Стічні води та очисні споруди

Зміст



Вступ

1. Розрахункові витрати стічних вод

2. Розрахункові концентрації забруднення стічних вод

3. Необхідний ступінь очистки стічних вод

3.1. Нормативи якості води водоймища

3.2. Нормативний коефіцієнт зміщування стічних вод з водою річки

3.3. Необхідний ступінь очистки стічних вод

3.3.1. Допустима концентрація завислих речовин в очищених стічних водоймах

3.3.2. Допустима біологічна потреба в кисні очищених стічних вод

3.3.3. Розрахунок по розчиненому у воді водоймища кисню

4. Технологічна схема очистки стічних вод

5. Розрахунок основних споруд

5.1. Решітки дробарки

5.2. Пісковдавлювачі та піскові майданчики

5.3. Первинні відстійники

5.4. Аеротенки

5.5. Вторинні відстійники

5.6. Споруди для знезараження стічних вод

5.7. Мулоущільнювачі	

5.8. Метантенки

5.9. Мулові майданчики

5.10. Повітродувна станція

6. Схема висотного розташування очисних споруд

Література


Вступ



Розширення об’ємів капітального будівництва міст і населених пунктів вимагає проведення великого об’єму будівельних робіт, в першу чергу, по проектуванню систем водопостачання і водовідведення.

Збільшення витрат води, яку споживають населені пункти і промислові підприємства, розміщені на їх території (викликане в першу чергу збільшенням чисельності населення і ростом промисловості) робить досить важливим питанням, пов’язане з проектуванням, будівництвом та експлуатацією нових і реконструкцією старих водовідвідних очисних споруд.

Не менш важливим завданням, яке стоїть на сьогоднішній день перед фахівцями, що працюють у галузі водопостачання та водовідведення, є забезпечення необхідного санітарного стану водойм (річок, озер та ін.), які використовуються для господарсько-питних, культурно-побутових та рибогосподарських цілей. Тому, при проектуванні очисних споруд водовідведення необхідно правильно визначити розрахункові витрати стічних вод, що поступають від населеного пункту, відповідні концентрації забруднень в них, визначити необхідний ступінь їх очистки та прийняти технологічну схему і склад очисних споруд.

Ціллю даного курсового проекту є закріплення, розширення й узагальнення знань, отриманих під час вивчення курсу “Водовідведення та очистка стічних вод” та застосування цих знань для комплексного вирішення конкретного інженерного завдання.


1. Розрахункові витрати стічних вод



Розрахункові витрати побутових та виробничих стічних вод визначаємо по сумарному графіку припливу їх на очисні споруди на протязі доби.

Згідно з завдання, добові витрати господарсько-побутових і виробничих стічних вод рівні:





Сумарна добова витрата стічних вод, що подається на очисні споруди:



Середньо секундні витрати стічних вод (побутових, виробничих і сумарних) становлять:







Витрати побутових стічних вод розподіляємо по годинам доби у відповідності до графіка добового водовідведення, що залежить від величини загального коефіцієнта нерівномірності, який визначаємо згідно [1, табл. 2].

Для витрати  загальний максимальний і мінімальний коефіцієнт нерівномірності буде рівний відповідно:





В годину максимального припливу витрата побітових стічних вод буде рівна:



В годину мінімального припливу витрата побітових стічних вод буде рівна:



Розподіл погодинних витрат побітових стічних вод виконуємо у відповідності з орієнтованим розподілом, приведеним в [3, табл. 3.6.] за загальним коефіцієнтом нерівномірності, який для середньої секундної витрати побутових вод  згідно [3, табл. 3.6] рівний Кзаг.=1,25.

Погодинні витрати виробничих стічних вод визначаємо з урахуванням даних у завданні процентних розподілів стічних вод по змінах, коефіцієнта погодинної нерівномірності та години максимального водовідведення в межах зміни. В інші години зміни, окрім години максимального водовідведення, витрати виробничих стічних вод припускається приймати однаковими.

Витрати виробничих стічних вод по змінам складають:

1-а зміна:



2-а зміна:



3-а зміна:



Визначаємо максимальні погодинні витрати для кожної зміни за формулою:

, м3/год

де Квир. – коефіцієнт годинної нерівномірності припливу виробничих стічних вод (згідно з завданням Квир.=1,4)







За максимальну годину водовідведення приймаємо третю годину кожної зміни. Для решти годин кожної зміни витрати визначається за формулою:

, м3/год

, м3/год

, м3/год

, м3/год

Сумарний графік припливу стічних вод на очисні споруди подаємо у вигляді таблиці.

