Расчет технологических параметров очистной станции
Министерство
образования и науки Российской Федерации
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и
дизайна»
Кафедра
инженерной химии и промышленной экологии
КУРСОВАЯ
РАБОТА
по
дисциплине «Техника и технология защиты окружающей среды»
Расчет
технологических параметров очистной станции
Магистрант:
Филимонова В.М. 1
-МГ-19 1
Руководитель:
Витковская Р.Ф. 1
Санкт-Петербург
Содержание
1 Технологические параметры очистной
станции
.1 Определение характерных
расчетных расходов сточных вод от различных водопотребителей
1.2 Определение концентраций
загрязнений в сточных водах
.3 Приведенное население
2 Определение необходимой степени
очистки сточных вод
.1 Определение степени смешения и
разбавления сточных вод в водоеме у расчетного створа
2.2 Определение необходимой
степени очистки сточных вод по взвешенным веществам
.3 Определение необходимой
степени очистки сточных вод по БПКполн. Смеси сточных вод и воды
водоема
.4 Определение необходимой
степени очистки сточных вод по растворенному в воде водоема кислороду
.5 Определение необходимой
степени очистки сточных вод по органолептическому показателю вредности
.6 Определение необходимой
степени очистки сточных вод по температуре воды водоема
3 Выбор метода очистки сточных
вод и типов очистных сооружений
Выводы
1
Технологические параметры очистной станции
Для определения требуемой степени очистки
сточных вод, сбрасываемых в водоем и для гидравлических и технологических
расчетов определяют характерные расчетные расходы концентрации загрязнений в
сточных водах, эквивалентное и приведенное население. Расчетные расходы стоков
от населенных мест определяется на основании норм водоотведения бытовых стоков
с учетом коэффициента неравномерности kобщ.
Распределение расчетных расходов по часам суток принимают на основании графиков
водоотведения, а в случае их отсутствия от аналогичных предприятий. Нормы и
коэффициенты неравномерности отведения принимают в соответствии с СанПиНом
«Проектирование внутренних водопровода и канализации зданий».
На городские очистные канализационные сооружения
поступает смесь бытовых и производственных стоков (вариант 1 - раздельная
канализация; вариант 2 - общесплавная система канализации - принимающая смесь
бытовых, производственных и ливневых вод). Расчетное население города N=325000
человек, жилые здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией и
ваннами. Суточный приток от группы предприятий Qпр.=18000
м3/сут. Режим водоотведения сточных вод от предприятий: взвешенные
вещества bпр.=230
г/м3; БПК5 (количество нитритов и нитратов) Lпр.=120
г/м3; БПК20 (полное окисление) Lпр.=160
г/м3; нефтепродукты Cпр.=24
г/м3; СПАВ Kпр.=21
г/м3; активная реакция производственных сточных вод pH=7,6.
Данные притока сточных вод от промышленных
предприятий в городскую канализацию по часам суток представлены в таблице 1.
очистка сточная вода загрязнение
Таблица 1 - Приток сточных вод от промышленных
предприятий в городскую канализацию по часам суток (по технологическим данным)
часы
суток
|
приток,
м3
|
|
часы
суток
|
приток,
м3
|
0÷1
|
500
|
|
12÷13
|
1000
|
1÷2
|
800
|
|
13÷14
|
1000
|
2÷3
|
600
|
|
14÷15
|
800
|
3÷4
|
600
|
|
15÷16
|
800
|
4÷5
|
300
|
|
16÷17
|
600
|
5÷6
|
500
|
|
17÷18
|
600
|
6÷7
|
400
|
|
18÷19
|
500
|
7÷8
|
400
|
|
19÷20
|
400
|
8÷9
|
1300
|
|
20÷21
|
400
|
2100
|
|
21÷22
|
400
|
10÷11
|
1800
|
|
22÷23
|
500
|
11÷12
|
1300
|
|
23÷24
|
400
|
|
|
∑
|
18000
|
1.1 Определение характерных
расчетных расходов сточных вод от различных водопотребителей
а) раздельная система канализации
· расходы бытовых сточных вод от
населения
Средний суточный расход
(1)
где n - норма
среднесуточного водоотведения на одного жителя, л/сут;
n=250 л/сут.
Средний
часовой расход в сутки среднего водоотведения
(2)
Средний
секундный расход
(3)
Максимальный
суточный расход
(4)
где kсут. - коэффициент суточной неравномерности;
kсут.=1,15.
Максимальный
часовой расход
(5)
где kобщ. - общий коэффициент неравномерности притока бытовых
сточных вод (принимается в зависимости от среднего секундного расхода);
kобщ.=1,4
Максимальный
секундный расход
(6)
· расходы сточных вод от промышленных предприятий
Средний суточный
расход
Qсут.=18000 м3/сут.
