| Курсовой проект "ВОДООТВЕДЕНИЕ ГОРОДА" | |
| Автор: student | Категория: Технические науки / Проектирование | Просмотров: 2899 | Комментирии: 0 | 05-01-2014 11:40 |
СКАЧАТЬ:
Содержание
Введение
1 Общий раздел
1.1 Краткая характеристика объекта проектирования
1.2 Выбор схемы и системы водоотведения
1.3 Трассировка сети
2 Расчетные расходы сточных вод
2.1 Определение расчетных расходов от жилой застройки
2.2 Расходы сточных вод от промышленного предприятия
3 Сеть водоотведения
3.1 Определение расходов на расчетных участках водоотводящей сети
3.2 Определение начальной глубины заложения
3.3 Гидравлический расчет сети
3.4 Устройство водоотводящей сети
4 Насосная станция перекачки сточных вод
4.1 Определение диаметров всасывающих и напорных трубопроводов
4.2 Подбор насосов
4.3 Определение емкости приемного резервуара
5 Очистные сооружения
5.1 Выбор состава очистных сооружений и краткое описание схемы очистки стоков и обработки осадка
5.2 Расчет сооружений
5.2.1 Расчет сооружений механической очистки
5.2.2 Расчет сооружений биологической очистки
5.2.3 Расчет сооружений по обработке осадка
5.3 Обеззараживание очищенных сточных вод
5.4 Выпуск очищенных сточных вод в водоём
6 Мероприятия по рациональному использованию воды и охране водных ресурсов
7 Экономический раздел
7.1 Разработка технико-экономического обоснования проекта системы водоотведения
7.2 Вывод
Заключение
Список использованных источников
Введение
Во все времена поселения людей и размещение промышленных объектов реализовывались в непосредственной близости от пресных водоёмов, используемых для питьевых, гигиенических, сельскохозяйственных и производственных целей. В процессе использования воды человеком она изменяла, свои природные свойства и в ряде случаев становилась опасной в санитарном отношении. Впоследствии с развитием инженерного оборудования городов и промышленных объектов возникла необходимость в устройстве организованных способов отведения загрязнённых отработавших потоков воды по специальным гидротехническим сооружениям.
В настоящее время значение пресной воды как природного сырья постоянно возрастает. При использовании в быту и промышленности вода загрязняется веществами минерального и органического происхождения. Такую воду принято называть сточной водой.
В зависимости от происхождения сточных вод они могут содержать токсичные вещества и возбудителей различных инфекционных заболеваний. Сточная вода - является отбросом бытовой или производственной деятельности человека и как отброс не может иметь качественных характеристик: её состав и свойства всегда будут такими, какие должны сложиться в процессе использования воды. Очистка сточной жидкости даже по передовым технологиям не может быть стандартизированным понятием из-за непрерывного совершенствования технологий. Кроме того, оценка совершенства технологий очистки воды субъективно и зависит от квалификации разработчиков и экспертов систем водоохраны. Наконец установлением каких-то показателей и свойств очищенной сточной жидкости вне связи с качеством воды водного объекта не может дать уверенности в обеспечении его санитарно-экологического благополучия: в одних случаях очистка сточной жидкости по передовой технологии может оказаться излишней, в других- совершенно недостаточной. В настоящее время научно-технические достижения в технологии воды позволяют воду любой степени загрязнённости превратить в воду любой степени чистоты вплоть до абсолютной вопрос лишь в стоимости такой очистки, и там где глубокая очистка действительно необходима, её применяют, несмотря на большие затраты.
Водохозяйственные системы городов и промышленных предприятий оснащены современными комплексами самотечных и напорных трубопроводов и других специальных сооружений, реализующих отведение, очистку, обезвреживание и использование воды и образующихся осадков. Такие комплексы называются водоотводящей системой. Водоотводящие системы обеспечивают также отведение и очистку дождевых и талых вод. Строительство водоотводящих систем обусловливалось необходимостью обеспечения нормальных жилищно-бытовых условий населения городов и населённых мест и поддержания хорошего состояния окружающей природной среды.
Особое значение имеет развитие современной системы водоотведения бытовых и производственных сточных вод, обеспечивающих высокую сте-пень защиты окружающей среды от загрязнений. Наиболее существенные результаты получены при разработке новых технологических решений в вопросах эффективного использования воды систем водоотведения и очистки производственных сточных вод.
Предпосылками для успешного решения этих задач при строительстве водоотводящих систем являются разработки, выполняемые высококвалифи-цированными специалистами, использующими новейшие достижения науки и техники в области строительства и реконструкции водоотводящих сетей и очистных сооружений.
1 Общий раздел
1.1 Краткая характеристика объекта проектирования
Объектом проектирования водоотводящих сетей является город, расположенный в Вологодской области. Город имеет степень благоустройства – местные водонагреватели. Расчетное количество жителей, человек, для данного населенного пункта составит:
N=Р•F, (1)
где F -общая площадь жилой застройки, F=350,44 га (см. генплан);
Р - плотность населения, Р=330 чел/га (см. задание);
N = 350,44 • 330 = 115646 чел
В городе имеется промышленное предприятие, расположенное в черте города, работающее в 3 смены. На предприятие имеются горячие и холодные цеха. Характер загрязнений производственных сточных вод удовлетворяет условиям выпуска их в городскую водоотводящую сеть.
Расход производственных сточных вод без учёта бытовых сточных вод от предприятия составит Qпр = 32000 м3/сут.
Содержание взвешенных веществ в них Спр = 285 мг/л, БПК производственных сточных вод Lпр = 245 мг/л.
С востока на запад протекает река, которая относится к водоему рыбо-хозяйственного назначения второй категории.
Для данной местности характерен умеренно - континентальный кли-мат. Глубина промерзания грунта 1,5 м, высота слоя зимних осадков 60 см. Холодная зима и тёплое лето. Средняя температура в январе −14 °C , в июле +18 °C [1].
1.2 Выбор схемы и системы водоотведения.
Объект канализования расположен на местности с хорошо выраженным уклоном к реке. Смесь бытовых и производственных сточных вод подлежит очистке на городских очистных сооружениях. Поэтому принимается пересеченная схема начертания водоотводящей сети, предусматривающая прокладку главного коллектора по пониженной части территории объекта проектирования вдоль берега реки. Коллекторы бассейнов водоотведения прокладываются перпендикулярно водоему и перехватываются главным коллектором, подающим все сточные воды на очистные сооружения.
Проектируется неполная раздельная система водоотведения, преду-сматривающая укладку одной подземной сети труб для отведения смеси бытовых и производственных сточных вод за пределы города и устройство открытой дождевой сети состоящей из уличных лотков, кюветов и каналов.
При дальнейшем благоустройстве города во вторую очередь строи-тельства рекомендуется устройство подземной сети труб для отведения дождевых и талых вод.
1.3 Трассировка сети
Трассировка наружных водоотводящих сетей осуществляется с учетом принятой системы водоотведения. Границы бассейнов водоотведения уста-навливаются из условия возможно большего охвата территории самотечной сетью. Трассировка уличных коллекторов выполнена по пониженной грани кварталов, параллельно красной линии кварталов застройки зданиями. Уличные коллекторы по наикратчайшим расстояниям направляются в бассейновые коллектора, которые объединяются в главный коллектор, отводящий сточные воды за пределы города. Главный коллектор расположен по пониженным местам вдоль берега реки. Для подачи сточной воды на очистные сооружения, где обеспечивается их самотечный пропуск, предусмотрена канализационная насосная станция и два напорных трубопровода. Площадка очистных сооружений и выпуск сточных вод расположены за чертой населенного пункта вниз по течению реки, с учетом санитарно-защитной зоны.
При трассировке сети учтены перспективы развития и расширения сис-темы водоотведения в связи со строительством новых жилых кварталов и промышленных предприятий.
Трассировка сети водоотведения показана на рисунке 1.
2 Расчетные расходы сточных вод
2.1 Определение расчётных расходов стоков от жилой застройки
Максимальный суточный расход, м3/сут, определяется по формуле:
Qсут.макс=Ксут. макс • (qн • N/1000), (2)
где Ксут. макс – коэффициент максимальной суточной неравномерности, Ксут. макс =1,2 [2];
qн - норма водоотведения, л/(сут•чел), qн=190 л/(сут•чел) [2];
N- число жителей, чел, N=115646 чел
Qсут. макс = 1,2 • (190 • 115646/1000) = 26367,3 м3/сут
Расчётный суточный расход, м3/сут, определяется по формуле:
Qрасч сут = К • Qсут макс , (3)
где К- коэффициент, учитывающий количество сточных вод от предприятий местной промышленности и на неучтённые расходы, К=1,05 [3];
Qрасч сут = 1,05 • 26367,3 = 27685,6 м3/сут,
Коэффициент общей неравномерности определяется по формуле:
Кобщ = Ксут макс • Кчас макс, (4)
где Кчас макс - коэффициент часовой максимальной неравномерности который определяется по формуле:
Кчас макс = αмакс • βмакс, (5)
где αмакс - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий,
режим работы предприятия и другие местные условия, αмакс = 1,4 [2];
βмакс- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте; βмакс=1,094 [2];
Кчас макс= 1,4•1,094=1,53;
Кобщ= 1,2•1,53=1,83
В зависимости от kобщ распределяются расходы сточных вод по часам суток. Результаты вычислений сводятся в таблицу 2. График отведения сточных вод по часам суток показан на рисунке 2.
2.2 Расходы сточных вод от промышленного предприятия.
Расход бытовых сточных вод за каждую смену определяется отдельно для холодных и горячих цехов, м3/см, по формуле:
, (6)
где qх,г- норма водоотведения на одного работающего, для холодных цехов qх = 25 л; для горячих цехов qг = 45 л [4];
Nсм - число работающих в смену в холодных или горячих цехах;
Расход сточных вод от душевых после каждой смены, м3/ч, определяется по формуле:
(7)
где qд - норма расхода на одну душевую сетку, qд = 500 л/ч [4];
nд- число душевых сеток, определяемое для каждой смены отдельно по формуле:
, (8)
где Ngсм - число людей пользующихся душем в каждой смене (см. зада-ние);
N1g - число людей приходящихся на одну душевую сетку, N1g = 3 чел (см. задание).
Все расчёты по определению расходов сточных вод от предприятия сводим в таблицу 1.
Таблица 1 – Расчетные расходы от предприятия
Номер смены Произв. сточные воды Бытовые сточные воды Суммарн. расход, м/сут
холодные цеха горячие цеха душевые
число работ-х расход, м/сут число работ-х расход, м/сут польз. душем число сеток расход, м/сут
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 10666,6 720 18 180 8,1 540 180 67,5 10760,3
2 10666,6 800 20 200 9 600 200 75 10770,7
3 10666,6 700 17,5 140 6,3 420 140 52,5 10743
Итого, м/сут 32000 2220 55,5 520 23,4 1560 520 195 32274
Таблица 2 – Сводная ведомость расходов сточных вод
Часы Бытовые сточные во-ды Предприятие Всего, м3/ч
Тех. нужды Хол. цех Гор. цех душевые расходы, м3/смену
% расход, м3/ч % расход, м3/ч % расход, м3/ч
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0-1 1,2 332,23 1333,33 12,50 2,25 12,50 1,01 75,00 1743,82
1-2 1,2 332,23 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 1667,34
2-3 1,2 332,23 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 1667,34
3-4 1,2 332,23 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 1667,34
4-5 1,2 332,23 1333,33 18,75 3,38 15,65 1,27 0,00 1670,20
5-6 3,1 858,25 1333,33 37,50 6,75 31,25 2,53 0,00 2200,87
6-7 4,8 1328,91 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 2664,02
7-8 7,4 2048,73 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 3383,85
8-9 7,95 2201,01 1333,33 12,50 2,50 12,50 1,13 52,50 3590,46
9-10 7,95 2201,01 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 3536,32
10-11 7,95 2201,01 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 3536,32
11-12 6,3 1744,19 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 3079,51
12-13 3,6 996,68 1333,33 18,75 3,75 15,65 1,41 0,00 2335,17
13-14 3,6 996,68 1333,33 37,50 7,50 31,25 2,81 0,00 2340,33
14-15 3,2 885,94 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 2221,25
15-16 5,6 1550,39 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 2885,71
16-17 6,4 1771,88 1333,33 12,50 2,19 12,50 0,79 67,50 3175,69
17-18 6,4 1771,88 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 3106,82
18-19 6,4 1771,88 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 3106,82
19-20 5,25 1453,49 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 2788,43
20-21 3,4 941,31 1333,33 18,75 3,28 15,65 0,99 0,00 2278,91
21-22 2,2 609,08 1333,33 37,50 6,56 31,25 1,97 0,00 1950,95
22-23 1,25 346,07 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 1681,01
23-24 1,25 346,07 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 1681,01
Итого, м3/ч 100 27686 32000 300 56 300 23 195 59960
Рисунок 2 – График отведения сточных вод по часам суток.
3 Сеть водоотведения
3.1 Определение расходов сточных вод на расчётных участках сети
Средний секундный расход от каждого квартала, л/с определяется по формуле:
qср = qo•Fi , (9)
где qo- модуль стока, л/с•га, определяется по формуле:
qo=(qн/86400) • Р, (10)
где qн- норма водоотведения, л/сут на 1 человека;
Р- плотность населения, чел/га (см. задание);
Fi- площадь квартала, га (см. генплан)
Расчёты по определению среднесекундных расходов от каждого квартала сводятся в таблицу 3.
Таблица 3 – Средние секундные расходы сточных вод от кварталов жилой застройки.
№ квар-тала F квартала , га q0, л/c га qср, л/c га
1 2 3 4
1 40,32 0,7257 29,260224
2 10,92 0,7257 7,924644
3 12,60 0,7257 9,14382
4 13,44 0,7257 9,753408
5 12,60 0,7257 9,14382
6 10,92 0,7257 7,924644
7 7,56 0,7257 5,486292
8 4,68 0,7257 3,396276
Продолжение таблицы 3.