Таблиця 2

Витрати стічних вод, що поступають на очисні споруди протягом доби



Витрати побутових стічних вод

Витрати виробничих стічних вод, м3/год

Сумарні витрати, м3/год



%

м3/год





ІІІ-а зміна

0-1

2

1120

556,87

1676,87



1-2

2

1120

556,87

1676,87



2-3

2

1120

826,9

1964,9



3-4

2

1120

56,87

1676,87



4-5

2

1120

556,87

1676,87



5-6

5,05

2828

556,87

3384,87



6-7

5,15

2884

556,87

3440,87



7-8

5,15

2884

556,87

3440,87

І-а зміна

8-9

5,2

2912

247,5

3159,5



9-10

5,2

2912

247,5

3159,5



10-11

5,2

2912

367,5

3279,5



11-12

5,1

2856

247,5

3103,5



12-13

5

2800

247,5

3047,5



13-14

5,1

2856

247,5

3103,5



14-15

5,2

2912

247,5

3159,5



15-16

5,2

2912

247,5

3159,5

ІІ-а зміна

16-17

5,2

2912

433,13

3345,13



17-18

5,15

2884

433,13

3317,13



18-19

5,1

2856

643,1

3499,1



19-20

5,1

2856

433,13

3289,13



20-21

5,1

2856

433,13

3289,13



21-22

3,8

2128

433,13

2561,13



22-23

2

1120

433,13

1553,13



23-24

2

1120

433,13

1553,13

Сума

100%

56000

10500

66500



Максимальна сумарна годинна витрата стічних вод (табл. 2):

 (3 18 до 19 год)



Мінімальна сумарна годинна витрата:

 (3 22 до 24 год)




2. Розрахункові концентрації забруднень стічних вод



Розрахункові концентрації забруднень господарсько-побутових стічних вод по завислим речовинам, біохімічній потребі в кисні БПКПОВН та поверхнево-активним речовинам ПАР визначаємо за формулою:

, мг/л

де a – кількість забруднень по завислим речовинам, БПКпов. та ПАР на одного мешканця: , , ;

Nс, Nис – розрахункова кількість мешканців в каналізованих районах і в не каналізованих відповідно, Nс = 208000 чол., Nис = 32000 чол. (згідно з завданням);

 - добова витрата господарсько-побутових стічних вод, м3/доб;







Середні концентрації забруднень (по завислим речовинам, БПКповн і ПАР) в суміші господарсько-побутових і виробничих стічних вод визначаємо за формулою:

, мг/л

де Споб., Свир. – концентрації забруднень (по завислим речовинам, БПКпов. І ПАР) відповідно в побутових і виробничих стічних водах (приймаємо згідно завдання):

	

	

	

Qпоб., Qвир. – витрати побутових і виробничих стічних вод відповідно, Qпоб. = 56000 м3/доб, Qвир. = 10500 м3/доб.







Еквіваленту кількість мешканців (по завислим речовинам і БПКпов.), тобто таку їх кількість, яка вносить таку-ж кількість забруднень, що й виробничі стічні води, визначаємо за формулою:

, чол.

де: Свир. – концентрація забруднень (завислих речовин і БПКпов.) виробничих стічних вод, мг/л;

 - витрати виробничих стічних вод, 

а – кількість забруднень по завислим речовинам і БПКпов. На одного мешканця: , 





Приведену кількість жителів (по завислим речовинам і БПКпов.) визначаємо за наступними формулами:

, чол.

, чол.






3. Необхідний ступінь очистки стічних вод



3.1. Нормативи якості водоймища



Згідно правил охорони поверхневих вод водоймищ від забруднень стічними водами, концентрація завислих речовин для водоймищ рибно-господарського виду користування ІІ категорії не повинна перевищувати більш як на 0,75 мг/л у порівнянні з концентрацією завислих речовин у річковій воді, яка згідно з завданням рівна 6 мг/л.

Біологічна потреба в кисні БПКпов в розрахунковому створі не повинна перевищувати 3 мг/л.

Концентрація розчинного кисню не повинна бути нижчою від 6 мг/л – в будь-який період року в пробі, відібраній до 12 годин дня.

Нормативи якості води водоймища приймали згідно [3], табл. 4.1.



3.2. Розрахунковий коефіцієнт зміщування стічних вод з водою річки



Величину коефіцієнта змішування, що визначає частку витрати річки, яка реально може брати участь у розбавленні стічних вод у розрахунковому створі, рекомендується визначати методом В.А.Фролова – І. Д. Роздзіллера.

Коефіцієнт турбулентної дифузії визначаємо за формулою:

,

де Vmid – середня швидкість течії води в річці між випуском стічних вод і розрахунковим створом, Vmid = 1,9 м/с – згідно із завданням;

Нmid – середня швидкість річки на тій же ділянці, Нmid = 2,8 м;



Коефіцієнт, що враховує гідравлічні умови змішування стічних вод з водою річки, визначаємо за формулою:

,

де  - коефіцієнт звивистості річки ;

 - коефіцієнт, що залежить від місця і конструкції випуску стічних вод у водоймище: при випуску біля берега ; при русловому випуску  при русловому розсіюючому . Приймаємо береговий випуск 

 - середня секундна сумарна витрата стічних вод, що скидаються у водоймище:

м3/с



Коефіцієнт 	змішування стічних вод з річковою визначаємо за формулою:

,

де Qp – розрахункова витрата води в річці (витрата 95%-ої забезпеченості), Qp = 8 м3/с – згідно із завданням;

 е = 2,718 – основа натурального логарифму;

L – відстань по фарватеру річки від місця випуску стічних вод до розрахункового створу, яка приймається рівною L = 500 (за течією від місця випуску стічних вод) – для водоймищ рибогосподарського користування.





