= , л/с

 

Где - расчётный расход в общем канале л/с, 27,7

n – число решеток, которые принимаются ориентировочно,1

– расчетный расход в первой решетке.

= = 27,7 л/с

= = 13,8 л/с

Определение числа прозоров решетки:

= * K₃ ,где

 

 

– глубина воды в камере решетки, м

(принимается конструктивно= глубине воды в общем канале, которая изменяется в диапазоне от 0,5-3, в задаче =70 см)

– скорость воды в прозорах между стержнями, м/с

 

– ширина прозоров, м

=10

K₃ – коэффициент учитывающий стеснения потока граблями и задержание загрязнения

K₃ =1,05

= * 1,05 = 8,37 9

 

3.Ширина решетки определяется по формуле

= S* (nⁱ -1) +b+ nⁱ, где

S- толщина стержней решетки которая принимается в зависимости от типа решетки,см

B_p = 6(9-1)+10*9=4890=138

 

4. Подсчитываем фактическую скорость в прозорах решетки по формуле:

= * K₃

= * K₃

 

= *1,05 =0,42

 

Расчет горизонтальных песколовок с круговым движением сточной жидкости

1.Длина песколовки рассчитывается по формуле:

L = 1000*K *H_p ,где

K- коэффициент определяемый по таблице зависимости от =1,7

H_p - рассчетная глубина песколовок, м

H_p = 0,5

V- скорость течения сточных вод при расчетном расходе, м/с

V=0,3

= гидравлическая крупность песка, мл/с

=18,7

L= 1000*1.7*0.5 *0.01=850*0.001=13,6 м

2. Определяем площадь поверхности песколовки, м²

F= = =

F= F= =1,48

3.Определяем ширину лотка песколовки,м

B= B= =0.11м

4.Диаметр песколовки при данной длине песколовки

D = = =4,33

 

Очистка запыленных и замасленных стоков осуществляется методом механического отстаивания и напорной флотации.

Отстойник

Приемный резервуар служит для приема и отстаивания сточных вод загрязненных нефтепродуктами.

Схема вертикального отстойника с центральным впуском воды

 

 

Флотатор

Обычно представляет собой бетонную емкость с коническим днищем для сбора осадка.

Принципиальная схема установки напорной флотации с удельным флотатором отстойника без рециркуляции.

 

 

1 – подача сырой воды; 2 – растворный бак; 3 – смеситель; 4 – существующий отстойник; 5 – вихревая камера хлопьеобразования; 6 – водовоздушный раствор из сатуратора; 7 – флотационная камера; 8 – очищенная вода; 9 – подача на фильтры; 10 – насосный агрегат; 11 – подача в сатуратор; 12 – отстойник.

 

Анализ эффективного метода очистки

Она проводится методом сравнения начальной и конечной концентрации нефтепродуктов выраженная в %.

Расчет эффективности и осветления СВ

Э= *100%= *100=70%

Где С₁ – начальная концентрация нефтепродуктов в сточных водах

С₁ = 100 мг/л

С₂= это концентрация нефтепродуктов в осветленной воде

С₂ = 30 мг/л

Расчетная продолжительность отстаивания сточных вод в отстойниках соответствующая заданному эффекту осветления рассчитывается по формуле:

_р = * )ⁿ

– продолжительность отстаивания эталонном цилиндре в секундах соответствующая заданному эффекту осветления и принимается на основе табличных значений

 

 

=1830

Где H_p- глубина воды в отстойнике H_р = 110 см

H_p глубина воды ф эталоном цилиндре принимается 139 мм

n- коэффициент зависящий от свойств взвешенных веществ

n=0,5

_р =1830*₍ )=5215,5 с

Расчет отстаивания после первичных отстойников

=

Где К- коэффициент зависящий от типа отстойников вертикальных с центральным впуском воды

K=0.35

a-коэффициент учитывающий влияние температуры на вязкость воды при t c20=1

- вертикальная соответствующая скорости движения воды в отстойнике,мл/с = 0

==129,22мм=0,129м

Расчет системы доочистки

Для повышения степени очистки сточных вод от нефтепродуктов необходимо ввести в систему очистки сточных вод доочистку воды с помощью сорбционных (загрязненных углей) или намывных фильтров с крупностью зерен сорбента 0,1 мм,не менее.