№ квар-тала F квартала , га q0, л/c га qср, л/c га
9 5,76 0,7257 4,180032
10 4,68 0,7257 3,396276
11 7,56 0,7257 5,486292
12 9,00 0,7257 6,5313
13 5,76 0,7257 4,180032
14 4,68 0,7257 3,396276
15 8,40 0,7257 6,09588
16 10,00 0,7257 7,257
17 6,00 0,7257 4,3542
18 6,40 0,7257 4,64448
19 12,40 0,7257 8,99868
20 4,80 0,7257 3,48336
21 10,00 0,7257 7,257
22 21,60 0,7257 15,67512
23 18,27 0,7257 13,258539
24 21,60 0,7257 15,67512
25 9,00 0,7257 6,5313
26 1,68 0,7257 1,219176
27 7,04 0,7257 5,108928
28 11,52 0,7257 8,360064
29 13,44 0,7257 9,753408
30 15,36 0,7257 11,146752
31 10,00 0,7257 7,257
32 12,00 0,7257 8,7084
Расчётный расход на участке сети, л/с, определяется по формуле:
qрасч = qcp• Кgen.max , (11)
где Кgen.max– общий максимальный коэффициент неравномерности [3];
qcp – средний расход на участке сети, л/с, определяется по формуле:
qcp = qпопутн + qбок + qтранз, (12)
где qпопутн – попутный расход, л/с;
qбок - боковой расход, л/с;
qтранз – транзитный расход, л/с
Общий расчётный расход на участке сети, л/с определяется по формуле:
qобщ = qрасч+qсоср , (13)
где qсоср- сосредоточенный расход от предприятия, л/с определяемый по формуле:
qсоср= (qпр+ qхол+ qгор+ qдуш)/3,6 , (14)
qсоср= (1333,33 + 2,50 + 1,13 + 52,5)/3,6= 385,96 л/с.
Расчёты по определению расходов на расчётных участках сети сводятся в таблицу 4.
Таблица 4 – Расчетные расходы по участкам сети.
Номер участка № квар-тала Попутный расход, qпопутн , л/с Боковой расход, qбок, л/c Транзит-ный расход, qтранз, л/с Суммар-ный средний расход, qср, л/с Kgen. max Расчет-ный расход, qрасч, л/с Сосре-дото-ченный расход, qсоср, л/с Общий расчет-ный расход, qобщ, л/с
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1-2 6 7,9246 - - 7,9246 2,34 18,54 - 18,54
2-3 5 9,1438 - 7,9246 17,0684 1,96 33,45 - 33,45
3-4 - - - 17,0684 17,0684 1,96 33,45 - 33,45
4-5 - - 6,7926 17,0684 23,861 1,88 44,86 - 44,86
5-6 18 4,6445 6,9987 23,861 35,5042 1,81 64,26 - 64,26
6-7 17 4,3542 8,36 35,5042 48,2184 1,73 83,42 - 83,42
7-8 - - 30,2181 48,2184 78,4365 1,64 128,63 - 128,63
8-9 26 1,2192 15,6751 78,4365 95,3308 1,61 153,48 - 153,48
Продолжение таблицы 4
Номер участка № квар-тала Попут-ный расход, qпопутн , л/с Боковой расход, qбок, л/c Транзит-ный расход, qтранз, л/с Суммар-ный средний расход, qср, л/с Kgen. max Расчет-ный расход, qрасч, л/с Сосре-дото-ченный расход, qсоср, л/с Общий расчет-ный расход, qобщ, л/с
9-10 - - - 95,3308 95,3308 1,61 153,48 - 153,48
10-11 31 7,257 72,3378 95,3308 174,9256 1,58 274,38 - 274,38
11-12 - - - 174,9256 174,9256 1,58 274,38 - 274,38
12-13 - - 27,5766 174,9256 202,5022 1,57 317,93 - 317,93
13-14 20 3,4834 - 202,9256 205,9856 1,57 323,4 - 323,4
14-15 - - - 205,9856 205,9856 1,57 323,4 - 323,4
15-ГКНС - - 46,3287 205,9856 252,3143 1,56 393,61 385,96 779,57
3.2 Определение начальной глубины заложения
Начальная глубина заложения канализационного коллектора в начальной точке 1, м определяется по формуле:
Н1 = (Нпр - 0,3) + Z1 – Zкв + iс (L+ l) + Δ, (15)
где Нпр - глубина промерзания грунта, Нпр = 1,5м [1];
Zкв - отметка поверхности земли у наиболее удалённого колодца внутриквартальной сети, Zкв= 57 м (см. генплан);
Z1- отметка поверхности земли у смотрового колодца на улице в точке 1, Z1 = 56,5 м (см. генплан);
ic- уклон внутриквартальной сети, ic = 0,007 [3];
L- длина внутриквартальной сети, L = 200 м (см. генплан);
l- длина соединительной ветки, l = 6м (см. генплан);
Δ- перепад между лотками внутриквартальной сети и уличного коллектора, м; Δ = 0,1 м
Н1 = (1,5 - 0,3) - 56,5 + 57 +0,007• (200 + 6) + 0,1= 2,24 м
2,24 > 0,9 – условие выполняется [3].
3.3 Гидравлический расчёт сети
Гидравлический расчет выполнен для керамических и железобетонных труб с учетом движения сточной воды по подземной сети с минимальной незаиливающей скоростью и максимальным наполнением сети. Водоотводящей сети приданы по возможности наименьшие допустимые уклоны с целью получения наименьших глубин заложения водоотводящей сети. Гидравлический расчет выполнен по таблицам [6]. Начальная глубина заложения боковых присоединений принята равной начальной глубине заложения сети в расчетной точке первого смотрового колодца канализационной сети.
Результаты гидравлического расчета сведены в таблицу 5
3.4. Устройство водоотводящей сети.
Водоотводящая сеть при d ≤ 600 мм запроектирована из безнапорных керамических труб по ГОСТ 286-82 и железобетонных труб по ГОСТ 6482-88 при d > 600.
В местах изменения направления сети, присоединения одной или не-скольких линий, изменения уклонов и диаметров трубопроводов, а также на прямолинейных участках сети на расстояниях в зависимости от диаметров труб: 250 – 450 мм через 50 м, 500-550 мм через 75 м, 700-1000 мм через 100 м - предусмотрены смотровые колодцы.
Трубопроводы разных диаметров в колодцах соединены по шелыгам труб. Наименьшая глубина заложения водоотводящей сети принята для труб диаметром до 500мм – (Нпром – 0,3) м; для труб большего диаметра – (Нпром – 0,5) м; но не менее 0,7 м от поверхности земли до шелыги трубы.
Водоотводящая сеть устроена таким образом, чтобы скорость движения сточной воды по трубопроводам возрастала по течению, скорость в боковых присоединениях была меньше, чем в основном коллекторе. Угол между присоединяемой трубой и отводящей трубой – не менее 900 . В колодцах трубы соединяются с помощью открытых лотков, выполненных по плавным кривым.
4 Насосная станция по перекачке сточных вод
4.1 Определение диаметров всасывающих и напорных трубопроводов
Диаметр всасывающего трубопровода определяется в зависимости от расхода, пропускаемого через него, л/с по формуле:
, (16)
где Qн.с – максимальный приток сточных вод к насосной станции, Qн.с = 3590,46 м³/ч;
n – число рабочих насосов, n=2 [3]
л/с
По рекомендуемой скорости течения сточной воды во всасывающих линиях V = 0,7 - 1,5 м/с [8] и по расходу Qв.с согласно [9] диаметр всасывающего трубопровода составит dв.с = 900 мм, V = 1,5 м/с.
Расход воды, пропускаемый через напорный трубопровод, Qн, л/с определяется по формуле:
Qн = , (17)
где 2 – число напорных линий
Qн = = 498,68 л/с
По рекомендуемой скорости течения сточной воды в напорном коллекторе V = 1,2 - 2 м/с [8] и по расходу Qн согласно [9] диаметр напорного коллектора составит dн = 700 мм, V = 1,2 м/с.
4.2 Подбор насосов
Подача насосов определяется по максимальному притоку сточных вод к канализационной насосной станции = 3590,46 м3/ч.
Требуемый напор насосов составит, м :
, (18)
где Zос - отметка уровня воды в приемной камере ОС, Zос = 52,20 м;
Zрез - отметка уровня воды в приемном резервуаре НС, принимается один метр ниже лотка коллектора, подводящего сточные воды к приемному резервуару КНС, Zрез = 44,305 м;
- потеря напора в коммуникациях насосной станции, = 3 м [8];
- потери напора в напорных коллекторах, м, определяются по формуле:
=1,2il , (19)
где i – единичное сопротивление, соответствующее диаметру напорного коллектора i=0,0026 (см. пункт 4.1 ) [9];
l – длина напорных коллекторов, l = 600 м (см. генплан);
=1,2 ∙ 0,0026 ∙ 600 = 1,872 м;
hзн – запас напора, hзн = 1 м [8];
Н = 52,20 – 44,305 + 3 + 1,872 +1 = 13,767 м
По подаче = 1795,23 л/с и требуемому напору Н = 13,767 м согласно [6] принимаются насосы марки СДВ 2700/26,5б, где СДВ тип насоса и означает, что насос динамический вертикальный для сточных жидкостей; 2700-подачу одного насоса, м³/ч; 26,5-максимальный напор, который насос может создать; б - обточка рабочего колеса с нижней части поля; в количестве 2 рабочих, 2 резервных [3].
4.3 Определение емкости приемного резервуара.
Минимальная регулирующая вместимость приемного резервуара, м3 составит:
, (20)
где Qмин – минимальный приток сточных вод к насосной станции, Qмин = 1667,34 м3/ч (см. таблицу 2);
n – число включений, n = 3 [8];
м3
В соответствии [3] объем приемного резервуара, м3 составит:
, (21)
м3
За расчетный объем резервуара принимается Wрасч = 297,73 м3.
5 Очистные сооружения
5.1 Выбор состава очистных сооружений и краткое описание схемы очистки стоков и обработки осадков
Состав очистных сооружений выбирается с учетом необходимой степени очистки сточных вод, расчетного расхода поступающих сточных вод, других местных условий (климатические условия, характер грунтов и др.) [3], [7].
В соответствии с [3], [10], [7] в зависимости от производительности очистных сооружений Qос = 59960 м3/сут, принята схема, содержащая сооружения для механической и биологической очистки, сооружения для обеззараживания сточных вод, а также сооружения по обработке осадка, включающие в себя:
- для механической очистки стоков: решетки, горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды, первичные горизонтальные отстойники;
- для биологической очистки стоков: аэротенки, вторичные отстойники;
- для обеззараживания очищенных сточных вод: хлораторную установку для приготовления раствора хлорной воды, смесители, контактные резервуары;
- сооружения по обработке осадка: метантенки, иловые площадки.
При механической очистке из сточной воды удаляются загрязнения, находящиеся в ней в нерастворенном и частично коллоидном состоянии. Крупные отбросы: тряпки, бумага, остатки овощей и фруктов и различные производственные отходы задерживаются решетками. Отбросы, задержанные на решетках, направляются в дробилки, где происходит их дробление. Дробленые отбросы сбрасываются в сточную воду, в канал перед решетками.
Основная масса загрязнений минерального происхождения (песок) осаждается в горизонтальных песколовках с прямолинейным движением воды. Песок из песколовок направляется в виде пульпы на песковые площадки, где он обезвоживается и периодически удаляется. Профильтровавшаяся вода собирается и перекачивается в канал перед песколовками.
Основная масса загрязнений органического происхождения находится во взвешенном и частично коллоидном состоянии, выделяется из сточной жидкости в первичных отстойниках с горизонтальным движением воды, где обеспечивается необходимый эффект осветления сточной жидкости. Всплывающие на поверхность вещества (жиры, масла) с помощью скребковых механизмов отделяют от сточной жидкости и подают в колодцы. Содержимое жиросорбных колодцев с помощью насосов опорожняется на переработку в метантенки.
Биоочистка сточных вод осуществляется в аэротенках, за счет жизнедеятельности микроорганизмов, использующих растворенные в сточных водах вещества в качестве питательной среды. С этой целью сточные воды смешивают с активным илом при помощи воздуха.
Разделение иловой смеси после аэротенков осуществляется во вторич-ных горизонтальных отстойниках. Часть ила после вторичных отстойников используется в аэротенках, а избыточный ил перекачивается в метантенки.
Сточные воды после вторичных отстойников поступают в смеситель типа «лоток Паршаля», где осуществляется их смешение с холодной водой. После смешения очищенная сточная вода поступает в контактные резервуары, обеспечивающие заданную продолжительность контакта хлора с водой. Контактные резервуары проектируются в виде первичных горизонтальных отстойников без скребков [3].
Очищенная и обеззараженная сточная вода сбрасывается в реку по рассеивающему русловому выпуску.
Сброженная смесь осадка и ила после метантенков с термофильным ре-жимом подвергается естественному обезвоживанию (сушке) на иловых пло-щадках.
Движение сточной воды по очистным сооружениям осуществляется са-мотеком. Потери напора в коммуникациях и сооружениях очистной станции приняты согласно [10].
Определение отметок уровней воды в сооружениях очистной станции:
Z1 = Zзем + = 49,00 + 0,5 = 49,50 м;
Z2 = Z1 + = 49,50 + 0,2 = 49,70м;
Z3 = Z2 + + = 49,70 + 0,2 + 0,1 = 50,00м;
Z4 = Z3 + = 50,00 + 0,2 = 50,20м;
Z5 = Z4 + = 50,20 + 0,2 = 50,40м;
Z6 = Z5 + = 50,40 + 0,5 = 50,90м;
Z7 = Z6 + = 50,90 + 0,2 = 51,10м;
Z8 = Z7 + = 51,10 + 0,1 = 51,20м;
Z9 = Z8 + = 51,20 + 0,2 = 51,40м;
Z10 = Z9 + = 51,40 + 0,2 = 51,60м;
Z11 = Z10 + = 51,60 + 0,2 = 51,80м;
Z12 = Z11 + = 51,80 + 0,2 = 52,00м;
Zос = Z12 + = 52,00 + 0,2 = 52,20м.