3.3. Необхідна ступінь очистки стічних вод



3.3.1. Допустима концентрація завислих речовин в очищених стічних водах

Гранично допустиму концентрацію завислих речовин в очищених стічних водах, що скидаються у водоймище, визначаємо за формулою:

, мг/л

де Р – допустиме збільшення концентрацій завислих речовин в річковій воді після випуску стічних вод, Р = 0,75 мг/л;

		- концентрація завислих речовин в річковій воді до випуску стічних вод, ;

	

	

3.3.2 Допустима біологічна потреба в кисні очищених стічних вод

Допустиму 	біологічну потребу в кисні очищених стічних вод розраховуємо за формулою:

, мг/л

де  - граничнодопустиме значення БПКпов в розрахунковому створі річки, ;

 - БПКпов річкової води до місця випуску стічних вод, ;

t – тривалість переміщення води від місця випуску стічних вод до розрахункового створу:



k – константа споживання кисню суміші і річкової води, k = 0,077 (при tp = 140C – температура річкової води в літку) інтерполювали згідно [6], дод. 5.

 мг/л.


3.3.3. Розрахунок по розчиненому кисню у воді водоймища

Потрібна оптимальна концентрація розчиненого у воді водоймища кисню для літніх умов буде забезпечена, якщо БПК стічних вод, що скидаються у водоймище, не перевищує величину:

, мг/л,

де: Ор – концентрація розчиненого кисню в річковій воді до місця випуску стічних вод Ор = 9,8 мг/л;

 - найменша концентрація розчиненого кисню, яка повинна бути забезпечена в річковій воді, ;

-БПКпов річкової води до випуску стічних вод, 

Необхідний ступінь очистки по завислим речовинам і по БПК буде рівний відповідно: (з двох  приймаємо те, котре менше):






4. Технологічна схема очистки стічних вод



Технологічна схема і склад очисних споруд призначається в залежності від необхідного ступеню очистки, витрат стічних вод та місцевих умов (характер грунтів, рельєф майданчика і т. ін.).

Проектом передбачена повна біологічна очистка стічних вод з доведенням концентрації забруднень в очисних стоках по БПКпов. та завислим речовинам до 15 мг/л.

До складу споруд для очистки стічних вод приймаємо (згідно з завданням):

- решітки (дробарки);

- пісковдавлювачі;

- первинні відстійники;

- аеротенки;

- вторинні відстійники;

- контактні резервуари.

До обробки осаду стічних вод проектуємо:

- мулоущільнювачі;

- метантенки;

- мулові та піскові майданчики.


5. Розрахунок основних споруд



5.1. Решітки-дробарки



Для затримання і подрібнення крупних плаваючих забруднень, що містяться в стічних водах, приймаємо решітки-дробарки.

При максимальній годинній витраті стічних вод  м3/год необхідна площа прорізів решіток дорівнюватиме:

,

де Vp – рекомендована швидкість руху стічних вод в прозорах решіток-дробарок при максимальних витратах; згідно [1], п. 5.14 /

Необхідна кількість решіток-дробарок марки РД-600 буде рівна:

 (шт.)

де  - площа однієї решітки (приймаємо згідно [3], табл. 11.2.)

Остаточно приймаємо 2 робочих і 1 резервну решітку-дробарку марки РД-600 з характеристиками:

- максимальна пропускна здатність – 2000 м3/год;

- ширина отворів – 10 мм;

- сумарна площа щілинних отворів 4550 м2;

- діаметр барабана – 635 мм.



5.2. Пісковловлювачі та піскові майданчики



Для видалення із стічних вод піску та інших мінеральних домішків проектуємо аеровані піскоуловлювачі.

Площу поперечного перерізу аерованіх пісковловлювачів визначаємо за формулою:

, м2

де: Vр — швидкість руху стічних вод в пісковловлювачі, яка приймається в межах 0,08...0,12м/с - згідно [1], табл. 28.

Nс - мінімальна кількість секцій пісковловювачів (не менше двох)

 м2

Робочу глибину пісковловлювача визначимо за формулою:

м

Ширину пісковловлювача визначимо із співвідношення:



Довжину пісковловлювача визначимо за формулою:

, м

де: Ks - коефіцієнт, який згідно [1], табл. 21 приймається рівним 2,39; 

Hs - розрахункова глибина пісковловлювача, рівна: Нs = Н/2 = 0,82м 

Uo - гідравлічна крупність піску, згідно [1], табл.28 приймається рівною: Uo = 13,2 мм/с.

м

Згідно [3], табл. 11. 4 приймаємо аеровані пісковловлювачі (Т.П. №902-2-2) з характеристиками:

- кількість секцій (відділень) – 3;

- пропускна здатність (максимальна) — 100.000 м3/добу;

- ширина секції В = 3м;

- глибина Н= 2,1 м;

- довжина L = 12 м;

- витрати повітря на аерацію – 300 м3/год. 

Витрати води для гідрозмиву знайдемо за формулою:

, м/с

де: в - ширина піскового лотка, в = 0,5 м;

Lл - довжина лотка, рівна довжині пісковловлювача за виключенням довжини піскового приямку: Lл = 12 - 3 = 9м;

Vл - висхідна швидкість промивної води, згідно [8], ст. 93 Vл = 0,0065 м/с.



Діаметр змивного трубопроводу буде рівний:



де: VТР. - швидкість руху змивної води в трубопроводі; приймається VТР. = 2,0…3,0м/с.

Приймаємо змивний трубопровід діаметром  ( мм).