Средний часовой
расход за сутки
(7)
Средний
часовой расход в смену наибольшего водопотребления
(8)
где Qмакс.см.=21200 м3/ч (смена 8÷16 ч.).
Максимальный
часовой расход
Qмакс.ч.=2100 м3/ч.
Средний
секундный расход за сутки
(9)
Средний
секундный расход смену наибольшего водопотребления
(10)
Максимальный
секундный расход
· суммарные расходы сточных вод
Средний суточный
расходср.сут.=81250+18000=99250 м3/сут.
Средний часовой
расход в сутки среднего водоотведения
Qср.ч.=3385,4+750=4135,4 м3/ч.
Средний секундный
расход в сутки среднего водоотведения
qср.=940,4+208,3=1148,7 л/с.
Максимальный
суточный расход
Qмакс.сут.=93437,5+18000=111437,5 м3/сут.
Максимальный
часовой расход
Qмакс.ч.=4748 м3/ч.
Максимальный
секундный расход
Минимальный
часовой расход
Qмин.ч.= 1464 м3/ч.
Минимальный
секундный расход
(11)
б) общесплавная система канализации
Расчетный
расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения
(12)
где Qсух. - расход сточных вод в сухое время года, л/с;
n0=0,8;
Qдожд. - расход дождевых вод с площадей стока после ливнеспуска,
л/c.
Расход
сточных вод в сухое время года
(13)
Qдожд. можно принебречь, т.к. ливнеспуск находится рядом с
насосной станцией, следовательно площадь ничтожно мала.
.
1.2 Определение
концентрации загрязнений в сточных водах
а) раздельная
система канализации
· концентрация взвешенных веществ
В
хозяйственно-бытовых сточных водах
(14)
где 65
- масса взвешенных веществ на одного жителя (г/сут);
n - норма водоотведения (250÷300), n=250.
В
сточных водах промышленных предприятий (по технологическому заданию)
bпр.=230 г/м3
В общем
стоке
(15)
· БПКполн.
В
хозяйственно-бытовых сточных водах
(16)
где 40
(г/сут) - БПКполн. осветленной сточной жидкости на одного жителя.
В
производственных сточных водах (по технологическому заданию)
Lпр.=160 г/м3
В общем
стоке
(17)
· содержание нефтепродуктов
В производственных
сточных водах
Спр.=24
г/м3.
В общем стоке
(18)
· содержание синтетических поверхностно-активных веществ
(СПАВ)
В
хозяйственно-бытовых сточных водах
(19)
где 2,5
- масса СПАВ на одного жителя, г/сут.
В
производственных сточных водах (по технологическому заданию)
Кпр.=28
г/м3.
В общем
стоке
(20)
б)
общесплавная система канализации
Принимаем:
b=300 (мг/л)
L=50 (мг/л)
С=10
(мг/л)
Концентрация
взвешенных веществ в общем стоке, поступающем на очистку
(21)
БПКполн.
в общем стоке, поступающем на очистку
(22)
Концентрация
нефтепродуктов в общем стоке, поступающем на очистку
(23)
Концентрация
СПАВ в общем стоке, поступающем на очистку
(24)
1.3
Приведенное население
Nпр.=N+Nэкв., (25)
где Nэкв. -
эквивалентное население, чел.;
Nпр. - приведенное население, чел.
· по взвешенным веществам
(26)
· по БПКполн.
(27)
2
Определение необходимой степени очистки сточных вод
Определить
необходимую степень очистки сточных вод до выпуска их в водоем при следующих
исходных данных:
наименьший
среднемесячный расход воды водоема года 95%-ной обеспеченности (по данным
гидрометеослужбы) Q=19 м3/с
средняя скорость
течения на расчетном участке реки υср.=0,5
м/с
средняя глубина
реки на расчетном участке Нср.=1,1м
расстояние от места
выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру (по течению) L=10000м
расстояние от места
выпуска сточных вод до расчетного створа по прямой (между центрами конечных
створов) Lпр.=8000м
содержание
взвешенных веществ в воде водоема до спуска сточных вод bр.=18г/м3
средняя температура
воды в реке летом tр=16ºС
БПКполн. речной
воды до места выпуска сточной воды Lр.=3,2г/м3
концентрация
растворенного кислорода в речной воде до места спуска сточных вод Ор.=6г/м3
2.1
Определение степени смешения и разбавления сточных вод в водоеме у расчетного
створа (на 1км. выше по течению от ближайшего пункта водопользования)
Коэффициент
смешения
(28)
где α - коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения.
(29)
где φ - коэффициент извилистости;
ζ=1 - для берегового выпуска;
Е -
коэффициент турбулентной диффузии.
Коэффициент
извилистости
(30)
Коэффициент
турбулентной диффузии для равнинных рек:
(31)
Кратность
разбавления перед расчетным пунктом водопользования
(32)
С целью
повышения коэффициента смешения применяем рассеивающий фильтрующий струйный
выпуск конструкции К. В. Иванова а=0,80÷0,95
Принимаем
а=0,86, тогда n=24,3.