Высотная схема движения сточной воды по очистным сооружениям приведена на рисунке 3.
5.2 Расчет сооружений.
5.2.1 Расчет сооружений механической очистки
Расчет решеток.
Решетки предназначены для задержания крупных веществ органического и минерального происхождения. Схема решетки приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Схема решетки
Количество прозоров решетки определяется по формуле:
, (22)
где qмакс - максимальный расход сточных вод, qмакс = 0,694 л /с (см. таблицу 1);
k3 –коэффициент, учитывающий стеснение прозоров решетки, k3 =1,05 [3];
b - ширина прозоров, b = 0,016 м [3];
h1- глубина воды перед решетками, h1 =1,2 м [3];
Vр – средняя скорость в прозорах решетки, Vр = 0,9 м/с [3]
Общая ширина решеток, м, определяется по формуле:
Bр = S ∙ (n1) + b n, (23)
где S – толщина стержней решетки, S=0,006м [3];
Bр = 0,006 ∙ (42-1) + 0,016 42 = 0,918 м
Принимается число решеток N и определяется ширина одной решетки, м
B1 = , (24)
B1 = 0,918 / 2 = 0,495 м
Объем улавливаемых загрязнений на решетках составит, м3/сут:
Vсут = (25)
где N – число жителей, N = 115646 чел (см. пункт 1.1);
Pр – количество загрязнений, снимаемых с решеток, имеющих ширину прозоров b=0,016 м, Pр = 8л/год на одного человека [3]
Vсут = м3/сут
Масса загрязнений составит, т/сут
M = Vсут , (26)
где - плотность загрязнений, = 0,750 т/м3 [12];
M = 2,53 0,750 = 1,9 т/сут
При количестве загрязняемых отбросов более 0,1 м3/сут принимается механическая очистка решеток [3].
В соответствии с выполненными расчетами подбирается типовая решетка:
тип решетки РМУ – 1;
размеры канала перед решетками 600 800 мм;
число прозоров n' 21;
угол наклона решетки к горизонту = 80°;
число резервных 1 [3].
Проверка скорости движения сточных вод в прозорах решетки, м/с, выполняется по формуле:
, (27)
м/с
- условие выполняется [3].
Расчет горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды.
К проектированию принимаются горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды, т.к. QОС > 10000 м3/сут.
Площадь живого сечения песколовки, м2,определяется по формуле:
W = , (28)
где V - скорость движения воды в песколовке, V = 0,3 м/с [3];
n - число отделений, n = 2 [3];
W = м2
Схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды приведена на рисунке 5.
1 – рабочая часть; 2 – осадочная часть
Рисунок 5 - Схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды.
Ширина песколовки, м, определяется по формуле:
B = , (29)
где h1 - глубина проточной части песколовки, h1 = 0,5 м [3];
B = м
Длина песколовки, м, определяется по формуле:
L = , (30)
где Uo - гидравлическая крупность песка расчетного диаметра , при d = 0,2 мм Uo = 18,7 мм/c [3];
k - коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовки, при Uo = 18,7 мм/с k = 1,7 [3]
L = м
Объем задерживаемого песка в сутки, м3/сут, определяется по формуле:
Vn = , (31)
где Рп - норма осаждения песка, Рп=0,02 л/сут на одного человека [3];
Vn = м3/сут
Определяем площадь песковой площадки, м3/сут по формуле:
, (32)
где Нn - нагрузка на площадку, Нn=3 м3/м3 [3];
м2.
Расчет первичных отстойников.
К проектированию приняты горизонтальные отстойники, так как расход очистной станции Qсут более 15000м3/сут.
Схема горизонтального отстойника приведена на рисунке 6.
1 - подводящий лоток; 2 - распределительный лоток; 3 - полупогружные доски; 4 - сборный лоток; 5 - отводной лоток; 6 - лоток для сбора и удаления плавающих веществ; 7 - трубопровод для удаления осадка.
Рисунок 6 – Схема горизонтального отстойника.
Ширина одного отделения отстойника, м, определяется по формуле:
В = (qмакс ∙ 1000)/(n ∙ H1 ∙ V) (32)
где n - число отделений, n = 6 [10];
H1 - рабочая глубина отстойника, Н1 = 2,5 м [3];
V - поступательная скорость рабочего потока, V = 5,2 м/с [3]
В = (0,694 ∙ 1000)/(6 ∙ 2,5 ∙ 5,2) = 8,9 м
Принимается ширина отделения Вотд = 9 м.
Скорость движения вод в отстойнике, мм/с, определяется по формуле:
Vот= , (33)
Vот = (0,694 ∙ 1000)/(6 ∙ 9 ∙2,5) = 5,14мм/с.
Гидравлическая крупность U (мм/с), задерживаемых взвешенных частиц определяется по формуле:
U= , (34)
где k – коэффициент использования объема проточной части отстойника, k = 0.5 [3];
t1 - продолжительность отстаивания воды в цилиндре с высотой столба воды h1=0,5м, определяется по таблице 2.2 [12] в зависимости от заданного эффекта осветления Э = 60% и концентрации взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку в первичные отстойники, t1= 1051.5 с;
n - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе отстаивания, определяется по рисунку 2.8 [12], n=0.31;
U= = 1.53 мм/с
Длина отстойника, м, определяется по формуле:
(35)
где W – вертикальная турбулентная составляющая, мм/с, которая определяется по формуле:
W = 0,05 Vот, (36)
W = 0.05 ∙ 5.14 = 0,5,
L = 5,2 ∙2,5 / 0,515 = 25,24м.
Принимается длина отделения L = 30м.
Общая высота отстойника на выходе, м, определяется по формуле:
H = H1 +H2 + H3, (37)
где H2 – высота нейтрального слоя, H2 = 0,3м [3];
H3 – высота борта отстойника над кромкой водосливной стенки, H3 = 0,5м [3]
H = 2,5 + 0,3 + 0,5 = 3,3м.
На основании выполненных расчетов подбирается № типового проекта 902 - 2 - 241, длина 30м и ширина отстойника 9м (согласно таблице 12,5 [10]).
5.2.2 Расчет сооружений биологической очистки
Расчет аэротенка-вытеснителя с регенерацией активного ила.
БПКполн в сточной воде поступающей в аэротенки определяется с учетом её снижения в первичных отстойниках по формуле:
Len = 0,6 ∙ Lсм, (38)
где Lсм – БПКполн в сточной воде, поступающей на очистные сооружения, Lсм = 340 мг/л (см. задание);
Len = 0.6 ∙ 340 = 204 мг/л
Так как полученное значение Len больше 150мг/л и менее 300мг/л, к проектированию принимаем аэротенки – вытеснители с регенерацией активного ила [3].
Степень рециркуляции определяется по формуле:
, (39)
где ai - доза ила в аэротенки, ai= 3мг/л [10];
Ji - иловый индекс, Ji = 80 см³/г [3] - в первом приближении;
БПКполн сточной воды, поступающей в начало аэротенка с учётом разбавления циркуляционным илом, определяется по формуле:
, (40)
где Lex – БПК сточных вод на выходе из аэротенка, Lex = 17 мг/л (см. задание);
Период пребывания сточных вод в аэротенки рассчитывается по формуле:
(41)
ч
Доза ила в регенераторе, г/л, определяется по формуле:
, (42)
г/л.
Удельная скорость окисления, мгБПК/(гч), определяется по формуле:
, (43)
где ρmax - максимальная скорость окисления, ρmax= 85 мг/(гч) [3];
С0 - концентрация растворённого кислорода, С0=2 мг/л [3];
KI - константа, характеризующая свойства органических примесей, KI=33 мгБПК/л [3];
K0 - константа влияния кислорода, K0 = 0,625 мгО2/л [3];
φ - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, φ=0,07 л/г [3];
мгБПК/(гч)
Продолжительность окисления загрязнений, ч, определяется по формуле:
, (44)
где S - зольность ила, S = 0,3 [3]
ч
Продолжительность регенерации ила, ч, определяется по формуле:
, (45)
ч
Продолжительность пребывания в системе аэротенк - регенератор, ч определяется по формуле:
, (46)
ч
Объём аэротенка, м³, определяется по формуле:
, (47)
где Qср.сут. - расход сточных вод, м³/сут (см. тадлица 2);
м³
Объём регенератора, м³, определяется по формуле:
, (48)
м³
Для уточнения илового индекса, г/л, определяется средняя доля ила в системе аэротенк-регенератор по формуле:
, (49)
г/л
Определяем нагрузку на ил, мг/(г∙сут), поформуле:
, (50)
мг/(г∙сут).
По таблице 41 [3] определяем иловый индекс Ji = 74 см³/г.
Так как полученное значение не значительно отличается от Ji = 80, то дальнейших расчетов не требуется.
По типовому проекту №902-2-192 принимаем типовой аэротенк общим объёмом 10062,058 м³, число секций 5, число коридоров 3, с шириной коридора 4,5 м, длиной 48 м, рабочей глубиной 3,2 м и рабочим объёмом каждой секции 2080 м³.
Схема одной секции аэротенка показана на рисунке 7.
Рисунок 7 – Схема одной секции аэротенка.
Расчет вторичных отстойников
Проектируем вторичный горизонтальный отстойник. Схема работы от-стойника см. рис.6.
Определяем гидравлическую нагрузку, м³/м²ч по формуле:
, (51)
где Кss-коэффициент использования объёма зоны отстаивания, Кss=0,4[3];
Нset - рабочая глубина отстойника, Нset = 5 м [3];
Ji - иловый индекс, Ji = 74 см³/г (см. расчет аэротенков);
aimix – доза ила, aimix = 4,7 г/л (см. расчет аэротенков);
at – вынос ила из вторичных отстойников, at = 15 мг/л [3];
м³/м²ч
Площадь одной секции, м² определяется по формуле:
, (52)
где n - число секций отстойника, n =4 [3];
qмакс.час - максимально часовой расход, qмакс.час = 2498,4 м³/ч
м³/ч
Длина горизонтальных отстойников при ширине секции В = 9м составит:
L = F/B, (53)
L = 235,25/ 9 = 26,14м
Подбираем типовой отстойник №902-2-241 длиной 30м, шириной 9м [10]
5.2.3 Расчет сооружений по обработке осадков сточных вод
Расчет илоуплотнителей. К проектированию приняты вертикальные илоуплотнители.
Содержание избыточного активного ила, г/ м³, вычисляется по формуле:
(54)
где Км - коэффициент месячной неравномерности притока ила, Км =
= 1,17 [16];
Р - прирост активного ила для полной биологической очистки, Р =
=160 мг/л [17];
Максимальный приток избыточного активного ила, м³/ч, вычисляется
по формуле:
, (55)
где - расчетный расход сточных вод, = 59960 м³/сут (см.исходные данные);
С - концентрация уплотняемого избыточного активного ила, С =
=20000 г/ м³ [12]
м3/ч
Максимальный расход жидкости, отделяемой при уплотнении ила, м³/ч определяется по формуле:
(56)
где W1 и W2 - влажность соответственно поступающего и уплотненного ила, W1 = 99,2%; W2 = 98% [3];
м3/ч
Полезная площадь илоуплотнителя, м определяется по формуле:
(57)
где V - скорость течения жидкости в илоуплотнителе, V=0,1 мм/с [3];
Площадь поперечного сечения трубы, м определяется по формуле:
(58)
где Vmp - скорость движения жидкости в вертикальной трубе, Vmp =
=0,1 м/с [12];
м2
Общая площадь илоуплотнителя, м , определяется по формуле:
(59)
м2
Диаметр одного илоуплотнителя, м, определяется по формуле:
( 60)
где n-число илоуплотнителей, n=2 [3];
м
Объем иловой части илоуплотнителя, м определяется по формуле:
, ( 61)
где tил - продолжительность пребывания ила в зоне накопления, tил = 10 ч [3];
м3
Согласно [10] принимаем 2 вертикальных илоуплотнителя диаметром 6м.
Расчет метантенков. Схема метантенка приведена на рисунке 8.
1 - газопровод; 2 - газовые колпаки; 3- выпуск газа в атмосферу; 4- блок для монтажа смесителя; 5- устройство для автоматического снижения давления газа; 6- пропеллерный смеситель; 7- загрузка сырого осадка; 8 - напорная труба; 9, 10 - соответственно напорный и всасывающий трубопроводы инжекторного подогревателя; 11- выгрузка сброженного осадка.
Рисунок 8 – Схема метантенка.
Количество сухого вещества осадка, т/сут определяется по формуле:
, (62)
где Ссм - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, мг/л; Ссм = = 245 мг/л;
Э- эффективность задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках, в долях; Э = 0,6 % (см. пункт 5.2.1);
К- коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет круп-ных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализа, К=1,2 [10]
т/сут
Количество активного ила, т/сут определяется по формуле:
, (63)
где а - коэффициент прироста активного ила, а = 0,5 [12];
Len - БПК полное, поступающей в аэротенк сточной воды, Len = 204 мг/л;
at - вынос ила из вторичных отстойников, at =15 мг/л (см. расчет вторичных отстойников)
т/сут
Количество беззольного вещества осадка и активного ила, т/сут опреде-
ляется по формуле:
, (64)
, (65)
Где ВГ, ВГ’- гигроскопическая влажность сырого осадка и активного ила, ВГ = ВГ ’= 5% [12];
Зос, Зил - зольность сухого вещества и ила Зос=30 %; Зил=25% [12]
т/сут
т/сут
Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м3/сут определяется по формуле:
, (66)
, (67)
где Wос и Wил- влажность сырого осадка и активного ила Wос=95%, Wил=97,5%;
, - плотности осадка и ила, = =1 т/м3 [12]
м3/сут
м3/сут
Расход осадков по сухому веществу, т/сут определяется по формуле:
Мсух = Осух+Исух , (68)
Мсух = 10,58 + 9,92 = 20,5 т/сут
Расход осадков по беззольному веществу, т/сут определяется по формуле:
Мбез = Обез+Ибез , (69)
Мбез = 7,04 + 7,07 = 14,11 т/сут
Расход осадков по объему смеси, м3/сут определяется по формуле:
Мобщ = Vос + Vил, (70)
Мобщ = 211,6 + 396,8 = 608,4 м3/сут
Средняя влажность смеси и зольность, % определяется по формуле:
Всм=100∙(1-Мсух/Мобщ), (71)
Всм=100∙(1 - 20,5/608,4) = 96,7%
, (72)
Объем метантенка, м3 определяется по формуле:
V = Мобщ∙100/Д , (73)
где Д- суточная доза загрузки осадка,%, Д = 9%
V=608,4∙100/9 = 3202,1 м3
По типовому проекту № 902-2-229 принимаем 2 типовых метантенка d =17,5 м, полезным объемом одного резервуара 2500 м³[12].