Фактична пшидкість руху води на початку змивного трубопровода:



При відстані між збризкувачами z = 0,4 м число їх на змивному трубопроводі буде рівне:



Для забезпечення необхідної рівномірності розподілу води по довжині змивного трубопровода вода в змивний трубопровід має подаватись під напором:



де: hо - висота шару піску в лотку до подачі промивної води, згідно [8], ст. 56 hо = 0,2 м.

Діаметр отворів збризкувачів знайдемо за формулою:

 (або  12 мм)

де: - коефіцієнт витрати збрискувачів, який орієнтовно приймається рівним 0,82.

Витрати повітря для аерованих пісковловлювачів:



де:  = 3м3/(м2/год) - питомі витрати повітря на аерацію (приймали згідно [3], табл. 1 1.4)

Кількість піску, який затримується в пісковловлювачі, визначимо за формулою:

, м3/добу

де: 0,03 - норма затримання піску, який видаляється з аерованого пісковловлювача, л/(чол-добу) згідно [1], п. 6.31;

 - приведена кількість жителів по завислим речовинам.



Вологість піску - 60 %, об' ємна вага -  = 1 ,5 т/м3.

Для підсушування піску, який виділяється з пісковловлювача за допомогою гідроелеваторів, влаштовуються піскові майданчики, необхідна площа яких визначається за формулою:

, м2

де:  - навантаження на піскові майданчики, згідно [1], п. 6.33 .



Приймаємо 4 карти піскових майданчиків з розмірами в плані: 23 х 11 м.



5.3. Первинні відстійники



Для видалення із стічних вод основної частини грубодисперсних домішок приймаємо первинні відстійники радіального типу, розрахунок яких здійснюємо по кінетиці осадження зважених речовин з врахуванням необхідного ефекту освітлення стічних вод, який дорівнює:	



де: 150 - нормативна концентрація завислих речовин на виході з первинного відстійника, мг/л

Розрахункове значення гідравлічної крупності зважених речовин, що затримуються в первинних відстійниках, визначається за формулою:

, мм/с

де: Нset - глибина проточної частини відстійника, згідно [3], табл. 12.6 Нset = 3,4м (попередньо приймаємо діаметр відстійника 24 м);

Kset - коефіцієнт використання об'єму проточної частини відстійника, який згідно [1], табл. 31 дорівнює Kset = 0,45 (для радіальних відстійників);

tset - тривалість відстоювання в секундах, яка для ефекту очистки

Е = 45 % згідно [3], табл. 12.1 дорівнює tset = 609 с ();

 - коефіцієнт, який враховує вплив температури води на її в'язкість, згідно [3], ст. 103 за мінімальною температурою стічної води взимку t = 9°С (згідно з завданням)  =4,34 ;	

h - глибина шару мулу, h = 0,5 м ;

n2 - показник степеня, який залежить від агломерації завислих речовин в процесі відстоювання і згідно [3], ст. 102 п2 = 0,25 (для коагулюючих завислих речовин).



Приймаємо типові радіальні відстійники діаметром м. 

Пропускна здатність одного відстійника буде рівна:



де: den - діаметр впускного пристрою, згідно [8], табл. 23 den = м;

Vtb — 0 - турбулентна складова.

Необхідна кількість первинних відстійників становитиме:

 (шт.)

Кзап - коефіцієнт запаса, рівний 1,2 ( при  = 2 шт.) Кзап = 1,0 при .

Остаточно приймаємо а  первинних відстійника радіального типу

діаметром %Ц м.	,

Об'єм осаду, що затримується в первинному відстійнику, знаходимо за формулою:

м3/добу

де:  - густина осаду, 

де: Рос - вологість осаду, Рос - 95 %;

- нормативна концентрація завислих речовин на виході з первинного відстійника,  =150мг/л





5. 4. Аеротенки



Для біологічної очистки стічних вод від органічних забруднень приймаємо аеротенки з регенератором активного мулу згідно [1], п. 6.141. Необхідний мінімальний ступінь рециркуляції активного мулу:



 = 80…100- муловий індекс;  — доза активного мулу в зоні аерації.

Приймаємо Rі=0,3 - згідно [1], п. 6.145 (при видаленні мулу з вторинних відстійників мулососами).

Розрахункова тривалість окислення органічних забруднень в аеротенках визначається за формулою:

, год

де : Len - БПКпов. суміші стічних вод на вході в аеротенк, Len = 177,2 мг/л; 

Lex – БПКпов. стічних вод на виході з аеротенка, Lex = 15 мг/л;

 - доза активного мулу в регенераторі, яка визначається за формулою: 

;

S - зольність активного мулу, S = 0,3 - згідно [1], табл. 40;  

Tw – середньорічна температура стічних вод, Tw = 150C - згідно з завданням;

 - питома швидкість окислення, яка визначається за формулою:

, мг/()

де :  - максимальна швидкість окислення, згідно [1], табл. 40 

Со - концентрація розчиненого кисню в аеротенку, згідно [1], п. 6.157 Со=2мг/л;

Ко - константа, що характеризує вплив кисню, згідно [1], табл. 40 К0 = 0,625 мгО2/л;

Ке - константа, що характеризує властивості органічних забруднень, згідно [1], табл. 40 Ке = 33 мг БПКпов/л;

 - коефіцієнт інгібірування продуктами розпаду активного мулу, згідно [1], табл. 40  = 0,07 л/гр.