2.2
Определение необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам
Предельно
допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в водоем
(33)
где р -
допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в водоеме после спуска
сточных вод, г/м3;
р=0,25
г/м3 - для расчетного случая.
Необходимая
степень очистки
(34)
2.3
Определение необходимой степени очистки сточных вод по БПКполн. смеси сточных
вод и воды водоема
БПКполн.
очищенной воды
(35)
где Кст.
- константа скорости потребления кислорода сточной водой;
Кр.
- константа скорости потребления кислорода речной водой;
Т -
продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного
створа, сут.;
Lпр.доп. - предельно допустимая БПКполн. смеси речной и
сточной вод в расчетном створе, г/м3;
Lр. - БПКполн. речной воды до места выпуска
сточных вод, г/м3;
Кст.=Кр.=К1
К1=0,09
(36)
БПКполн.
смеси речной и сточной вод в вместе выпуска сточных вод
(37)
где LТ (г/м3) - допустимая БПКполн. смеси
речной и сточной вод в расчетном створе;
LТ=3 г/м3 .
БПКполн.
очищенной воды
(38)
2.4
Определение необходимой степени очистки сточных вод по растворенному в воде
водоема кислороду
Допустимая
концентрация спускаемых сточных вод по БПКполн.
(39)
где 0,4
- коэффициент для пересчета БПКполн. в БПК2;
-
наименьшая допустимая по санитарным правилам концентрация растворенного
кислорода в воде водоема, г/м3.
Т.к. Lст.≥15 г/м3, расчет с учетом реаэрации можно
не делать.
2.5
Определение необходимой степени очистки сточных вод по органолептическому
показателю вредности
Допустимая
концентрация вредного вещества с сточных водах, спускаемых в водоем
(40)
где Спр.доп.
- предельно допустимая концентрация вредного вещества в водоеме, г/м3;
Ср.=0,01
г/м3 - концентрация загрязнения в водоеме выше места выпуска сточных
вод в водоем.
По
содержанию СПАВ:
(41)
2.6
Определение необходимой степени обработки сточных вод по температуре воды
водоема
Максимальная
допустимая температура сточных вод, сбрасываемых в водоем
(42)
где tр. - максимальная температура воды водоема до выпуска
сточных вод в летнее время, ºС; tдоп. - допустимое
повышение температуры воды водоема (не более чем на 3ºС).
3.
Выбор метода очистки сточных вод и типов очистных сооружений
Согласно
СНиП ll-32-74,
метод и степень очистки сточных вод должны определяться в зависимости от
местных условий с учетом возможного использования очищенных сточных вод для
промышленных или сельскохозяйственных нужд. Используемые сточные воды должны
отвечать санитарно-гигиеническим, а также технологическим требованиям
потребителя. Сточные воды, сбрасываемые в водоемы, должны отвечать требованиям
«Правил охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами.
Состав
очистных сооружений должен выбираться в зависимости от требуемой степени
очистки сточных вод, пропускной способности очистной станции, состава сточных
вод, поступающих на очистную станцию, метода использования осадка и от других
местных условий в соответствии с нормами проектирования отдельных очистных
сооружений и технико-экономическими расчетами.
В
зависимости от количества сточных вод, подлежащих очистке, рекомендуются
следующие типы очистных сооружений:
решетки
с механической очисткой и удалением отбросов ленточным транспортером в
контейнер;
аэрируемые
песколовки с гидроциклонами для отмывки песка;
радиальные
отстойники, сблокированные с преаэраторами;
контактные
резервуары;
сооружения
для обработки осадка (метантенки, обезвоживание осадка путем нагрева);
аэротенки;
биологические
пруды.
Выбранная
схема очистных сооружений представлена на рисунке 1.
Рисунок
1 - Принципиальная схема очистных сооружений.
-
приемная камера с решеткой, 2 - бункер для временного хранения взвешенных
веществ 3 - песколовка, 4 - бункер для песка, 5 - первичный радиальный
отстойник, 6 - аэротенк, 7 - вторичный вертикальный отстойник, 8 - метантенк, 9
- цех механического обезвоживания осадка, 10 - иловые поля, 11 - хлораторная
установка и хлораторные резервуары, 12 - блок доочистки (с песчаным фильтром),
13 - биологический пруд.
Площади,
необходимые для расположения данных очистных сооружений с учетом суммарного
среднего суточного расхода сточных вод Qср.сут=99250м3/сут,
составляют: для механической очистки 6,25 - 5 га, для аэротенка 12,5 - 10 га
Выводы
В ходе данной
курсовой работы определили расходы сточных вод от различных водопотребителей,
определили необходимую степень очистки сточных вод по соответсвующим
показателям и согласно расчетным данным построили схему очистных сооружений.