Фактическая доза загрузки понизится, %, определяем ее по формуле:
(74)
где Vфакт -объем метантенка, фактический, Vфакт = 5000 м³
Д' =
Определяем выход газа, м³/кг по формуле:
, (75)
где а- предел сбраживания осадка, % определяется по формуле:
(76)
где а0 и аи -пределы распада осадка и ила, а0 = 53% [3], аи = 44% [3];
;
-коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания [3], Kp = 0,528;
Суммарный выход газа, м³/сут, определяется по формуле:
Г = Y' М без 1000, (77)
Г = 0,46 14,11 1000 = 6490,6 м³/сут
Объем газгольдеров, м³, определяется пол формуле:
Vг = (78)
где t - время выхода газа, t=3ч [3];
По типовому проекту 7-07-02/66 принимаем3 типовых газгольдера объемом 300 м³ каждый [3].
Расчет иловых площадок.
Принимаем иловые площадки на естественном основании, без дренажа, так как глубина заложения грунтовых вод больше 1,5 м и допускается фильтрация воды в грунт [3].
Площадь иловых площадок, га определяется по формуле:
, (79)
где qгод – годовая загрузка на иловые площадки, qгод = 0,8 м³/ м2 [3];
K5 – климатический коэффициент, K5 = 0,85 [3];
Площадь, требуемая на намораживание, га, определяется по формуле:
(80)
где tнам - период намораживания, tнам = 100 сут [3];
β – коэффициент зимней фильтрации, β = 0,45 [12];
hнам – высота слоя намораживания, hнам = 1 м [3];
hз.ос. – высота слоя зимних осадков, hз.ос = 0,6 м [1];
p – плотность льда, p = 0,9 т/м3, [12]
Общая площадь площадок, га, определяется по формуле:
(81)
где К – коэффициент, учитывающий площадь валиков, К= 1,2 [3];
Fрасч – расчетная площадь иловых площадок, принимается наибольшее из вычисленных значений F и Fнам , Fрасч = 32,66 га;
K1 – коэффициент, K1= 1 [3]
Число карт, определяется по формуле:
(82)
где Fк - площадь одной карты, Fк=2 га [3];
5.3 Обеззараживание очищенных сточных вод
Расчет хлораторной.
Хлор является радикальным средством против болезнетворных бактерий, далее способствует удалению альги и подобных ей организмов, защите вкуса и запаха, выделению минеральных материалов, т.е являются средством обработки сточной воды.
Принимаем дозу хлора для обеззараживания сточной воды Дхл = 3 мг / л, так как осуществляется полная биологическая очистка [3].
Расход хлора за 1 час составит:
(83)
Хранение хлора осуществляется в газообразном состоянии в баллонах, так как это наиболее просто и безопасно.
В данном курсовом проекте принимаются дозаторы хлоргаза серии ” Адванс ” в количестве 2 рабочих, которые монтируются на баллон. Возможная производительность такого хлоратора 4кг / ч.
Согласно [13] подбираем хлоратор типа N 270, с установкой на бочку, ротаметр 76 мм.
При количестве рабочих хлораторов равным 2 принимается 1 резервный [2].
Принцип хлорирования: рабочая вода с большой скоростью проходит через эжектор и образует вакуум, который открывает мембранный затвор с пружиной обратного действия в эжекторе. В открытом положении затвора вакуум доходит до установленного на баллоне вакуумного регулятора. Вакуум открывает предохранительный клапан впуска хлора, вследствие чего начинается поступление хлора из баллона через вакуумный регулятор в эжектор. Хлор поступает в вакуумный регулятор через фильтр, где очищается от всех посторонних веществ. Газ проходит через расходомер и через регулирующий клапан к эжектору через вакуумный трубопровод. Газ полностью смешивается с водой, переходит в раствор и затем, через выходное отверстие эжектора – в виде раствора – проходит дальше до места использования.
Хлорная вода для дезинфекции сточной воды подается в смеситель. Принимаем смеситель типа ”лоток Паршаля ” с горловиной шириной 1000 мм [10]. Схема смесителя типа ”лоток Паршаля ” показана на рисунке 9 , а размеры смесителя приведены в таблице 6.
1 – подводящий лоток; 2 – переход; 3 – трубопровод хлорной воды; 4 – подводящий раструб; 5 – горловина; 6 – отводящий раструб; 7 – отводящий лоток; 8 – створ полного смешения.
Рисунок 9 – Схема смесителя типа «лоток Паршаля»
Таблица 6 – Размеры смесителя типа ”лоток Паршаля ” (типовой проект)
Пропускная спо-собность,м3/сут A B C D L l′ l b
59960 1,73 0,9 1,3 1,68 6,6 7,4 11 1
Для обеспечения контакта хлора со сточной водой запроектируем контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников.
Объем резервуаров, м3 определяется по формуле:
(84)
где Т– продолжительность контакта хлора со сточной водой, Т = 30 мин [3];
При скорости движения сточных вод в контактных резервуарах, V = =10 мм/с [3] длина резервуара ,м составит:
L = V T, (85)
(86)
Площадь поперечного сечения ,м , определяется по формуле:
(87)
При глубине Н = 2,8 м и ширине каждой секции b = 6 м число секций составит:
(88)
Фактическая продолжительность контакта воды с хлором ,ч, составит:
(89)
5.4 Выпуск очищенных сточных вод в водоём
Для выпуска сточных вод в водоёмы применяют два типа выпусков: бе-реговые и русловые.
Строительная стоимость береговых выпусков ниже стоимости русловых. Однако в створе выпуска достигается незначительное первоначальное смешение потоков, и, следовательно, на практике они могут быть применены только для спуска стоков с концентрацией загрязнений, не влияющих на санитарное состояние водоёма.
Русловые выпуски располагаются на определённом расстоянии от берега. Эти выпуски подразделяются на сосредоточенные, рассеивающие и эжекторные. Русловые выпуски дают лучшее смешение потоков, поэтому для сброса сточных вод в реку проектируется рассеивающий выпуск (см. рисунок 10).
1 – береговой колодец выпуска; 2 – решётка; 3 – береговой трубопровод; 4 – Lб – длина берегового трубопровода; 5 – L – длина трубопровода на выпуске.
Рисунок 10 - Рассеивающий русловой выпуск сточных вод в реку. Общая схема.
6 Мероприятия по рациональному использованию воды и охране водных ресурсов
В проекте для защиты и охраны водоёмов от загрязнения предусмотрены следующие мероприятия:
1) город полностью канализован, все наружные водоотводящие сети и коллекторы рассчитаны на приём максимального количества расхода во избежание затопления территории города стоками;
2) в насосных станциях перекачки стоков предусмотрены необходимые мероприятия по обеспечению бесперебойной откачки непрерывно поступающих стоков (резервные решётки, резервные насосные агрегаты, двойное электроснабжение станции от двух независимых источников);
3) очистные сооружения и главная канализационная насосная станция расположены с соблюдением санитарно-защитной зоны;
4) сточные воды подвергаются полной биологической очистке в аэротенках;
5) перед выпуском в водоём очищенные сточные воды после биологической очистки подвергаются обеззараживанию хлором;
6) смесь осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила сбраживается в метантенках, с термофильным режимом сбраживания;
7) при проектировании технологических процессов предусматривается доведение стоков путём их очистки до такой степени, чтобы после смешения с речной водой их концентрации не превышали предельно допустимых норм;
8) все канализационные колодцы и лотки выполняются из гидротехнического бетона с железнением и тщательной затиркой, во избежание утечек стоков;
9) все трубопроводы и коллекторы, укладываемые в земле, герметизируются путём тщательной заделки стыков;
10) для обеспечения водонепроницаемости главной канализационной насосной станции и защиты от агрессивных сточных вод:
- на внутреннюю бетонную поверхность приёмного резервуара нанесена смесь "Ксайпекс-концентрат”;
- герметизация швов, трубных проходок выполнена с использованием гидроизоляционных шнуров на резино-бентонитовой основе.
Данные материалы являются современными гидроизоляционными материалами, отличаются долговечностью, хорошим сцеплением, при схватке увеличиваются в объёме до 150%, что даёт дополнительную герметизацию.
Для защиты и охраны воздуха от загрязнения предусмотрены следующие мероприятия:
1) в хлораторной запроектированы вакуумные хлораторы, позволяющие в случае разгерметизации хлоратора исключить попадание хлора в окружающую среду;
2) расширение площадей зелёных насаждений;
Для защиты и охраны почвы и подземного потока воды в проекте предусматриваются следующие мероприятия:
1) дренажные воды с песковых площадок собираются дренажной системой и подаются перед песколовками на очистку;
2) на площадке очистных сооружений предусмотрена система питьевого водоснабжения с подключением двумя нитками к городскому водопроводу и система бытовой канализации с подачей стоков в "голову" очистных сооружений на очистку;
Осадки, образующиеся в процессе очистки сточных вод, могут быть обогащены рядом токсичных веществ, а значит, могут быть причиной загрязнения грунтовых вод в зоне расположения полигонов захоронения этих осадков. Настоящим проектом предусматривается следующая схема утилизации отходов:
- отбросы, задерживаемые на решетках, вывозятся на полигоны твёрдых бытовых отходов;
- песок из песковых площадок периодически вывозится и может быть использован, например, в строительстве;
- подсушенный осадок на иловых площадках после проведения полного санитарно-химического анализа в количестве не менее 35% рекомендован к вывозу в качестве удобрений на сельскохозяйственные поля.
7 Экономический раздел
7.1 Разработка технико-экономического обоснования проекта системы водоотведения
В соответствии с [18] для технико-экономического обоснования реко-мендуется определять следующие основные технико-экономические показа-тели:
а) протяжённость канализационных сетей (с разбивкой по диаметрам);
б) число и суммарную производительность насосных станций;
в) пропускную способность очистных сооружений;
г) общую стоимость строительства системы водоотведения и стоимость отдельных составляющих её элементов (канализационные сети, главная канализационная насосная станция, очистные сооружения, выпуск);
д) стоимость строительства, отнесенную к 1 м3 суточной пропускной способности.
Расчётное население города составляет N = 115646 человек (см. п. 1.1).
Расход сточных вод, поступающих от города на очистные сооружения, составляет Qос = 59960 м3/сут (см. п. 2.2).
Расходы сточной воды на объектах проектируемой системы водоотведения представлены в таблице 7.
Таблица 7 - Расходы сточной воды на объектах системы водоотведения
Наименование объекта Расчетный расход сточной воды Примечание
размер - ность Qрасч
Водоотводящая сеть безнапорная (участок 15 - ГКНС) л/с 779,57
Продолжение таблицы 7
Наименование объекта Расчетный расход сточной воды Примечание
размер - ность Qрасч
Напорная водоотводящая сеть м³/ч 1795,23
Районная КНС-1 м³/сут 11113,63
Главная канализационная насосная станция (ГКНС) м³/ч 3590,46
Очистные сооружения(ОС) м³/сут 59960
Выпуск м³/сут 59960
Общая протяжённость водоотводящей сети (в т.ч. напорных трубопроводов от ГКНС до ОС), ΣL, м, определяется по формуле:
ΣL = l1 ∙ N , (90)
где l1 – норма общей протяжённости водоотводящих сетей в м на 1 человека, при норме жилой площади 9 кв. м на 1 чел, принимаемая в зависимости от этажности зданий.
ΣL = 9 ∙115646=1040814 м
Общая протяжённость внутриквартальной сети, ΣLкв, м, определяется по формуле:
ΣLкв = ΣL – ΣLк, (91)
где ΣLк – общая протяжённость уличных безнапорных коллекторов и напорных коллекторов, определяемая по генплану, ΣLк = 22900 м
ΣLкв = 1040814 – 20265 = 1020549 м
Диаметры внутриквартальной сети приняты 150 мм [3]. Диаметр двух напорных коллекторов на участке ГКНС – ОС определен в п. 4.1 и составляет 700 мм.
Для ориентировочного определения диаметров уличных коллекторов (кроме диктующего направления) используем данные гидравлического расчёта (см. п. 3.3).
Результаты определения диаметров уличных коллекторов (кроме дик-тующего направления) определены по генплану, приведённому на рисунке 1 и сводятся в таблицу 8.