Розрахункова тривалість окислення органічних забруднень:



Тривалість обробки води в аеротенку визначимо за формулою:

, год

год

Тривалість регенерації активного мулу буде дорівнювати:

Трег = Т0-Таер= 8,28 - 1,9 = 6,38 год.

Середня тривалість перебування стічних вод в системі аеротенк-регенератор буде рівна: 



Приймаємо Тсер = 5 год

Згідно [1], п. 6.142 об'єм аеротенку визначається по середньогодинній витраті стічної води за період аерації в години максимального притоку, яка дорівнює:



Об'єм аеротенку буде рівний:



Об'єм регенератора:



Сумарний об'єм аеротенка:



Частка регенератора в загальному об'ємі аеротенка становитиме:



В залежності від цього згідно [3], табл. 27.7 приймаємо аеротенк-витискувач з характеристиками (Nт.п. 902-2-195):

ширина коридора – 4,5 м;

робоча глибина – 4,4 м; 

число коридорів - довжина секцій – 54 м; 

робочий об'єм секції – 2134 м3; 

кількість секцій - 8.

Фактичний сумарний об'єм:



Під аеротенк відводимо 1 коридор, під регенератор – 1 кор. (в кожній секції).

Об'єм аеротенка: ; 

об'єм регенератора:  

Фактична тривалість обробки стічних вод в аеротенку становитиме:



Фактична тривалість регенерації активного мулу:



Фактична тривалість окислення органічних забруднень буде рівна:



Середню дозу активного мулу в системі аеротенк-регенератор визначимо за формулою:



Навантаження на активний мул буде рівне:

	

де: S = 30% або 0,3 - зольність активного мулу.

За величиною q1, згідно [1], табл. 41 знаходимо муловий індекс: . Уточнимо необхідний мінімальний ступінь рециркуляції активного мулу:



Оскільки прийнята величина ступеню рециркуляції активного мулу R = 0,3 не менша від мінімальної необхідної RІ = 0,18 то розрахунок виконано вірно.

Система аерації

Приймаємо пневматичну бульбашкову систему аерації 

Питомі витрати повітря на аерацію мулової суміші в аеротенку визначимо за формулою:



де: q0 - питомі витрати кисню повітря, які при повній біологічній очистці згідно [1], п. 6.157 рівні 1,1 мг/мгБПКпов. (при очищенні стічної води до БПКпов = 15-20мг/л);

k1 - коефіцієнт, який враховує тип аератора; для дрібйопузирчатої системи аерації при співвідношенні площин зони, що аерується, та аеротенку  = 0,1 таким, що дорівнює: k1 =1,47 (згідно [1], табл. 42); 

k2 - коефіцієнт, який залежить від глибини аеротенку; при На = 4,4 м згідно [1], табл. 43 k2 =2,68 (інтервали для глибини занурення аератора () 

k3 - коефіцієнт, який залежить від якості води, який згідно [1], п. 6.157 для господарсько-побутових стічних вод рівний: k3 = 0,85;

k - коефіцієнт, що враховує температуру стічних вод і визначається за формулою: 

;

(де: Tw - середньомісячна температура стічної води за літній період, яка згідно з завданням: Tw = 19°С; 

СA- розчинність кисню повітря у воді в аеротенка: 



де: СT- розчинність кисню повітря у воді при атмосферному тиску і середній температурі за літній період Tw = 19°С, згідно [7], табл. 3.5 рівна СT = 9,21 мг/л,

С0 – концентрація кисню в муловій суміші, С0 = 2 мг.

Отже, питомі витрати повітря на аерацію мулової суміші в аеротенку:



Середня розрахункова інтенсивність аерації мулової суміші буде рівна:



Необхідно, щоб виконувалась умова: 



де:  -мінімальнодопустимаінтенсивність аерації, згідно [1], табл. 43 рівна  (інтерполювання)

 - максимальнодопустима інтенсивність аерації, згідно [1], табл. 42 рівна 

В регенераторах рекомендується приймати кількість аераторів в 2 рази більшу, ніж в аеротенках. Тоді інтенсивність аерації буде складати:

- в регенераторі: 



- в аеротенку:  



Оскільки виконується умова: 





то розрахунок виконано вірно. 

Необхідні виграти повітря на аерацію мулової суміші в аеротенку становитимуть:




5.5. Вторинні відстійники



Для виділення активного мулу з мулової суміші після аеротенків проектуємо вторинні рдіальні відстійники, які розраховуємо по гідравлічному навантаженню за формулою:



де: KSS - коефіцієнт використання об'єму зони відстоювання, який визначається згідно [1], п. 6.161, KSS = 0,4;

Нset - глибина проточної частини відстійників, згідно [3], табл. 12.6 Нset = 3,7 м;

аt - залишкова концентрація мулу в очищеній стічній воді, аt = 15 мг/л; аа - доза активного мулу, аа =2,0 г/л (в аеротенку);

j – муловий індекс,  (визначили при розрахунку аеротенків – п. 5.4. пояснювальна записка).



Необхідну площу поверхні вторинних відстійників визначимо за формулою:



Площа поверхні одного радіального відстійника при його діаметрі D = 30 рівна:



Кількість відстійників буде складати: 



Остаточно приймаємо 3 вторинних відстійника радіального типу діаметром кожного D = 30 м і робочою глибиною Нset = 3,7м.