Сорбция – это процесс поглощения вещества или раствора(жидкого или газообразного) на поверхностях твердого(адсорбция) или в объем жидкого(адсорбция) сорбента.

Наиболее эффективности сорбента являются активным угли различных марок. Растворенные органические вещества имеют размер частиц менее 10мм. Они заполняют объем микропор, сорбента, полная удельная вместимость, которая соответствует поглощающий способности сорбента поэтому объем микропор являе6тся одной из важнейших характеристик и привозятся в специальных соответствующие марок соответствующих углей(таблица 13)

Марка АУ	We,см^3/г	W01 , см3/г	W02 см^3/г	В01*10^6 Град^-2	B02*10^6 Град^-2
АГ-3	0.891	0.3	-	0.7-0.8	-
БАУ	1.5	0.22	-	0.55	-
АР-3	0.7	0.12	0.18	0.7	3.1
КАД-йодный		0.23	0.19	0.7	3.1
КАД-молотый	-	0.12	-	1.8	-
СКТ	0.08	0.5	-	0.83	-

 

Активные угли — пористые углеродные тела (зерненные, порошко­образные и гранулированные), развивающие при контакте с газообразной или жидкой фазами значительную площадь поверхности, для протекания сорбционных явлений.По своим структурным характеристикам активные угли относятся к группе микрокристаллических разновидностей углерода — это графитовые кристаллиты, состоящие из плоскостей протяженностью 2—3 нм, которые в свою очередь образованы гексагональными кольцами.

 

Однако типичная для графита ориентация отдельных плоскостей решетки относительно друг друга в активных углях нарушена - слои беспорядочно сдвинуты и не совпадают в направлении, перпендикулярном их плоскости.Кроме графитовых кристаллитов, активные угли содержат от одной до двух третей аморфного углерода, наряду с этим присутствуют гетероатомы. Неоднородная масса, состоящая из кристаллитов графита и аморфного углерода, определяет своеобразную пористую структуру активных углей, а также их адсорбционные и физико-механические свойства. Наличие химически связанного кислорода в структуре активных углей, образующего поверхностные химические соединения основного или кислого характера, значительно влияет на их адсорбционные свойства. Пористая структура активных углей характеризуется наличием развитой системы пор, которые классифицируют по размерам на микропоры, мезопоры и макропоры. Микропоры — наиболее мелкая разновидность пор, соизмеримая с размерами адсорбируемых молекул. Удельная поверхность микропор достигает 800—1000 м²/г. Мезопоры — поры, для которых характерно послойное заполнение поверхности адсорбируемыми молекулами, завершающееся их объемным заполнением по механизму капиллярной конденсации. Удельная поверхность мезопор может достигать 100—200 м²/г. Макропоры — самая крупная разновидность пор, удельная поверхность которых обычно не превышает 0,5—0,2 м²/г. Макропоры в процессе адсорбции не заполняются, но выполняют роль транспортных каналов для доставки адсорбата к поверхности адсорбирующих пор.

Строительноство полигонов ТБО

Полигон ТБО (твердых бытовых отходов) – специализированное сооружение, используемое для уничтожения, обезвреживания или изоляции соответствующих типов отходов. Проектирование полигона ТБО – обязательное условие перед началом его строительства.

 

Проектирование полигона ТБО

При проектировании полигонов ТБО соблюдаются обязательные условия:

 

Проектирование полигона ТБО

При выборе площадки под полигон учитываются технические и климатические условия района. Предусматриваются сооружения по сбору и фильтрации сточных вод, стекающих в водоемы. Слои укладываемых отходов должны быть изолированы от грунта. Обеспечение дегазации отходов на весь период существования полигона. Ведение постоянного мониторинга за состоянием окружающего ландшафта.

Строительство полигона ТБО

Пояснительная и гидрогеологическая записки для обоснования места выбора площадки; Расчет технологического процесса; Экологические, геодезические и геологические инженерные изыскания; Проект ОВОС, создание санитарно-защитной зоны; Архитектурно-строительный и санитарно-технические разделы проекта; Сводная смета и определение технико-экономических показателей будущего полигона.