Таблица 8 - Результаты определения диаметров уличных коллекторов (кроме диктующего направления)
№ участка уличной сети Длина участков улич-ных коллекторов, м Диаметр, мм
а - б 310 250
б - в 230 250
г - в 310 250
в - 4 350 250
д - 5 660 300
е - ж 360 250
ж - з 230 250
и - з 360 250
з - в 260 250
т - у 700 350
у - ц 550 350
ф - х 380 300
х - ц 340 300
ц - ч 300 350
ш -щ 560 350
Продолжение таблицы 8
№ участка уличной сети Длина участков улич-ных коллекторов, м Диаметр, мм
щ - ю 400 350
э - ю 330 250
ю - я 130 350
я - 10 560 550
у - 9 325 350
с - 8 560 450
л - м 340 300
м - н 360 300
н - о 310 300
о - р 250 250
п - р 330 300
р - 7 460 40
Содержание
Введение
1 Общий раздел
1.1 Краткая характеристика объекта проектирования
1.2 Выбор схемы и системы водоотведения
1.3 Трассировка сети
2 Расчетные расходы сточных вод
2.1 Определение расчетных расходов от жилой застройки
2.2 Расходы сточных вод от промышленного предприятия
3 Сеть водоотведения
3.1 Определение расходов на расчетных участках водоотводящей сети
3.2 Определение начальной глубины заложения
3.3 Гидравлический расчет сети
3.4 Устройство водоотводящей сети
4 Насосная станция перекачки сточных вод
4.1 Определение диаметров всасывающих и напорных трубопроводов
4.2 Подбор насосов
4.3 Определение емкости приемного резервуара
5 Очистные сооружения
5.1 Выбор состава очистных сооружений и краткое описание схемы очистки стоков и обработки осадка
5.2 Расчет сооружений
5.2.1 Расчет сооружений механической очистки
5.2.2 Расчет сооружений биологической очистки
5.2.3 Расчет сооружений по обработке осадка
5.3 Обеззараживание очищенных сточных вод
5.4 Выпуск очищенных сточных вод в водоём
6 Мероприятия по рациональному использованию воды и охране водных ресурсов
7 Экономический раздел
7.1 Разработка технико-экономического обоснования проекта системы водоотведения
7.2 Вывод
Заключение
Список использованных источников
Введение
Во все времена поселения людей и размещение промышленных объектов реализовывались в непосредственной близости от пресных водоёмов, используемых для питьевых, гигиенических, сельскохозяйственных и производственных целей. В процессе использования воды человеком она изменяла, свои природные свойства и в ряде случаев становилась опасной в санитарном отношении. Впоследствии с развитием инженерного оборудования городов и промышленных объектов возникла необходимость в устройстве организованных способов отведения загрязнённых отработавших потоков воды по специальным гидротехническим сооружениям.
В настоящее время значение пресной воды как природного сырья постоянно возрастает. При использовании в быту и промышленности вода загрязняется веществами минерального и органического происхождения. Такую воду принято называть сточной водой.
В зависимости от происхождения сточных вод они могут содержать токсичные вещества и возбудителей различных инфекционных заболеваний. Сточная вода - является отбросом бытовой или производственной деятельности человека и как отброс не может иметь качественных характеристик: её состав и свойства всегда будут такими, какие должны сложиться в процессе использования воды. Очистка сточной жидкости даже по передовым технологиям не может быть стандартизированным понятием из-за непрерывного совершенствования технологий. Кроме того, оценка совершенства технологий очистки воды субъективно и зависит от квалификации разработчиков и экспертов систем водоохраны. Наконец установлением каких-то показателей и свойств очищенной сточной жидкости вне связи с качеством воды водного объекта не может дать уверенности в обеспечении его санитарно-экологического благополучия: в одних случаях очистка сточной жидкости по передовой технологии может оказаться излишней, в других- совершенно недостаточной. В настоящее время научно-технические достижения в технологии воды позволяют воду любой степени загрязнённости превратить в воду любой степени чистоты вплоть до абсолютной вопрос лишь в стоимости такой очистки, и там где глубокая очистка действительно необходима, её применяют, несмотря на большие затраты.
Водохозяйственные системы городов и промышленных предприятий оснащены современными комплексами самотечных и напорных трубопроводов и других специальных сооружений, реализующих отведение, очистку, обезвреживание и использование воды и образующихся осадков. Такие комплексы называются водоотводящей системой. Водоотводящие системы обеспечивают также отведение и очистку дождевых и талых вод. Строительство водоотводящих систем обусловливалось необходимостью обеспечения нормальных жилищно-бытовых условий населения городов и населённых мест и поддержания хорошего состояния окружающей природной среды.
Особое значение имеет развитие современной системы водоотведения бытовых и производственных сточных вод, обеспечивающих высокую сте-пень защиты окружающей среды от загрязнений. Наиболее существенные результаты получены при разработке новых технологических решений в вопросах эффективного использования воды систем водоотведения и очистки производственных сточных вод.
Предпосылками для успешного решения этих задач при строительстве водоотводящих систем являются разработки, выполняемые высококвалифи-цированными специалистами, использующими новейшие достижения науки и техники в области строительства и реконструкции водоотводящих сетей и очистных сооружений.
1 Общий раздел
1.1 Краткая характеристика объекта проектирования
Объектом проектирования водоотводящих сетей является город, расположенный в Вологодской области. Город имеет степень благоустройства – местные водонагреватели. Расчетное количество жителей, человек, для данного населенного пункта составит:
N=Р•F, (1)
где F -общая площадь жилой застройки, F=350,44 га (см. генплан);
Р - плотность населения, Р=330 чел/га (см. задание);
N = 350,44 • 330 = 115646 чел
В городе имеется промышленное предприятие, расположенное в черте города, работающее в 3 смены. На предприятие имеются горячие и холодные цеха. Характер загрязнений производственных сточных вод удовлетворяет условиям выпуска их в городскую водоотводящую сеть.
Расход производственных сточных вод без учёта бытовых сточных вод от предприятия составит Qпр = 32000 м3/сут.
Содержание взвешенных веществ в них Спр = 285 мг/л, БПК производственных сточных вод Lпр = 245 мг/л.
С востока на запад протекает река, которая относится к водоему рыбо-хозяйственного назначения второй категории.
Для данной местности характерен умеренно - континентальный кли-мат. Глубина промерзания грунта 1,5 м, высота слоя зимних осадков 60 см. Холодная зима и тёплое лето. Средняя температура в январе −14 °C , в июле +18 °C [1].
1.2 Выбор схемы и системы водоотведения.
Объект канализования расположен на местности с хорошо выраженным уклоном к реке. Смесь бытовых и производственных сточных вод подлежит очистке на городских очистных сооружениях. Поэтому принимается пересеченная схема начертания водоотводящей сети, предусматривающая прокладку главного коллектора по пониженной части территории объекта проектирования вдоль берега реки. Коллекторы бассейнов водоотведения прокладываются перпендикулярно водоему и перехватываются главным коллектором, подающим все сточные воды на очистные сооружения.
Проектируется неполная раздельная система водоотведения, преду-сматривающая укладку одной подземной сети труб для отведения смеси бытовых и производственных сточных вод за пределы города и устройство открытой дождевой сети состоящей из уличных лотков, кюветов и каналов.
При дальнейшем благоустройстве города во вторую очередь строи-тельства рекомендуется устройство подземной сети труб для отведения дождевых и талых вод.
1.3 Трассировка сети
Трассировка наружных водоотводящих сетей осуществляется с учетом принятой системы водоотведения. Границы бассейнов водоотведения уста-навливаются из условия возможно большего охвата территории самотечной сетью. Трассировка уличных коллекторов выполнена по пониженной грани кварталов, параллельно красной линии кварталов застройки зданиями. Уличные коллекторы по наикратчайшим расстояниям направляются в бассейновые коллектора, которые объединяются в главный коллектор, отводящий сточные воды за пределы города. Главный коллектор расположен по пониженным местам вдоль берега реки. Для подачи сточной воды на очистные сооружения, где обеспечивается их самотечный пропуск, предусмотрена канализационная насосная станция и два напорных трубопровода. Площадка очистных сооружений и выпуск сточных вод расположены за чертой населенного пункта вниз по течению реки, с учетом санитарно-защитной зоны.
При трассировке сети учтены перспективы развития и расширения сис-темы водоотведения в связи со строительством новых жилых кварталов и промышленных предприятий.
Трассировка сети водоотведения показана на рисунке 1.
2 Расчетные расходы сточных вод
2.1 Определение расчётных расходов стоков от жилой застройки
Максимальный суточный расход, м3/сут, определяется по формуле:
Qсут.макс=Ксут. макс • (qн • N/1000), (2)
где Ксут. макс – коэффициент максимальной суточной неравномерности, Ксут. макс =1,2 [2];
qн - норма водоотведения, л/(сут•чел), qн=190 л/(сут•чел) [2];
N- число жителей, чел, N=115646 чел
Qсут. макс = 1,2 • (190 • 115646/1000) = 26367,3 м3/сут
Расчётный суточный расход, м3/сут, определяется по формуле:
Qрасч сут = К • Qсут макс , (3)
где К- коэффициент, учитывающий количество сточных вод от предприятий местной промышленности и на неучтённые расходы, К=1,05 [3];
Qрасч сут = 1,05 • 26367,3 = 27685,6 м3/сут,
Коэффициент общей неравномерности определяется по формуле:
Кобщ = Ксут макс • Кчас макс, (4)
где Кчас макс - коэффициент часовой максимальной неравномерности который определяется по формуле:
Кчас макс = αмакс • βмакс, (5)
где αмакс - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий,
режим работы предприятия и другие местные условия, αмакс = 1,4 [2];
βмакс- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте; βмакс=1,094 [2];
Кчас макс= 1,4•1,094=1,53;
Кобщ= 1,2•1,53=1,83
В зависимости от kобщ распределяются расходы сточных вод по часам суток. Результаты вычислений сводятся в таблицу 2. График отведения сточных вод по часам суток показан на рисунке 2.
2.2 Расходы сточных вод от промышленного предприятия.
Расход бытовых сточных вод за каждую смену определяется отдельно для холодных и горячих цехов, м3/см, по формуле:
, (6)
где qх,г- норма водоотведения на одного работающего, для холодных цехов qх = 25 л; для горячих цехов qг = 45 л [4];
Nсм - число работающих в смену в холодных или горячих цехах;
Расход сточных вод от душевых после каждой смены, м3/ч, определяется по формуле:
(7)
где qд - норма расхода на одну душевую сетку, qд = 500 л/ч [4];
nд- число душевых сеток, определяемое для каждой смены отдельно по формуле:
, (8)
где Ngсм - число людей пользующихся душем в каждой смене (см. зада-ние);
N1g - число людей приходящихся на одну душевую сетку, N1g = 3 чел (см. задание).
Все расчёты по определению расходов сточных вод от предприятия сводим в таблицу 1.
Таблица 1 – Расчетные расходы от предприятия
Номер смены Произв. сточные воды Бытовые сточные воды Суммарн. расход, м/сут
холодные цеха горячие цеха душевые
число работ-х расход, м/сут число работ-х расход, м/сут польз. душем число сеток расход, м/сут
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 10666,6 720 18 180 8,1 540 180 67,5 10760,3
2 10666,6 800 20 200 9 600 200 75 10770,7
3 10666,6 700 17,5 140 6,3 420 140 52,5 10743
Итого, м/сут 32000 2220 55,5 520 23,4 1560 520 195 32274
Таблица 2 – Сводная ведомость расходов сточных вод
Часы Бытовые сточные во-ды Предприятие Всего, м3/ч
Тех. нужды Хол. цех Гор. цех душевые расходы, м3/смену
% расход, м3/ч % расход, м3/ч % расход, м3/ч
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0-1 1,2 332,23 1333,33 12,50 2,25 12,50 1,01 75,00 1743,82
1-2 1,2 332,23 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 1667,34
2-3 1,2 332,23 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 1667,34
3-4 1,2 332,23 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 1667,34
4-5 1,2 332,23 1333,33 18,75 3,38 15,65 1,27 0,00 1670,20
5-6 3,1 858,25 1333,33 37,50 6,75 31,25 2,53 0,00 2200,87
6-7 4,8 1328,91 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 2664,02
7-8 7,4 2048,73 1333,33 6,25 1,13 8,12 0,66 0,00 3383,85
8-9 7,95 2201,01 1333,33 12,50 2,50 12,50 1,13 52,50 3590,46
9-10 7,95 2201,01 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 3536,32
10-11 7,95 2201,01 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 3536,32
11-12 6,3 1744,19 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 3079,51
12-13 3,6 996,68 1333,33 18,75 3,75 15,65 1,41 0,00 2335,17
13-14 3,6 996,68 1333,33 37,50 7,50 31,25 2,81 0,00 2340,33
14-15 3,2 885,94 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 2221,25
15-16 5,6 1550,39 1333,33 6,25 1,25 8,12 0,73 0,00 2885,71
16-17 6,4 1771,88 1333,33 12,50 2,19 12,50 0,79 67,50 3175,69
17-18 6,4 1771,88 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 3106,82
18-19 6,4 1771,88 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 3106,82
19-20 5,25 1453,49 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 2788,43
20-21 3,4 941,31 1333,33 18,75 3,28 15,65 0,99 0,00 2278,91
21-22 2,2 609,08 1333,33 37,50 6,56 31,25 1,97 0,00 1950,95
22-23 1,25 346,07 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 1681,01
23-24 1,25 346,07 1333,33 6,25 1,09 8,12 0,51 0,00 1681,01
Итого, м3/ч 100 27686 32000 300 56 300 23 195 59960
Рисунок 2 – График отведения сточных вод по часам суток.
3 Сеть водоотведения
3.1 Определение расходов сточных вод на расчётных участках сети
Средний секундный расход от каждого квартала, л/с определяется по формуле:
qср = qo•Fi , (9)
где qo- модуль стока, л/с•га, определяется по формуле:
qo=(qн/86400) • Р, (10)
где qн- норма водоотведения, л/сут на 1 человека;
Р- плотность населения, чел/га (см. задание);
Fi- площадь квартала, га (см. генплан)
Расчёты по определению среднесекундных расходов от каждого квартала сводятся в таблицу 3.
Таблица 3 – Средние секундные расходы сточных вод от кварталов жилой застройки.
№ квар-тала F квартала , га q0, л/c га qср, л/c га
1 2 3 4
1 40,32 0,7257 29,260224
2 10,92 0,7257 7,924644
3 12,60 0,7257 9,14382
4 13,44 0,7257 9,753408
5 12,60 0,7257 9,14382
6 10,92 0,7257 7,924644
7 7,56 0,7257 5,486292
8 4,68 0,7257 3,396276
Продолжение таблицы 3.