5.6. Споруди для знезараження стічних вод



Очищені стічні води перед випуском їх у водойму знезаражуються рідким хлором. Для знезараження використовується хлоратори ЛОНЦИ.

При розрахунковій дозі активного хлору після біологічної очистки  необхідна продуктивність хлораторної згідно [1], п. 6.223 буде рівна:

, кг/год

де: 1,5 - коефіцієнт запасу.

, кг/год

Добові витрати хлору дорівнюють:

 кг/добу

Річні витрати хлору будуть складати:	

 т/рік

Витрата питної води для приготування хлорної води:



де:  - питома витрата питної води

Згідно [3], табл. 66.38 приймаємо типову хлораторну максимальною продуктивністю  кг/год з розмірами в плані 27х12 м. В приміщенні хлораторної встановлено 3 вакуумних хлоратора марки ЛОНИИ - 100 ( 2 роб. і 1 рез.) продуктивністю 2-12 кг/год кожний.	

Кількість балонів-випаровувачів, які необхідно встановити в хлораторній, розрахуємо за формулою:



де: Sбал - вихід хлора з одного балона, 

Sбал = 0,7 кг/год - згідно [7], табл. 5.1;

 - площа поверхні тари.

Приймаємо балони з рідким хлором ємністю 40 л і вагою 50 кг кожний. Кількість балонів, необхідних на добу, розрахуємо за формулою:



Для змішування хлорної води з стічною водою приймаємо згідно [3], табл. 16.2 (за добовою продуктивністю  м3/добу) змішувачі типу лоток Параля з розмірми:

- довжина:  = 13,97 м ;

- найбільша ширина: D = 1,68;

- ширина горловини: в = 100 м.

Для контакту стічної води з хлором на протязі 30 хв згідно [1], п. 6.228 приймаємо контактні резервуари, об'єм яких визначимо за формулою:



Кількість осаду вологістю 98% в контактних резервуарах становитиме:



де: 0,5 - питома кількість осаду (згідно [1], п. 6.231), л/м3.

 Згідно [3], табл. 12.5 приймаємо 3 відділення контактних резервуарів по типу горизонтальних відстійників з розмірами: L = 30 м, В = 9 м, Н = 3,1 м і загальним об'ємом .



5.7. Мулоущільнювачі



На каналізаційних очисних станціях з аеротенками для згущування надлишкового активного мулу використовують мулоущільнювачі, в ролі яких можуть бути спеціальні споруди типу вертикальних чи радіальних відстійників.

Будемо проектувати вертикальні мулоущільнювачі.

Визначення витрати надлишкового активного мулу виконуємо за формулою:

, м3/год

де:  - добова витрата стічних вод,  = 66500 м3/добу

1,3 - коефіцієнт сезонної нерівномірності приросту мулу;

Сн.а.м = Ср - концентрація активного мулу в регенераторі, Ср = 53г/л, 

Р - приріст активного мулу: 

,

де: С = 150 мг/л – допустима концентрація завислих речовин на вході в аеротенк; 

- БПК стічної води на вході в аеротенк)



Робочу висоту вертикальних мулоущільнювачів визначимо за формулою:



де: V - висхідна швидкість мулу в мулоущільнювачі, мм/с;

Т — час ущільнення надлишкового активного мудду , Т = 10-12 год (згідно [6] дод. 35)

Робочу витрату мулової суміші знайдемо з формули:

, м3/год

де: W1 - вологість неущільненого НАМ (надлишкового активного мулу), яка згідно [8], ст. 150 приймається в межах: W1 = 99,2-99,7%; 

W2 - вологість ущільненого НАМ, W2 = 98 %

м3/год

Площа поперечного перерізу зони відстоювання рівна:



де: Vц.т. - швидкість руху рідини в центральній трубі, Vц.т. =0,1 м/с.

Діаметр центральної труби: 

 ()

Діаметр розтруба:



Загальна площа поперечного перерізу мулоущільнювачів:



а його діаметр: 



Згідно [3], табл. 12.4 приймаємо 4 мулоущільнювача по типу вертикального відстійника (№ т. п. 902-2-166) діаметром 9м з параметрами:

- висота циліндричної частини h = 4,2 м;

- висота конічної частини пкон = hкон. =5,1;

Робочий об'єм мулоущільнювачів буде рівний:



де: n - кількість мулоущільнювачів, n = 4.

Фактична тривалість перебування мулової суміші в мулоущільнювачі:



Величина Тф відповідає вимогам [1], табл. 58. 

Об'єм мулової частини одного мулоущільнювача:



де: t - час перебування мулу в муловій частині при трьохразовому випуску на добу, t = 8 год.


5.8. Метантенки



Для зброжування осаду первинних відстійників та надлишкового активного мулу будемо проектувати метантенки з термофільним режимом зброжування. 

Витрату сирого осаду по сухій речовині визначаємо за формулою:

, т/добу

де:  - концентрація завислих речовин в суміші стічних вод;

Е — ефективність очистки в первинних відмінниках, Е = 45%, або 0,45

К - коефіцієнт, який враховує крупні частини, що не вловлюються при відборі проб, К = 1,1...1,2.