Захоронение твердых бытовых отходов на полигонах остается основным способом их утилизации. В прошлом веке в подавляющем большинстве случаев полигоны ТБО образовывались стихийно в отработанных карьерах, различных выемках, котлованах – без учета природоохранных требований. В частности, не учитывалось геологическое строение, гидрогеологические и ландшафтно-геохимические условия, сложившаяся социально-экономическая обстановка и культурно-исторический облик региона. Защитные инженерные мероприятия не предусматривались и правильнее подобные участки захоронения ТБО называть не полигонами, а свалками отходов. Практически все действующие участки захоронения ТБО служат мощными источниками комплексного негативного воздействия на окружающую среду.

Современный полигон ТБО это комплекс природоохранительных сооружений, предназначенный для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения ТБО, предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду, загрязнению атмосферы, почвы, поверхностных и грунтовых вод, препятствующие распространению грызунов, насекомых и болезнетворных микроорганизмов.

Основным конструктивным элементом современного полигона ТБО является противофильтрационный экран. В практике сооружения полигонов естественные геологические барьеры встречаются достаточно редко, обычно приходится сооружать в основании и по поверхности полигонов искусственные защитные экраны, которые должны исключать или сводить к минимуму загрязнение компонентов окружающей среды в зоне влияния полигонов. Сегодня существует огромное количество способов создания экранов, но мы остановимся на нескольких основных.

Противофильтрационные экраны подразделяются на защитные экраны основания полигона и защитные экраны поверхности полигона (финальное перекрытие). По виду используемого материала их можно разделить на:

экраны, сооружаемые из естественных минеральных грунтов (глины или суглинки);экраны из синтетических (искусственных) материалов.

Благоприятными земельными участками, с точки зрения размещения

полигонов, считаются:

- открытые, хорошо продуваемые (проветриваемые), незатопляемые и неподтопляемые, допускающие проведение природоохранных мероприятий и выполнение инженерных решений, обеспечивающих предотвращение загрязнения окружающей среды;

- расположенные с подветренной стороны относительно нахождения населённых пунктов и рекреационных зон, в соответствии с розой ветров;

- расположенные ниже мест водозаборов хозяйственно-питьевого водоснабжения, рыбоводных хозяйств, мест нереста, массового нагула и зимовальных ям рыбы;

- удалённые от аэропортов на 15 км и более, от сельскохозяйственных угодий и транзитных магистральных дорог на 200 м, от лесных массивов и лесопосадок, не предназначенных для рекреации, на 50 м;

- на которых обеспечивается соблюдение 500 м санитарно- защитной зоны от жилой застройки до границ полигона;

- с преобладающими уклонами в сторону населённых пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных угодий и лесных массивов не более 1,5%,

- с залеганием грунтовых вод при наибольшем подъёме их уровня не менее одного метра от нижнего уровня складируемых отходов;

- с преобладанием в геологическом разрезе четвертичных отложении, экранирующих пород (в том числе маренных суглинков), характеризующихся коэффициентом фильтрации 10^-7 м/с и менее;

- с развитым региональным водоупорным горизонтом (юрские

- глины), характеризующимся отсутствием «гидрогеологических окон» и значительных по площади трещиноватых зон;

- с отсутствием опасных геологических процессов (оползневых, карстово-суффозионных, овражно-эрозионных и т.д.).

Определение проектной вместимости полигона.

Проектную вместимость полигона (Ет) определяют на расчётный

период эксплуатации полигона:

 

где Т – принимаемый срок эксплуатации полигона Т = 20 лет;

У * – удельная норма накопления ТБО по объёму на первый год эксплуатации полигона определяется как удельная обобщённая годовая норма накопления ТБО на одного жителя, (включая ТБО из учреждений и организаций);

У ** – удельная норма накопления ТБО по объёму на последний год эксплуатации полигона, определяется из условия ежегодного прироста её по объёму на 3%,

Н * и Н ** – соответственно, количество обслуживаемого полигоном населения на первый и последний годы эксплуатации полигона (чел); к1 – коэффициент, учитывающий уплотнение ТБО в процессе эксплуатации полигона за срок Т (табл. 2.3); к² – коэффициент, учитывающий объём изолирующих слоёв грунта (промежуточных и окончательного), к² = 1,2.

 

Количество обслуживаемого полигоном населения на первый год(Красногорск).Количество обслуживаемого полигоном населения напоследний год эксплуатации полигона (Н**) определяется согласно гене-

ральному плану развития района застройки. Исходя из этого, ожидается

ежегодный рост населения на 2%, тогда:

 

Н**= Н • (1,02)Т-1 = 170000 • (1,02)19 = 247 690 чел;

Расчёт требуемой площади земельного участка для размещения полигона.

Схема полигона.

Элементами полигона служат подъездная дорога, участок складирования ТБО и административно-хозяйственная зона. Подъездная дорога соединяет существующую транспортную магистраль с полигоном и рассчитывается на двухстороннее движение, шириной не менее 6,5 м. На пересечении дороги с участком полигона размещают пост контроля въезда и выезда мусоровозов и административно-хозяйственную зону.Участок складирования – основное сооружение полигона. Он занимает около 85 – 95% площади полигона ТБО и, как правило, разбивается на очереди эксплуатации с учётом обеспечения производства работ по приёму ТБО в течение 3…5 лет на каждой очереди. Участки складирования должны быть защищены от выше расположенных земельных массивов. Для перехвата ливневых и паводковых водпо верхней границе участка проектируются нагорные каналы. На расстоянии от одного до двух метров от нагорных каналов по периметру полигона размещается ограждение. На расстоянии двух метров от них размещаются посадки деревьев. На расстоянии 2…3 м от внешнего откоса котлована устраивают кольцевую дорогу с односторонним движением, шириной не менее 3,5 м. Между кольцевой дорогой и лесопосадками обустраиваются каваль-еры с плодородным и минеральным грунтом, которые в процессе эксплуатации полигона нужны для изоляции отходов. Горизонтальная планировка (рис. 2.1).Требуемая площадь полигона (Ф) определяется по формуле:

где к3 – коэффициент, учитывающий полосу вокруг участка складирования (к3 = 1,1);

Фус – площадь участка складирования, га;

Фдоп – площадь участка административно-хозяйственной зоны, га.

Рис. 2.1. Горизонтальная планировка полигона: (I- IY) – очереди эксплуатации полигона.1 – подъездная дорога; 2 – въезд на полигон с пунктом радиометрического контроля; 3 – административно-хозяйственная зона; 4 – нагорный канал; 5 – ограждение полигона; 6 – лесополоса; 7 – кавальеры минерального и плодородного грунта; 8 – внутрихозяйственная дорога.

Площадь участка складирования находят из формулы определения объёма пирамиды (рис. 2.2):

 

где к4 – коэффициент, учитывающий снижение высоты пирамиды

до заданной Нпл (рис. 2.2); к4 = 0,5.

Рис. 2.2. Расчётная схема для определения размеров полигона ТБО

Тогда Фус = (0,5 * 3 * 2 944 715)/22 = 200 776 м²= 20,1 га.

Принимая размер участка административно-хозяйственной зоны

Фдоп=0,1•Фус, получим требуемую площадь полигона:

Ф = 1,1 * 20,1 + 0,1 * 20,1 = 24,1 га.

Размещается полигон на практически плоском рельефе. Фактически отведённая площадь участка (Фотв) составит: Фотв = Ф+Д, где Д – отвод территории для размещения подъездной дороги от автомагистрали до полигона (дороги длиной Lдор = 4 000 м и шириной Вдор= 6,5 м).

Тогда Д = (Lдор * Вдор) = (4000 * 6,5) = 26 000 м² = 2,6 га;

Фотв = 24,1 + 2,6 = 26,7 га.

 

Расчёт вместимости полигона

Согласно исходным данным, грунт в основании полигона представлен лёгким суглинком. Грунтовые воды расположены на глубине 4,8 м. Принимаем решение – полностью удовлетворить потребность в грунте для промежуточной и окончательной изоляции за счёт сооружения котлована в основании полигона.Реальный участок складирования ТБО, площадью Фус= 200 776 м² в плане, имеет форму квадрата, со сторонами (Lус, Bус):

Lус= Bус = = = 448 м, где – соответственно, длина и ширина участка складирования, м (рис. 2.3).

 

 

Рис. 2.3. Участок складирования ТБО в плане

После заполнения полигона отходами до проектных отметок, участок складирования будет иметь форму усечённой пирамиды, а в поперечном сечении – трапеции (рис. 2.4.)

Рис. 2.4. Поперечное сечение участка складирования (без котлована)

Устанавливаются размеры верхней площадки (Вп) полигона захоронения отходов (рис. 2.4.):

Вп = Lп = Вус– (2*m*Нпл) = 448 – (2 * 3 * 22) = 316 м,

где Вп и Lп – соответственно, ширина и длина верхней площадки участка складирования, м. Тогда площадь верхней площадки участка складирования (Фп) будетравна: Фп = В²п = 316² = 99 856 м² = 9,99 га ≈ 10 га.

Максимально допустимая высота полигона (Нплmax) определяется из условия заложения внешних откосов не менее чем m = 3 и необходимости создания верхней площадки с размером, обеспечивающем безаварийную работу мусоровозов и бульдозера (рис. 2.5.)

 

Минимальная ширина верхней площадки определяется возможностью разворота мусоровоза (Rраз) и соблюдением условия его движения не ближе 10 метров (в) от края откоса.

Тогда минимальная ширина участка складирования (Впmin) будет следующей Впmin = 2*Rраз+2*в, а её минимальная площадь (Фпmin) равной:

Фпmin = (Впmin)² = (2*Rраз+2*в)² = (2*9+2*10)² = 1444 м² = 0,14 га, что значительно меньше принятой в проекте Фп = 10 га.Максимально возможная высота полигона (Нплmах) определяется по формуле:

где Вус – ширина участка складирования (м)

 

 

С целью получения грунта для послойной и окончательной изоляции ТБО, укладываемых в тело полигона, в его основании проектируется котлован. Средняя его глубина рассчитывается из условия баланса земляных работ с учётом положения уровня грунтовых вод. Дно котлована размещают выше уровня грунтовых вод не менее чем на два метра. Участок складирования разбивается на очереди эксплуатации с учётом приёма ТБО на каждой очереди в течение трёх (пяти) лет. Фактическая вместимость полигона (Еф) с учётом уплотнения ТБО рассчитывается по формуле для определения объёма усеченной пирамиды:

где Фус и Фп – площади нижнего

и верхнего оснований свалочного тела, м²

 

 

Рис. 2.5. Схема для определения максимально возможной высоты полигона

 

Вместимость котлована в основании полигона не учитывается, так как грунт, вынимаемый из него, расходуется на изоляцию ТБО. В этом случае фактическая вместимость будет равна объёму ТБО в уплотнённом состоянии, которая составит:

Потребность в минеральном грунте (Vг) определяется по формуле:

 

Для изоляции 2208656 м³ ТБО, после их уплотнения, потребуется грунт в объёме:

В рассматриваемом случае весь грунт, вынимаемый из котлована, расходуется на изоляцию ТБО, поэтому потребность в изолирующем материале равна вместимости котлована. Средняя проектная глубина котлована в основании полигона (Нк) определяется по формуле:

где 1,1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована

Принимаем Нк = 2,0 м.

 

Проверяем условие размещения полигона:Нугв–Нк+Нэк ≥ 2 м,где: Нугв – глубина залегания грунтовых вод, Нугв = 4,8 м; Нэк – толщина защитного экрана основания полигона.Тогда 4,8–2,0+1 = 3,8 м > 2 м, – принятая глубина котлована удовлетворяет требуемым условиям.Полигон ТБО разбивается на пять очередей эксплуатации (рис. 2.6.).При этом, сам котлован для складирования ТБО будет разбит на четыре части. Откосы котлована из условий работы бульдозера принимают с коэффициентом заложения (m) не менее 2,5 Каждую очередь эксплуатации полигона рассчитывают из условия обеспечения приёма ТБО в течение времени.

Площадь участка складирования каждой из четырёх очередей (Фоч) эксплуатации в пределах первого яруса составит:

Объём отходов, складируемых в каждой очереди эксплуатации

полигона (Vоч), составит

Высота первого яруса (с I по IV очереди (Н оч (I-IV))) определяется по зависимости:

где 1,1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована.

 

 

Рис. 2.6. План и разрез высоконагруженного полигона захоронения: а – план полигона; б – разрез А–А; (I…V) – очереди строительства и эксплуатации полигона.

 

Учитывая послойное заполнение полигона отходами (1,8…2,0 м –отходы и 0,2 м – минеральный грунт), количество укладываемых слоёв с I по IV очереди 1 яруса (nсл(I-IV)) составит

Принимаем – по 5 слоёв укладки ТБО в каждую очередь 1 яруса. Тогда высота 1 яруса над уровнем поверхности земли (НI) составит:

Объём котлована одной очереди (Vг^оч) составит:

 

Наращивание высоты полигона 2 яруса с отметки 14 м до проектной (22 м) будет проводиться заполнением V очереди полигона. После заполнения 2 яруса будет выполнено окончательное его перекрытие. Количество слоёв V очереди полигона (nслY) составит:

 

Тогда общее количество слоёв ТБО, укладываемых в тело полигона (N), будет равно:

Перед проведением работ снимают плодородный слой почвы со всей площади участка складирования ТБО, который отсыпают во временные кавальеры, размещаемые в стороне от участка складирования. Впоследствии этот грунт используют для рекультивации полигона. Грунт вынимаемый, из котлована I очереди, складируют во внешний кавальер для последующего использования при устройстве промежуточной изоляции при заполнении IV и V очередей формирования полигона.

а) Определение параметров кавальеров плодородного грунта.

Плодородный слой снимают со всей площади участка складирования. Объём растительного грунта (Vp) определяется по формуле:

где hр – толщина плодородного слоя, м (hр=0,25 м;)kp – коэффициент разрыхления, kp=1,22…1,24,.Длина кавальера (Lквp) исчисляется следующим образом:

Площадь поперечного сечения кавальеров растительного грунта (L_кв^p) составит:

Принимаем поперечное сечение кавальера в виде трапеции высотой(Нкв) до 4 м и коэффициент заложения откосов (m), равный 3 (рис. 2.7.). Ширину кавальера по низу (Впгкв) определяют, используя формулу трапеции:

где F_pкв – площадь кавальера растительного грунта, м²; Нкв = 3 м;

B_квp– ширина кавальера по верху:

 

Рис. 2.7. Поперечное сечение кавальеров плодородного

и минерального грунтов

 

 

Из условия баланса грунтовых масс

определяется ширина нижнего основания кавальера плодородного грунта.

Далее рассчитывается ширина верхнего основания кавальера:

Размеры кавальеров плодородного грунта позволяют их разместить с двух сторон участка складирования ТБО.

 

б) Определение параметров кавальеров минерального грунта.

Грунт из котлована I очереди используют для изоляции ТБО, укладываемых в период эксплуатации IV и V очередей заполнения полигона. Для этих же целей складируют избыточный минеральный грунт из котлованов II, III и IV очередей строительства. Объём минерального грунта, добываемого в котловане I очереди строительства полигона (v_г^оч) составит:

Объём грунта, укладываемого во временные кавальеры с учётом егоразрыхления (V^{мин 1 оч}), составит – V ^{мин 1 оч}.= v_гоч•kp= 92 027,3 • 1,23 = 113193,6 м³

Тогда длина кавальеров минерального грунта (Lминкв) будет равной:

Площадь поперечного сечения кавальера минерального грунта

Принимаем поперечное сечение кавальера в виде трапеции, высотой

Hминкв = 3 м, с заложением откосов m = 3 (рис. 2.7.).

Параметры кавальера для минерального грунта определяют по темже зависимостям, что и для кавальера для плодородного.

Таким образом, необходимо разместить два кавальера минерального грунта длиной по 224 м с двух сторон участка складирования ТБО I очереди эксплуатации полигона (рис. 2.6).