№ квар-тала F квартала , га q0, л/c га qср, л/c га
9 5,76 0,7257 4,180032
10 4,68 0,7257 3,396276
11 7,56 0,7257 5,486292
12 9,00 0,7257 6,5313
13 5,76 0,7257 4,180032
14 4,68 0,7257 3,396276
15 8,40 0,7257 6,09588
16 10,00 0,7257 7,257
17 6,00 0,7257 4,3542
18 6,40 0,7257 4,64448
19 12,40 0,7257 8,99868
20 4,80 0,7257 3,48336
21 10,00 0,7257 7,257
22 21,60 0,7257 15,67512
23 18,27 0,7257 13,258539
24 21,60 0,7257 15,67512
25 9,00 0,7257 6,5313
26 1,68 0,7257 1,219176
27 7,04 0,7257 5,108928
28 11,52 0,7257 8,360064
29 13,44 0,7257 9,753408
30 15,36 0,7257 11,146752
31 10,00 0,7257 7,257
32 12,00 0,7257 8,7084
Расчётный расход на участке сети, л/с, определяется по формуле:
qрасч = qcp• Кgen.max , (11)
где Кgen.max– общий максимальный коэффициент неравномерности [3];
qcp – средний расход на участке сети, л/с, определяется по формуле:
qcp = qпопутн + qбок + qтранз, (12)
где qпопутн – попутный расход, л/с;
qбок - боковой расход, л/с;
qтранз – транзитный расход, л/с
Общий расчётный расход на участке сети, л/с определяется по формуле:
qобщ = qрасч+qсоср , (13)
где qсоср- сосредоточенный расход от предприятия, л/с определяемый по формуле:
qсоср= (qпр+ qхол+ qгор+ qдуш)/3,6 , (14)
qсоср= (1333,33 + 2,50 + 1,13 + 52,5)/3,6= 385,96 л/с.
Расчёты по определению расходов на расчётных участках сети сводятся в таблицу 4.
Таблица 4 – Расчетные расходы по участкам сети.
Номер участка № квар-тала Попутный расход, qпопутн , л/с Боковой расход, qбок, л/c Транзит-ный расход, qтранз, л/с Суммар-ный средний расход, qср, л/с Kgen. max Расчет-ный расход, qрасч, л/с Сосре-дото-ченный расход, qсоср, л/с Общий расчет-ный расход, qобщ, л/с
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1-2 6 7,9246 - - 7,9246 2,34 18,54 - 18,54
2-3 5 9,1438 - 7,9246 17,0684 1,96 33,45 - 33,45
3-4 - - - 17,0684 17,0684 1,96 33,45 - 33,45
4-5 - - 6,7926 17,0684 23,861 1,88 44,86 - 44,86
5-6 18 4,6445 6,9987 23,861 35,5042 1,81 64,26 - 64,26
6-7 17 4,3542 8,36 35,5042 48,2184 1,73 83,42 - 83,42
7-8 - - 30,2181 48,2184 78,4365 1,64 128,63 - 128,63
8-9 26 1,2192 15,6751 78,4365 95,3308 1,61 153,48 - 153,48
Продолжение таблицы 4
Номер участка № квар-тала Попут-ный расход, qпопутн , л/с Боковой расход, qбок, л/c Транзит-ный расход, qтранз, л/с Суммар-ный средний расход, qср, л/с Kgen. max Расчет-ный расход, qрасч, л/с Сосре-дото-ченный расход, qсоср, л/с Общий расчет-ный расход, qобщ, л/с
9-10 - - - 95,3308 95,3308 1,61 153,48 - 153,48
10-11 31 7,257 72,3378 95,3308 174,9256 1,58 274,38 - 274,38
11-12 - - - 174,9256 174,9256 1,58 274,38 - 274,38
12-13 - - 27,5766 174,9256 202,5022 1,57 317,93 - 317,93
13-14 20 3,4834 - 202,9256 205,9856 1,57 323,4 - 323,4
14-15 - - - 205,9856 205,9856 1,57 323,4 - 323,4
15-ГКНС - - 46,3287 205,9856 252,3143 1,56 393,61 385,96 779,57
3.2 Определение начальной глубины заложения
Начальная глубина заложения канализационного коллектора в начальной точке 1, м определяется по формуле:
Н1 = (Нпр - 0,3) + Z1 – Zкв + iс (L+ l) + Δ, (15)
где Нпр - глубина промерзания грунта, Нпр = 1,5м [1];
Zкв - отметка поверхности земли у наиболее удалённого колодца внутриквартальной сети, Zкв= 57 м (см. генплан);
Z1- отметка поверхности земли у смотрового колодца на улице в точке 1, Z1 = 56,5 м (см. генплан);
ic- уклон внутриквартальной сети, ic = 0,007 [3];
L- длина внутриквартальной сети, L = 200 м (см. генплан);
l- длина соединительной ветки, l = 6м (см. генплан);
Δ- перепад между лотками внутриквартальной сети и уличного коллектора, м; Δ = 0,1 м
Н1 = (1,5 - 0,3) - 56,5 + 57 +0,007• (200 + 6) + 0,1= 2,24 м
2,24 > 0,9 – условие выполняется [3].
3.3 Гидравлический расчёт сети
Гидравлический расчет выполнен для керамических и железобетонных труб с учетом движения сточной воды по подземной сети с минимальной незаиливающей скоростью и максимальным наполнением сети. Водоотводящей сети приданы по возможности наименьшие допустимые уклоны с целью получения наименьших глубин заложения водоотводящей сети. Гидравлический расчет выполнен по таблицам [6]. Начальная глубина заложения боковых присоединений принята равной начальной глубине заложения сети в расчетной точке первого смотрового колодца канализационной сети.
Результаты гидравлического расчета сведены в таблицу 5
3.4. Устройство водоотводящей сети.
Водоотводящая сеть при d ≤ 600 мм запроектирована из безнапорных керамических труб по ГОСТ 286-82 и железобетонных труб по ГОСТ 6482-88 при d > 600.
В местах изменения направления сети, присоединения одной или не-скольких линий, изменения уклонов и диаметров трубопроводов, а также на прямолинейных участках сети на расстояниях в зависимости от диаметров труб: 250 – 450 мм через 50 м, 500-550 мм через 75 м, 700-1000 мм через 100 м - предусмотрены смотровые колодцы.
Трубопроводы разных диаметров в колодцах соединены по шелыгам труб. Наименьшая глубина заложения водоотводящей сети принята для труб диаметром до 500мм – (Нпром – 0,3) м; для труб большего диаметра – (Нпром – 0,5) м; но не менее 0,7 м от поверхности земли до шелыги трубы.
Водоотводящая сеть устроена таким образом, чтобы скорость движения сточной воды по трубопроводам возрастала по течению, скорость в боковых присоединениях была меньше, чем в основном коллекторе. Угол между присоединяемой трубой и отводящей трубой – не менее 900 . В колодцах трубы соединяются с помощью открытых лотков, выполненных по плавным кривым.
4 Насосная станция по перекачке сточных вод
4.1 Определение диаметров всасывающих и напорных трубопроводов
Диаметр всасывающего трубопровода определяется в зависимости от расхода, пропускаемого через него, л/с по формуле:
, (16)
где Qн.с – максимальный приток сточных вод к насосной станции, Qн.с = 3590,46 м³/ч;
n – число рабочих насосов, n=2 [3]
л/с
По рекомендуемой скорости течения сточной воды во всасывающих линиях V = 0,7 - 1,5 м/с [8] и по расходу Qв.с согласно [9] диаметр всасывающего трубопровода составит dв.с = 900 мм, V = 1,5 м/с.
Расход воды, пропускаемый через напорный трубопровод, Qн, л/с определяется по формуле:
Qн = , (17)
где 2 – число напорных линий
Qн = = 498,68 л/с
По рекомендуемой скорости течения сточной воды в напорном коллекторе V = 1,2 - 2 м/с [8] и по расходу Qн согласно [9] диаметр напорного коллектора составит dн = 700 мм, V = 1,2 м/с.
4.2 Подбор насосов
Подача насосов определяется по максимальному притоку сточных вод к канализационной насосной станции = 3590,46 м3/ч.
Требуемый напор насосов составит, м :
, (18)
где Zос - отметка уровня воды в приемной камере ОС, Zос = 52,20 м;
Zрез - отметка уровня воды в приемном резервуаре НС, принимается один метр ниже лотка коллектора, подводящего сточные воды к приемному резервуару КНС, Zрез = 44,305 м;
- потеря напора в коммуникациях насосной станции, = 3 м [8];
- потери напора в напорных коллекторах, м, определяются по формуле:
=1,2il , (19)
где i – единичное сопротивление, соответствующее диаметру напорного коллектора i=0,0026 (см. пункт 4.1 ) [9];
l – длина напорных коллекторов, l = 600 м (см. генплан);
=1,2 ∙ 0,0026 ∙ 600 = 1,872 м;
hзн – запас напора, hзн = 1 м [8];
Н = 52,20 – 44,305 + 3 + 1,872 +1 = 13,767 м
По подаче = 1795,23 л/с и требуемому напору Н = 13,767 м согласно [6] принимаются насосы марки СДВ 2700/26,5б, где СДВ тип насоса и означает, что насос динамический вертикальный для сточных жидкостей; 2700-подачу одного насоса, м³/ч; 26,5-максимальный напор, который насос может создать; б - обточка рабочего колеса с нижней части поля; в количестве 2 рабочих, 2 резервных [3].
4.3 Определение емкости приемного резервуара.
Минимальная регулирующая вместимость приемного резервуара, м3 составит:
, (20)
где Qмин – минимальный приток сточных вод к насосной станции, Qмин = 1667,34 м3/ч (см. таблицу 2);
n – число включений, n = 3 [8];
м3
В соответствии [3] объем приемного резервуара, м3 составит:
, (21)
м3
За расчетный объем резервуара принимается Wрасч = 297,73 м3.
5 Очистные сооружения
5.1 Выбор состава очистных сооружений и краткое описание схемы очистки стоков и обработки осадков
Состав очистных сооружений выбирается с учетом необходимой степени очистки сточных вод, расчетного расхода поступающих сточных вод, других местных условий (климатические условия, характер грунтов и др.) [3], [7].
В соответствии с [3], [10], [7] в зависимости от производительности очистных сооружений Qос = 59960 м3/сут, принята схема, содержащая сооружения для механической и биологической очистки, сооружения для обеззараживания сточных вод, а также сооружения по обработке осадка, включающие в себя:
- для механической очистки стоков: решетки, горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды, первичные горизонтальные отстойники;
- для биологической очистки стоков: аэротенки, вторичные отстойники;
- для обеззараживания очищенных сточных вод: хлораторную установку для приготовления раствора хлорной воды, смесители, контактные резервуары;
- сооружения по обработке осадка: метантенки, иловые площадки.
При механической очистке из сточной воды удаляются загрязнения, находящиеся в ней в нерастворенном и частично коллоидном состоянии. Крупные отбросы: тряпки, бумага, остатки овощей и фруктов и различные производственные отходы задерживаются решетками. Отбросы, задержанные на решетках, направляются в дробилки, где происходит их дробление. Дробленые отбросы сбрасываются в сточную воду, в канал перед решетками.
Основная масса загрязнений минерального происхождения (песок) осаждается в горизонтальных песколовках с прямолинейным движением воды. Песок из песколовок направляется в виде пульпы на песковые площадки, где он обезвоживается и периодически удаляется. Профильтровавшаяся вода собирается и перекачивается в канал перед песколовками.
Основная масса загрязнений органического происхождения находится во взвешенном и частично коллоидном состоянии, выделяется из сточной жидкости в первичных отстойниках с горизонтальным движением воды, где обеспечивается необходимый эффект осветления сточной жидкости. Всплывающие на поверхность вещества (жиры, масла) с помощью скребковых механизмов отделяют от сточной жидкости и подают в колодцы. Содержимое жиросорбных колодцев с помощью насосов опорожняется на переработку в метантенки.
Биоочистка сточных вод осуществляется в аэротенках, за счет жизнедеятельности микроорганизмов, использующих растворенные в сточных водах вещества в качестве питательной среды. С этой целью сточные воды смешивают с активным илом при помощи воздуха.
Разделение иловой смеси после аэротенков осуществляется во вторич-ных горизонтальных отстойниках. Часть ила после вторичных отстойников используется в аэротенках, а избыточный ил перекачивается в метантенки.
Сточные воды после вторичных отстойников поступают в смеситель типа «лоток Паршаля», где осуществляется их смешение с холодной водой. После смешения очищенная сточная вода поступает в контактные резервуары, обеспечивающие заданную продолжительность контакта хлора с водой. Контактные резервуары проектируются в виде первичных горизонтальных отстойников без скребков [3].
Очищенная и обеззараженная сточная вода сбрасывается в реку по рассеивающему русловому выпуску.
Сброженная смесь осадка и ила после метантенков с термофильным ре-жимом подвергается естественному обезвоживанию (сушке) на иловых пло-щадках.
Движение сточной воды по очистным сооружениям осуществляется са-мотеком. Потери напора в коммуникациях и сооружениях очистной станции приняты согласно [10].
Определение отметок уровней воды в сооружениях очистной станции:
Z1 = Zзем + = 49,00 + 0,5 = 49,50 м;
Z2 = Z1 + = 49,50 + 0,2 = 49,70м;
Z3 = Z2 + + = 49,70 + 0,2 + 0,1 = 50,00м;
Z4 = Z3 + = 50,00 + 0,2 = 50,20м;
Z5 = Z4 + = 50,20 + 0,2 = 50,40м;
Z6 = Z5 + = 50,40 + 0,5 = 50,90м;
Z7 = Z6 + = 50,90 + 0,2 = 51,10м;
Z8 = Z7 + = 51,10 + 0,1 = 51,20м;
Z9 = Z8 + = 51,20 + 0,2 = 51,40м;
Z10 = Z9 + = 51,40 + 0,2 = 51,60м;
Z11 = Z10 + = 51,60 + 0,2 = 51,80м;
Z12 = Z11 + = 51,80 + 0,2 = 52,00м;
Zос = Z12 + = 52,00 + 0,2 = 52,20м.
Высотная схема движения сточной воды по очистным сооружениям приведена на рисунке 3.