, т/добу

Витрата активного мулу по сухій речовині розраховуємо за формулою:

, т. до буде: в - винос активного мулу, мг/л, в = аt = 15 мг/л; 

Р - приріст активного мулу, Р = 173.16 мг/л

, т/добу

Витрата осаду і мулу по беззольній речовині:

, т/добу

де:  - гігроскопічна вологість осаду, для осаду побутових стічних вод рівна 5...6%;

З - зольність осаду, рівна 30 %.

Витрата активного мулу по беззольній речовині:



Витрата сирого осаду первинних відстійників:



де: Вос - вологість осаду, Вос = 95%

 — густина осаду,  = 1 г/м3.

Витрати мулу: 



де: Вм - вологість мулу, Вм = 98% - при ущільненні мулу в вертикальних мулоущільнювачах.

Маса осаду за добу: 



Маса мулу по беззольній речовині за добу:



Об'єм осаду та мулу за добу:



Середня вологість суміші:





Зольність суміші визначимо за формулою :





При термофільному режимі зброджування добова доза осаду, що завантажується в метантенк, визначається згідно [1], табл. 59 і при середній вологості суміші 97,2 % буде складати: Д = 19%

Об'єм метантенків визначаємо за формулою:



де: Д - добова доза завантаження осаду в метантенк, Д = 19 %. 

Згідно [3], табл. 36.5 приймаємо 4 типових метантенка діаметром і корисним об'ємом одного резервуара 1000 м3 (№ тип, пр. 900-2-227).

 Розміри: 

- висота верхнього конуса – 1,9 м;	

- висота нижнього конуса – 2,15 м;

- висота циліндричної частини – 6,5%

Максимально-можливий розклад осаду:



де: Rо , Rмул - відповідно максимальний розклад осаду і мулу, згідно [1], п. 6.353 R0 = 53%, Rмул = 44%.

Сумарний фактичний об'єм метантенків буде рівний:



Фактична добова доза завантаження осаду в метантенк:



Фактичний розклад беззольної речовини:



де: Кр - коефіцієнт, який залежить від вологості суміші, згідно [1], табл. 61 при Bсум =  (при термофільному режимі зброж.) Витрати газу, що утворюється при метановому зброджуванні осаду:



де:  - об’ємна вага газу, .

Об'єм газгольдерів для короткочасного зберігання газу протягом t = 2..4 год буде рівним:



Згідно [3], табл. 36.6 приймаємо 2 типових газгольдера.

Глибина закладання труб в початкових точках має бути не менше 1,25 м.


5.9. Мулові майданчики



Мулові майданчики необхідно перевіряти на зимове намерзання по числу днів з температурою нижче -10 °С. Під наморожування повинно відводитись не більше 80% корисної площі мулових майданчиків.

Висота шару наморожування залежить від кліматичних умов і визначається за формулою:

, м

де: t - період наморожування (число днів із середньою добовою температурою повітря -10 °С ), згідно [1], ст. 60 t = 25 днів;

К2 — коефіцієнт, який враховує частину майданчика, відведену під наморожування, К2 = 0,8 (80%) – згідно [1], п. 6395.



Висота огороджувального валика приймається з урахуванням наморожування мулу в зимовий час, але не більше 1,3 м. Висота мерзлого шару приймається на 0,1 м нижче від висоти огороджувального валика і порівнюється з розрахунковою. Приймаємо карти розмірами в плані 33х54 м і робочою глибиною 0,85.



5.10. Повітродувна станція



Повітродувна станція призначена для подачі стисненого повітря на аеротенки, аеровані піскоуловлювачі та інші споруди, що споживають повітря на каналізаційних очисних спорудах. Комплекс споруд повітродувної станції, як правило, включає в себе: а) головну будівлю, в якій розміщується основне обладнання (повітродувні агрегати), насоси для подачі технічної води, пристрої для очистки повітря, насоси для перекачування циркулюючого активного мулу або для спорожнення ємкісних споруд, електророзподільчий пристрій і трансформаторну (що обслуговує весь вузол очисних споруд), допоміжні та побутові приміщення; б) водоохолоджуючі споруди (градирня, басейн) для зворотньої води від охолодження обладнання.

Для каналізаційних очисних споруд випускають турбоповітродувки. Вибір марки та кількості повітродувних машин здійснюємо за кількістю повітря, яке споживається на каналізаційних очисних спорудах і тиском напору повітря, який встановлюється при розрахунку системи повітропроводів.

Витрати повітря в аерованих піскоуловлювачах складають:

 - за розрахунком.

 Витрати повітря в системі аерації аеротенків дорівнюють (згідно п. 5.4 пояснювальної записки).

 Загальна витрата повітря на майданчику очисних споруд буде рівна:

.

Згідно [3], табл. 28.1 приймаємо 4 турбоповітродувки марки ТВ-80-1,6 з характеристиками:

- продуктивність - 6000 м3/год;

- тиск 0,163МПа або 4,63 атм.;

- частота обертання - 2970 об/хв.;

- потужність електродвигуна – 160 кВт.


6. Схема висотного розташування очисних споруд



Для визначення взаємного висотного розміщення окремих споруд очисної станції, складаємо профіль руху стічних вод через очисні споруди. Одночасно визначаємо розміри каналів та трубопроводів, що з'єднують споруди.

Побудова профілю "по воді"

Для складання профілю руху стічних вод, шлях руху будемо розбивати на розрахункові ділянки за ознакою постійної витрати.

Для побудови профілю будемо вибирати найбільш довгий шлях руху води. Довжину кожної ділянки визначаємо по генплану очисних споруд. У кожній диктуючій точці будемо приймати запас на вільний вилив, рівний 10-15 см і більше при пропусканні розрахункової витрати стічних вод.

Для визначення висотного і розміщення основних споруд будемо визначати розрахункові втрати напору в кожній з них, в каналах і в трубопроводах по ходу руху стічних вод. Втрати напору в окремих спорудах станції приймаємо згідно [8], ст. 187.

Втрати напору на місцевих опорах визначимо за формулою:



де:  - сума коефіцієнтів місцевих опорів: поворот  = 0,45; збіг потоків  = 3,0; розгалуження  = 1,5;

V- швидкість потоку, м/с; приймаємо в межах:

- для сирої стічної води - 0,9 -1,0 м/с;

- для води, що пройшла піскоуловлювач - 0,7 - 1,0 м/с;

- для освітленої води - 0,6 - 1,0 м/с;

- для очищеної води - 0,5 -1,0 м/с.

При розрахунку відкритих каналів приймають відношення глибини потоку до ширини каналу - 0,5...0,75 м , запас від рівня води до бортів каналу - 0,2...0,3 м — при його ширині до 1 м і 0,3...0,4 м — при більшій ширині.

Гідравлічний розрахунок виконуємо за витратою:

 - на шляху від приймальної камери до аеротенків: 

 - від аеротенків до вторинних відстішшків: 

Всі розрахунки виконуємо в табличній формі

Таблиця 6.1.

Гідравлічний розрахунок комунікації очисної станції на визначення втрат

№№ ділянок

Довжи-на ділян-ки

Розрах. витрата, л/с

Розміри перерізу

Напов-нення

h/d(b)

Швид-кість, м/с

Похил в тисяч

Витрати напору по довжині, м

Сума корф. місцев. опорів, 

Втрата напору на міс-цевих опорах, м

Сума втрат напору, м







hb

b(d)















Приймальна камера

1-2























2-3























3-4

Решітка-дробарка

4-5























5-6























6-7























7-8

Аерований піскоулавлювач

8-9























9-10























10-11

Лоток Паршаля

11-12























12-13

Перехідна камера

13-14























Розподільча шафа

14-15























15-16

Первинний радіальний відстійник

16-17























17-18























18-19







Камера переключення







19-20















20-21

Аеротенк

21-22























Перехідна камера

23-24























Розподільча шафа 

24-25























25-26

Вторинний радіальний відстійник

26-27























27-28























28-29

Лоток Шарля

29-30























30-31























31-32























32-33

Контактний резервуар

33-34























34-35























35-36























Перехідна камера





Побудова профілю "по мулу"

Профіль «по мулу» повинен відображати висотну схему руху осаду від первинних відстійників до мулової насосної станції, далі до метантенків і від метантенків до мулових майданчиків. Як і при побудові профілю „по воді", шлях руху вибирається найдовшим.

При проектуванні мулопроводу слід намагатись, щоб зброжений осад на мулові майданчики надходив самопливом, для чого метантенки встановлюємо так, щоб різниця відміток рівня осаду у метантенку і рівня осаду у розподільному лотку найбільш віддаленого мулового майданчику дорівнювала всім гідравлічним втратам на шляху осаду плюс вільний напір на вилив 1,0м.

Втрати напору в комунікаціях метантенку приймаємо орієнтовано рівними 2м.

За розрахункову витрату осаду приймаємо витрату сирого осаду, що затримується в первинних відстійниках (згідно п. 5.3), тобто:



Враховуючи те, що маємо 4 первинних відстійника, відкачку мулу виконують окремо в кожному з яких тричі на добу на протязі 20-30 хвилин, то секундна витрата буде складати:



Діаметр мулопровода (від метантенків до мулових майданчиків) приймаємо рівним мм. При цьому найменша швидкість руху мулу в мулопроводі при вологості мулу W = Всум = 97,2% згідно [3], табл. 9.4 повинна складати дати 0,8 м/с, а втрати напору на 100 м довжини трубопровода при цій вологості (W=97.2%) і витраті qос = 11.3 л/с будуть дорівнювати 0.7 м -згідно [3], табл. 9.3.


Литература:



1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети й сооружения / Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

2. Лукиных А. А., Лукиных Н. А. «Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского.- М.: Стройиздат, 1974.

3. Канализация населенных мест и промышленных предприятий / Под общ. ред. В. Н. Самохина. - М.: Стройиздат, 1981 (Справочник проектировщика).

4. Методичні вказівки 056-151 до виконання курсового проекту "Каналізаційні очисні споруди". - Рівне: РДТУ, 2001.

5. Методичні вказівки 056-152 до виконання курсового проекту "Каналізаційні очисні споруди". - Рівне: РДТУ, 2001.

6. Ласков Ю. М., Воронов Ю. В., Калицун В. Н. "Примеры расчетов канализационных сооружений".- М.: В. ш., 1987.

7. Василенко А. А. "Водоотведение. Курсовеє проектирование".-Киев, В. ш., 1988.





2