5.2 Расчет сооружений.
5.2.1 Расчет сооружений механической очистки
Расчет решеток.
Решетки предназначены для задержания крупных веществ органического и минерального происхождения. Схема решетки приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Схема решетки
Количество прозоров решетки определяется по формуле:
, (22)
где qмакс - максимальный расход сточных вод, qмакс = 0,694 л /с (см. таблицу 1);
k3 –коэффициент, учитывающий стеснение прозоров решетки, k3 =1,05 [3];
b - ширина прозоров, b = 0,016 м [3];
h1- глубина воды перед решетками, h1 =1,2 м [3];
Vр – средняя скорость в прозорах решетки, Vр = 0,9 м/с [3]
Общая ширина решеток, м, определяется по формуле:
Bр = S ∙ (n1) + b n, (23)
где S – толщина стержней решетки, S=0,006м [3];
Bр = 0,006 ∙ (42-1) + 0,016 42 = 0,918 м
Принимается число решеток N и определяется ширина одной решетки, м
B1 = , (24)
B1 = 0,918 / 2 = 0,495 м
Объем улавливаемых загрязнений на решетках составит, м3/сут:
Vсут = (25)
где N – число жителей, N = 115646 чел (см. пункт 1.1);
Pр – количество загрязнений, снимаемых с решеток, имеющих ширину прозоров b=0,016 м, Pр = 8л/год на одного человека [3]
Vсут = м3/сут
Масса загрязнений составит, т/сут
M = Vсут , (26)
где - плотность загрязнений, = 0,750 т/м3 [12];
M = 2,53 0,750 = 1,9 т/сут
При количестве загрязняемых отбросов более 0,1 м3/сут принимается механическая очистка решеток [3].
В соответствии с выполненными расчетами подбирается типовая решетка:
тип решетки РМУ – 1;
размеры канала перед решетками 600 800 мм;
число прозоров n' 21;
угол наклона решетки к горизонту = 80°;
число резервных 1 [3].
Проверка скорости движения сточных вод в прозорах решетки, м/с, выполняется по формуле:
, (27)
м/с
- условие выполняется [3].
Расчет горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды.
К проектированию принимаются горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды, т.к. QОС > 10000 м3/сут.
Площадь живого сечения песколовки, м2,определяется по формуле:
W = , (28)
где V - скорость движения воды в песколовке, V = 0,3 м/с [3];
n - число отделений, n = 2 [3];
W = м2
Схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды приведена на рисунке 5.
1 – рабочая часть; 2 – осадочная часть
Рисунок 5 - Схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды.
Ширина песколовки, м, определяется по формуле:
B = , (29)
где h1 - глубина проточной части песколовки, h1 = 0,5 м [3];
B = м
Длина песколовки, м, определяется по формуле:
L = , (30)
где Uo - гидравлическая крупность песка расчетного диаметра , при d = 0,2 мм Uo = 18,7 мм/c [3];
k - коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовки, при Uo = 18,7 мм/с k = 1,7 [3]
L = м
Объем задерживаемого песка в сутки, м3/сут, определяется по формуле:
Vn = , (31)
где Рп - норма осаждения песка, Рп=0,02 л/сут на одного человека [3];
Vn = м3/сут
Определяем площадь песковой площадки, м3/сут по формуле:
, (32)
где Нn - нагрузка на площадку, Нn=3 м3/м3 [3];
м2.
Расчет первичных отстойников.
К проектированию приняты горизонтальные отстойники, так как расход очистной станции Qсут более 15000м3/сут.
Схема горизонтального отстойника приведена на рисунке 6.
1 - подводящий лоток; 2 - распределительный лоток; 3 - полупогружные доски; 4 - сборный лоток; 5 - отводной лоток; 6 - лоток для сбора и удаления плавающих веществ; 7 - трубопровод для удаления осадка.
Рисунок 6 – Схема горизонтального отстойника.
Ширина одного отделения отстойника, м, определяется по формуле:
В = (qмакс ∙ 1000)/(n ∙ H1 ∙ V) (32)
где n - число отделений, n = 6 [10];
H1 - рабочая глубина отстойника, Н1 = 2,5 м [3];
V - поступательная скорость рабочего потока, V = 5,2 м/с [3]
В = (0,694 ∙ 1000)/(6 ∙ 2,5 ∙ 5,2) = 8,9 м
Принимается ширина отделения Вотд = 9 м.
Скорость движения вод в отстойнике, мм/с, определяется по формуле:
Vот= , (33)
Vот = (0,694 ∙ 1000)/(6 ∙ 9 ∙2,5) = 5,14мм/с.
Гидравлическая крупность U (мм/с), задерживаемых взвешенных частиц определяется по формуле:
U= , (34)
где k – коэффициент использования объема проточной части отстойника, k = 0.5 [3];
t1 - продолжительность отстаивания воды в цилиндре с высотой столба воды h1=0,5м, определяется по таблице 2.2 [12] в зависимости от заданного эффекта осветления Э = 60% и концентрации взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку в первичные отстойники, t1= 1051.5 с;
n - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе отстаивания, определяется по рисунку 2.8 [12], n=0.31;
U= = 1.53 мм/с
Длина отстойника, м, определяется по формуле:
(35)
где W – вертикальная турбулентная составляющая, мм/с, которая определяется по формуле:
W = 0,05 Vот, (36)
W = 0.05 ∙ 5.14 = 0,5,
L = 5,2 ∙2,5 / 0,515 = 25,24м.
Принимается длина отделения L = 30м.
Общая высота отстойника на выходе, м, определяется по формуле:
H = H1 +H2 + H3, (37)
где H2 – высота нейтрального слоя, H2 = 0,3м [3];
H3 – высота борта отстойника над кромкой водосливной стенки, H3 = 0,5м [3]
H = 2,5 + 0,3 + 0,5 = 3,3м.
На основании выполненных расчетов подбирается № типового проекта 902 - 2 - 241, длина 30м и ширина отстойника 9м (согласно таблице 12,5 [10]).
5.2.2 Расчет сооружений биологической очистки
Расчет аэротенка-вытеснителя с регенерацией активного ила.
БПКполн в сточной воде поступающей в аэротенки определяется с учетом её снижения в первичных отстойниках по формуле:
Len = 0,6 ∙ Lсм, (38)
где Lсм – БПКполн в сточной воде, поступающей на очистные сооружения, Lсм = 340 мг/л (см. задание);
Len = 0.6 ∙ 340 = 204 мг/л
Так как полученное значение Len больше 150мг/л и менее 300мг/л, к проектированию принимаем аэротенки – вытеснители с регенерацией активного ила [3].
Степень рециркуляции определяется по формуле:
, (39)
где ai - доза ила в аэротенки, ai= 3мг/л [10];
Ji - иловый индекс, Ji = 80 см³/г [3] - в первом приближении;
БПКполн сточной воды, поступающей в начало аэротенка с учётом разбавления циркуляционным илом, определяется по формуле:
, (40)
где Lex – БПК сточных вод на выходе из аэротенка, Lex = 17 мг/л (см. задание);
Период пребывания сточных вод в аэротенки рассчитывается по формуле:
(41)
ч
Доза ила в регенераторе, г/л, определяется по формуле:
, (42)
г/л.
Удельная скорость окисления, мгБПК/(гч), определяется по формуле:
, (43)
где ρmax - максимальная скорость окисления, ρmax= 85 мг/(гч) [3];
С0 - концентрация растворённого кислорода, С0=2 мг/л [3];
KI - константа, характеризующая свойства органических примесей, KI=33 мгБПК/л [3];
K0 - константа влияния кислорода, K0 = 0,625 мгО2/л [3];
φ - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, φ=0,07 л/г [3];
мгБПК/(гч)
Продолжительность окисления загрязнений, ч, определяется по формуле:
, (44)
где S - зольность ила, S = 0,3 [3]
ч
Продолжительность регенерации ила, ч, определяется по формуле:
, (45)
ч
Продолжительность пребывания в системе аэротенк - регенератор, ч определяется по формуле:
, (46)
ч
Объём аэротенка, м³, определяется по формуле:
, (47)
где Qср.сут. - расход сточных вод, м³/сут (см. тадлица 2);
м³
Объём регенератора, м³, определяется по формуле:
, (48)
м³
Для уточнения илового индекса, г/л, определяется средняя доля ила в системе аэротенк-регенератор по формуле:
, (49)
г/л
Определяем нагрузку на ил, мг/(г∙сут), поформуле:
, (50)
мг/(г∙сут).
По таблице 41 [3] определяем иловый индекс Ji = 74 см³/г.
Так как полученное значение не значительно отличается от Ji = 80, то дальнейших расчетов не требуется.
По типовому проекту №902-2-192 принимаем типовой аэротенк общим объёмом 10062,058 м³, число секций 5, число коридоров 3, с шириной коридора 4,5 м, длиной 48 м, рабочей глубиной 3,2 м и рабочим объёмом каждой секции 2080 м³.
Схема одной секции аэротенка показана на рисунке 7.
Рисунок 7 – Схема одной секции аэротенка.
Расчет вторичных отстойников
Проектируем вторичный горизонтальный отстойник. Схема работы от-стойника см. рис.6.
Определяем гидравлическую нагрузку, м³/м²ч по формуле:
, (51)
где Кss-коэффициент использования объёма зоны отстаивания, Кss=0,4[3];
Нset - рабочая глубина отстойника, Нset = 5 м [3];
Ji - иловый индекс, Ji = 74 см³/г (см. расчет аэротенков);
aimix – доза ила, aimix = 4,7 г/л (см. расчет аэротенков);
at – вынос ила из вторичных отстойников, at = 15 мг/л [3];
м³/м²ч
Площадь одной секции, м² определяется по формуле:
, (52)
где n - число секций отстойника, n =4 [3];
qмакс.час - максимально часовой расход, qмакс.час = 2498,4 м³/ч
м³/ч
Длина горизонтальных отстойников при ширине секции В = 9м составит:
L = F/B, (53)
L = 235,25/ 9 = 26,14м
Подбираем типовой отстойник №902-2-241 длиной 30м, шириной 9м [10]
5.2.3 Расчет сооружений по обработке осадков сточных вод
Расчет илоуплотнителей. К проектированию приняты вертикальные илоуплотнители.
Содержание избыточного активного ила, г/ м³, вычисляется по формуле:
(54)
где Км - коэффициент месячной неравномерности притока ила, Км =
= 1,17 [16];
Р - прирост активного ила для полной биологической очистки, Р =
=160 мг/л [17];
Максимальный приток избыточного активного ила, м³/ч, вычисляется
по формуле:
, (55)
где - расчетный расход сточных вод, = 59960 м³/сут (см.исходные данные);
С - концентрация уплотняемого избыточного активного ила, С =
=20000 г/ м³ [12]
м3/ч
Максимальный расход жидкости, отделяемой при уплотнении ила, м³/ч определяется по формуле:
(56)
где W1 и W2 - влажность соответственно поступающего и уплотненного ила, W1 = 99,2%; W2 = 98% [3];
м3/ч
Полезная площадь илоуплотнителя, м определяется по формуле:
(57)
где V - скорость течения жидкости в илоуплотнителе, V=0,1 мм/с [3];
Площадь поперечного сечения трубы, м определяется по формуле:
(58)
где Vmp - скорость движения жидкости в вертикальной трубе, Vmp =
=0,1 м/с [12];
м2
Общая площадь илоуплотнителя, м , определяется по формуле:
(59)
м2
Диаметр одного илоуплотнителя, м, определяется по формуле:
( 60)
где n-число илоуплотнителей, n=2 [3];
м
Объем иловой части илоуплотнителя, м определяется по формуле:
, ( 61)
где tил - продолжительность пребывания ила в зоне накопления, tил = 10 ч [3];
м3
Согласно [10] принимаем 2 вертикальных илоуплотнителя диаметром 6м.
Расчет метантенков. Схема метантенка приведена на рисунке 8.
1 - газопровод; 2 - газовые колпаки; 3- выпуск газа в атмосферу; 4- блок для монтажа смесителя; 5- устройство для автоматического снижения давления газа; 6- пропеллерный смеситель; 7- загрузка сырого осадка; 8 - напорная труба; 9, 10 - соответственно напорный и всасывающий трубопроводы инжекторного подогревателя; 11- выгрузка сброженного осадка.
Рисунок 8 – Схема метантенка.
Количество сухого вещества осадка, т/сут определяется по формуле:
, (62)
где Ссм - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, мг/л; Ссм = = 245 мг/л;
Э- эффективность задержания взвешенных веществ в первичных отстойниках, в долях; Э = 0,6 % (см. пункт 5.2.1);
К- коэффициент, учитывающий увеличение объема осадка за счет круп-ных фракций взвешенных веществ, не улавливаемых при отборе проб для анализа, К=1,2 [10]
т/сут
Количество активного ила, т/сут определяется по формуле:
, (63)
где а - коэффициент прироста активного ила, а = 0,5 [12];
Len - БПК полное, поступающей в аэротенк сточной воды, Len = 204 мг/л;
at - вынос ила из вторичных отстойников, at =15 мг/л (см. расчет вторичных отстойников)
т/сут
Количество беззольного вещества осадка и активного ила, т/сут опреде-
ляется по формуле:
, (64)
, (65)
Где ВГ, ВГ’- гигроскопическая влажность сырого осадка и активного ила, ВГ = ВГ ’= 5% [12];
Зос, Зил - зольность сухого вещества и ила Зос=30 %; Зил=25% [12]
т/сут
т/сут
Расход сырого осадка и избыточного активного ила, м3/сут определяется по формуле:
, (66)
, (67)
где Wос и Wил- влажность сырого осадка и активного ила Wос=95%, Wил=97,5%;
, - плотности осадка и ила, = =1 т/м3 [12]
м3/сут
м3/сут
Расход осадков по сухому веществу, т/сут определяется по формуле:
Мсух = Осух+Исух , (68)
Мсух = 10,58 + 9,92 = 20,5 т/сут
Расход осадков по беззольному веществу, т/сут определяется по формуле:
Мбез = Обез+Ибез , (69)
Мбез = 7,04 + 7,07 = 14,11 т/сут
Расход осадков по объему смеси, м3/сут определяется по формуле:
Мобщ = Vос + Vил, (70)
Мобщ = 211,6 + 396,8 = 608,4 м3/сут
Средняя влажность смеси и зольность, % определяется по формуле:
Всм=100∙(1-Мсух/Мобщ), (71)
Всм=100∙(1 - 20,5/608,4) = 96,7%
, (72)
Объем метантенка, м3 определяется по формуле:
V = Мобщ∙100/Д , (73)
где Д- суточная доза загрузки осадка,%, Д = 9%
V=608,4∙100/9 = 3202,1 м3
По типовому проекту № 902-2-229 принимаем 2 типовых метантенка d =17,5 м, полезным объемом одного резервуара 2500 м³[12].
Фактическая доза загрузки понизится, %, определяем ее по формуле:
(74)
где Vфакт -объем метантенка, фактический, Vфакт = 5000 м³
Д' =
Определяем выход газа, м³/кг по формуле:
, (75)
где а- предел сбраживания осадка, % определяется по формуле:
(76)
где а0 и аи -пределы распада осадка и ила, а0 = 53% [3], аи = 44% [3];
;
-коэффициент, зависящий от влажности осадка и режима сбраживания [3], Kp = 0,528;
Суммарный выход газа, м³/сут, определяется по формуле:
Г = Y' М без 1000, (77)
Г = 0,46 14,11 1000 = 6490,6 м³/сут
Объем газгольдеров, м³, определяется пол формуле:
Vг = (78)
где t - время выхода газа, t=3ч [3];
По типовому проекту 7-07-02/66 принимаем3 типовых газгольдера объемом 300 м³ каждый [3].
Расчет иловых площадок.
Принимаем иловые площадки на естественном основании, без дренажа, так как глубина заложения грунтовых вод больше 1,5 м и допускается фильтрация воды в грунт [3].
Площадь иловых площадок, га определяется по формуле:
, (79)
где qгод – годовая загрузка на иловые площадки, qгод = 0,8 м³/ м2 [3];
K5 – климатический коэффициент, K5 = 0,85 [3];
Площадь, требуемая на намораживание, га, определяется по формуле:
(80)
где tнам - период намораживания, tнам = 100 сут [3];
β – коэффициент зимней фильтрации, β = 0,45 [12];
hнам – высота слоя намораживания, hнам = 1 м [3];
hз.ос. – высота слоя зимних осадков, hз.ос = 0,6 м [1];
p – плотность льда, p = 0,9 т/м3, [12]
Общая площадь площадок, га, определяется по формуле:
(81)
где К – коэффициент, учитывающий площадь валиков, К= 1,2 [3];
Fрасч – расчетная площадь иловых площадок, принимается наибольшее из вычисленных значений F и Fнам , Fрасч = 32,66 га;
K1 – коэффициент, K1= 1 [3]
Число карт, определяется по формуле:
(82)
где Fк - площадь одной карты, Fк=2 га [3];
5.3 Обеззараживание очищенных сточных вод
Расчет хлораторной.
Хлор является радикальным средством против болезнетворных бактерий, далее способствует удалению альги и подобных ей организмов, защите вкуса и запаха, выделению минеральных материалов, т.е являются средством обработки сточной воды.
Принимаем дозу хлора для обеззараживания сточной воды Дхл = 3 мг / л, так как осуществляется полная биологическая очистка [3].
Расход хлора за 1 час составит:
(83)
Хранение хлора осуществляется в газообразном состоянии в баллонах, так как это наиболее просто и безопасно.
В данном курсовом проекте принимаются дозаторы хлоргаза серии ” Адванс ” в количестве 2 рабочих, которые монтируются на баллон. Возможная производительность такого хлоратора 4кг / ч.
Согласно [13] подбираем хлоратор типа N 270, с установкой на бочку, ротаметр 76 мм.
При количестве рабочих хлораторов равным 2 принимается 1 резервный [2].
Принцип хлорирования: рабочая вода с большой скоростью проходит через эжектор и образует вакуум, который открывает мембранный затвор с пружиной обратного действия в эжекторе. В открытом положении затвора вакуум доходит до установленного на баллоне вакуумного регулятора. Вакуум открывает предохранительный клапан впуска хлора, вследствие чего начинается поступление хлора из баллона через вакуумный регулятор в эжектор. Хлор поступает в вакуумный регулятор через фильтр, где очищается от всех посторонних веществ. Газ проходит через расходомер и через регулирующий клапан к эжектору через вакуумный трубопровод. Газ полностью смешивается с водой, переходит в раствор и затем, через выходное отверстие эжектора – в виде раствора – проходит дальше до места использования.
Хлорная вода для дезинфекции сточной воды подается в смеситель. Принимаем смеситель типа ”лоток Паршаля ” с горловиной шириной 1000 мм [10]. Схема смесителя типа ”лоток Паршаля ” показана на рисунке 9 , а размеры смесителя приведены в таблице 6.
1 – подводящий лоток; 2 – переход; 3 – трубопровод хлорной воды; 4 – подводящий раструб; 5 – горловина; 6 – отводящий раструб; 7 – отводящий лоток; 8 – створ полного смешения.
Рисунок 9 – Схема смесителя типа «лоток Паршаля»
Таблица 6 – Размеры смесителя типа ”лоток Паршаля ” (типовой проект)
Пропускная спо-собность,м3/сут A B C D L l′ l b
59960 1,73 0,9 1,3 1,68 6,6 7,4 11 1
Для обеспечения контакта хлора со сточной водой запроектируем контактные резервуары по типу горизонтальных отстойников.
Объем резервуаров, м3 определяется по формуле:
(84)
где Т– продолжительность контакта хлора со сточной водой, Т = 30 мин [3];
При скорости движения сточных вод в контактных резервуарах, V = =10 мм/с [3] длина резервуара ,м составит:
L = V T, (85)
(86)
Площадь поперечного сечения ,м , определяется по формуле:
(87)
При глубине Н = 2,8 м и ширине каждой секции b = 6 м число секций составит:
(88)
Фактическая продолжительность контакта воды с хлором ,ч, составит:
(89)
5.4 Выпуск очищенных сточных вод в водоём
Для выпуска сточных вод в водоёмы применяют два типа выпусков: бе-реговые и русловые.
Строительная стоимость береговых выпусков ниже стоимости русловых. Однако в створе выпуска достигается незначительное первоначальное смешение потоков, и, следовательно, на практике они могут быть применены только для спуска стоков с концентрацией загрязнений, не влияющих на санитарное состояние водоёма.
Русловые выпуски располагаются на определённом расстоянии от берега. Эти выпуски подразделяются на сосредоточенные, рассеивающие и эжекторные. Русловые выпуски дают лучшее смешение потоков, поэтому для сброса сточных вод в реку проектируется рассеивающий выпуск (см. рисунок 10).
1 – береговой колодец выпуска; 2 – решётка; 3 – береговой трубопровод; 4 – Lб – длина берегового трубопровода; 5 – L – длина трубопровода на выпуске.
Рисунок 10 - Рассеивающий русловой выпуск сточных вод в реку. Общая схема.
6 Мероприятия по рациональному использованию воды и охране водных ресурсов
В проекте для защиты и охраны водоёмов от загрязнения предусмотрены следующие мероприятия:
1) город полностью канализован, все наружные водоотводящие сети и коллекторы рассчитаны на приём максимального количества расхода во избежание затопления территории города стоками;
2) в насосных станциях перекачки стоков предусмотрены необходимые мероприятия по обеспечению бесперебойной откачки непрерывно поступающих стоков (резервные решётки, резервные насосные агрегаты, двойное электроснабжение станции от двух независимых источников);
3) очистные сооружения и главная канализационная насосная станция расположены с соблюдением санитарно-защитной зоны;
4) сточные воды подвергаются полной биологической очистке в аэротенках;
5) перед выпуском в водоём очищенные сточные воды после биологической очистки подвергаются обеззараживанию хлором;
6) смесь осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила сбраживается в метантенках, с термофильным режимом сбраживания;
7) при проектировании технологических процессов предусматривается доведение стоков путём их очистки до такой степени, чтобы после смешения с речной водой их концентрации не превышали предельно допустимых норм;
8) все канализационные колодцы и лотки выполняются из гидротехнического бетона с железнением и тщательной затиркой, во избежание утечек стоков;
9) все трубопроводы и коллекторы, укладываемые в земле, герметизируются путём тщательной заделки стыков;
10) для обеспечения водонепроницаемости главной канализационной насосной станции и защиты от агрессивных сточных вод:
- на внутреннюю бетонную поверхность приёмного резервуара нанесена смесь "Ксайпекс-концентрат”;
- герметизация швов, трубных проходок выполнена с использованием гидроизоляционных шнуров на резино-бентонитовой основе.
Данные материалы являются современными гидроизоляционными материалами, отличаются долговечностью, хорошим сцеплением, при схватке увеличиваются в объёме до 150%, что даёт дополнительную герметизацию.
Для защиты и охраны воздуха от загрязнения предусмотрены следующие мероприятия:
1) в хлораторной запроектированы вакуумные хлораторы, позволяющие в случае разгерметизации хлоратора исключить попадание хлора в окружающую среду;
2) расширение площадей зелёных насаждений;
Для защиты и охраны почвы и подземного потока воды в проекте предусматриваются следующие мероприятия:
1) дренажные воды с песковых площадок собираются дренажной системой и подаются перед песколовками на очистку;
2) на площадке очистных сооружений предусмотрена система питьевого водоснабжения с подключением двумя нитками к городскому водопроводу и система бытовой канализации с подачей стоков в "голову" очистных сооружений на очистку;
Осадки, образующиеся в процессе очистки сточных вод, могут быть обогащены рядом токсичных веществ, а значит, могут быть причиной загрязнения грунтовых вод в зоне расположения полигонов захоронения этих осадков. Настоящим проектом предусматривается следующая схема утилизации отходов:
- отбросы, задерживаемые на решетках, вывозятся на полигоны твёрдых бытовых отходов;
- песок из песковых площадок периодически вывозится и может быть использован, например, в строительстве;
- подсушенный осадок на иловых площадках после проведения полного санитарно-химического анализа в количестве не менее 35% рекомендован к вывозу в качестве удобрений на сельскохозяйственные поля.
7 Экономический раздел
7.1 Разработка технико-экономического обоснования проекта системы водоотведения
В соответствии с [18] для технико-экономического обоснования реко-мендуется определять следующие основные технико-экономические показа-тели:
а) протяжённость канализационных сетей (с разбивкой по диаметрам);
б) число и суммарную производительность насосных станций;
в) пропускную способность очистных сооружений;
г) общую стоимость строительства системы водоотведения и стоимость отдельных составляющих её элементов (канализационные сети, главная канализационная насосная станция, очистные сооружения, выпуск);
д) стоимость строительства, отнесенную к 1 м3 суточной пропускной способности.
Расчётное население города составляет N = 115646 человек (см. п. 1.1).
Расход сточных вод, поступающих от города на очистные сооружения, составляет Qос = 59960 м3/сут (см. п. 2.2).
Расходы сточной воды на объектах проектируемой системы водоотведения представлены в таблице 7.
Таблица 7 - Расходы сточной воды на объектах системы водоотведения
Наименование объекта Расчетный расход сточной воды Примечание
размер - ность Qрасч
Водоотводящая сеть безнапорная (участок 15 - ГКНС) л/с 779,57
Продолжение таблицы 7
Наименование объекта Расчетный расход сточной воды Примечание
размер - ность Qрасч
Напорная водоотводящая сеть м³/ч 1795,23
Районная КНС-1 м³/сут 11113,63
Главная канализационная насосная станция (ГКНС) м³/ч 3590,46
Очистные сооружения(ОС) м³/сут 59960
Выпуск м³/сут 59960
Общая протяжённость водоотводящей сети (в т.ч. напорных трубопроводов от ГКНС до ОС), ΣL, м, определяется по формуле:
ΣL = l1 ∙ N , (90)
где l1 – норма общей протяжённости водоотводящих сетей в м на 1 человека, при норме жилой площади 9 кв. м на 1 чел, принимаемая в зависимости от этажности зданий.
ΣL = 9 ∙115646=1040814 м
Общая протяжённость внутриквартальной сети, ΣLкв, м, определяется по формуле:
ΣLкв = ΣL – ΣLк, (91)
где ΣLк – общая протяжённость уличных безнапорных коллекторов и напорных коллекторов, определяемая по генплану, ΣLк = 22900 м
ΣLкв = 1040814 – 20265 = 1020549 м
Диаметры внутриквартальной сети приняты 150 мм [3]. Диаметр двух напорных коллекторов на участке ГКНС – ОС определен в п. 4.1 и составляет 700 мм.
Для ориентировочного определения диаметров уличных коллекторов (кроме диктующего направления) используем данные гидравлического расчёта (см. п. 3.3).
Результаты определения диаметров уличных коллекторов (кроме дик-тующего направления) определены по генплану, приведённому на рисунке 1 и сводятся в таблицу 8.
Таблица 8 - Результаты определения диаметров уличных коллекторов (кроме диктующего направления)
№ участка уличной сети Длина участков улич-ных коллекторов, м Диаметр, мм
а - б 310 250
б - в 230 250
г - в 310 250
в - 4 350 250
д - 5 660 300
е - ж 360 250
ж - з 230 250
и - з 360 250
з - в 260 250
т - у 700 350
у - ц 550 350
ф - х 380 300
х - ц 340 300
ц - ч 300 350
ш -щ 560 350
Продолжение таблицы 8
№ участка уличной сети Длина участков улич-ных коллекторов, м Диаметр, мм
щ - ю 400 350
э - ю 330 250
ю - я 130 350
я - 10 560 550
у - 9 325 350
с - 8 560 450
л - м 340 300
м - н 360 300
н - о 310 300
о - р 250 250
п - р 330 300
р - 7 460 40
Не Пропустите: