Главные очистные сооружения

 

ПРИТОК СТОЧНЫХ ВОД НА ГЛАВНЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

 

ТАБЛИЦА 3.1

ЧАСЫ	РАСХОД СТОЧНЫХ		ЗАВОД МУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ					СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИ
СУ-	ВОД ОТ		ПРОИЗВОД-		БЫТОВЫЕ		ДУШ	ЛОКОМОТИВНОЕ ДЕПО						ПАССАЖИР-		ИТОГО
ТОК	ЖИЛОЙ ЗАСТРОЙКИ		СТВЕННЫЕ					ПР.	БЫТОВЫЕ		КОМН БРИГ.	ДУШ	СКОЕ ЗДАНИЕ
	%	М3/Ч	%	М3/Ч	%	М3/Ч	М3/Ч	М3/Ч	%	М3/Ч	М3/Ч	М3/Ч	%		М3/Ч	%	М3/Ч
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14		15	16	17
0 - 1	1.55	209.25	12.0	4.8	12.5	0.39	5.6	¾	¾	¾	0.1	9.38	3.75		0.99	1.67	230.51
1 - 2	1.55	209.25	12.0	4.8	6.25	0.20	¾	¾	¾	¾	0.1	¾	3.75		0.99	1.56	215.34
2 - 3	1.55	209.25	12.5	5	6.25	0.19	¾	¾	¾	¾	0.1	¾	3.75		0.99	1.57	215.53
3 - 4	1.55	209.25	13.0	5.2	18.75	0.58	¾	¾	¾	¾	0.1	¾	3.75		0.99	1.57	216.12
4 - 5	1.55	209.25	13.0	5.2	6.25	0.19	¾	¾	¾	¾	0.1	¾	3.75		0.99	1.57	215.73
5 - 6	4.35	587.25	12.5	5	6.25	0.19	¾	¾	¾	¾	0.1	¾	3.75		0.99	4.31	593.53
6 - 7	5.95	803.25	12.5	5	6.25	0.20	¾	¾	¾	¾	0.1	¾	6.25		1.68	5.88	810.23
7 - 8	5.80	783	12.5	5	37.5	1.16	¾	¾	¾	¾	0.1	¾	6.25		1.68	5.74	790.94
8 - 9	6.70	904.5	12.5	7.5	12.5	0.59	3.7	1.01	12.5	0.47	0.11	¾	3.75		0.99	6.67	918.87
9 - 10	6.70	904.5	15.0	9	6.25	0.3	¾	1.35	6.25	0.23	0.11	¾	3.75		0.99	6.65	916.48
10 - 11	6.70	904.5	15.0	9	6.25	0.3	¾	2.65	6.25	0.23	0.11	¾	3.75		0.99	6.66	917.78
11 - 12	4.80	648	10.0	6	18.75	0.89	¾	2.96	18.75	0.7	0.11	¾	3.75		0.99	4.79	659.65
12 - 13	3.95	533.25	11.0	6.6	6.25	0.3	¾	2.65	6.25	0.24	0.11	¾	3.75		0.99	3.95	544.14
13 - 14	5.55	749.25	12.0	7.2	6.25	0.3	¾	2.61	6.25	0.24	0.11	¾	3.75		0.99	5.52	760.7
14 - 15	6.05	816.75	12.0	7.2	6.25	0.29	¾	2.61	6.25	0.23	0.11	¾	3.75		0.99	6.01	828.18
15 - 16	6.05	816.75	12.5	7.5	37.5	1.78	¾	2.62	37.5	1.41	0.11	¾	3.75		0.99	6.03	831.16
16 - 17	5.60	756	12.5	7.5	12.5	0.59	5.6	2.61	12.5	0.47	0.11	9.38	3.75		0.99	5.69	783.25
17 - 18	5.60	756	15.0	9	6.25	0.3	¾	2.61	6.25	0.23	0.11	¾	3.75		0.99	5.59	769.24
18 - 19	4.30	580.5	15.0	9	6.25	0.3	¾	2.61	6.25	0.23	0.1	¾	6.25		1.67	4.32	594.41
19 - 20	4.35	587.25	10.0	6	18.75	0.89	¾	2.62	18.75	0.7	0.1	¾	6.25		1.67	4.35	599.23
20 - 21	4.35	587.25	11.0	6.6	6.25	0.3	¾	1.01	6.25	0.24	0.1	¾	3.75		0.99	4.33	596.49
21 - 22	2.35	317.25	12.0	7.2	6.25	0.3	¾	1.01	6.25	0.24	0.1	¾	3.75		0.99	2.37	327.09
22 - 23	1.55	209.25	12.0	7.2	6.25	0.29	¾	1.01	6.25	0.23	0.1	¾	3.75		0.99	1.59	219.07
23 - 24	1.55	209.25	12.5	7.5	37.5	1.78	¾	1.02	37.5	1.41	0.1	¾	3.75		0.99	1.61	222.05
å	100	13500	300	160	300	12.6	14.9	32.96	200	7.5	2.5	18.76	100		26.5	100

S13775.72

3.1. Определение концентраций загрязнений.

 

Концентрация загрязнений бытовых сточных вод от населенного пункта:

 

- по взвешенным веществам:

                                                     a_вв * 1000

                                      K_быт^вв = ¾¾¾¾¾, мг/л,                                (3.1)

                                                            n

где n - норма водоотведения на одного человека, л/сут;

a_вв - количество взвешенных веществ, приходящихся на одного человека.

                                                   65 * 1000

                                      K_быт^вв = ¾¾¾¾ = 260 мг/л.

                                                        250

 

- по БПК₂₀:

                                                       a_бпк * 1000

                                       K_бытбпк = ¾¾¾¾¾, мг/л,                             (3.2)

                                                               n

где a_бпк - количество загрязнений по БПК₂₀;

                                                      75 * 1000

                                        K_быт^бпк = ¾¾¾¾ = 300 мг/л.

                                                            250

 

Концентрация загрязнений стоков от завода музыкальных инструментов:

- по взвешенным веществам K_вв = 5 мг/л;

- по БПК₂₀ K_бпк =5 мг/л.

 

Концентрация загрязнений сточных вод от пункта промывки вагонов, вагонного депо после местных очистных сооружений составляет:

- по взвешенным веществам K_вв = 11 мг/л;

- по БПК₂₀ K_бпк = 20 мг/л.

 

Концентрация загрязнений смеси сточных вод определяется по формуле:

                               K_быт * Q_быт + K_пр * Q_пр + K_жд * Q_жд

                    K_см = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, мг/л,               (3.3)

                                              Q_быт + Q_пр + Q_жд

где Q_быт, Q_пр, Q_жд - расходы стоков от населенного пункта, предприятия и железнодорожной станции, м³/сут.

 

- по взвешенным веществам:

           260 * (13500+26.5) + 5 * 187.5 + 11 * (32.96+18.76+10)

K_см^вв = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 255.4 мг/л;

                                  13526.5 + 187.5 + 61.72

 

- по БПК₂₀:

                    300 * (13500 + 26.5) + 5 * 187.5 + 20 * 61.72

    K_см^бпк20 = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 294.7 мг/л.

                                    13526.5 + 187.5 + 61.72

 

 

3.2 Определение необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам.

 

По согласованию с органами Санэпиднадзора предельно допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, поступающих в водоем принято m = 5 мг/л.

Необходимая степень очистки по взвешенным веществам определена по формуле:

                                                       K_см^вв - m

                                           Э_вв = ¾¾¾¾¾ * 100 %                           (3.4)

                                                           K_см^вв

 

                                                 255.4 - 5

                                       Э_вв = ¾¾¾¾ * 100 % = 98 %.

                                                    255.4

 

 

3.3 Определение необходимой степени очистки по БПК₂₀.

 

По согласованию с органами Санэпиднадзора предельно допустимая концентрация загрязнений по БПК₂₀ в сточных водах, поступающих в водоем принято m = 5 мг/л.

Предельно допустимая концентрация загрязнений по БПК₂₀ принята K_доп^бпк = 5 мг/л.

Необходимая степень очистки по БПК₂₀:

 

                                                  K_см^бпк - K_доп^бпк

                                       Э_бпк = ¾¾¾¾¾¾ * 100 %.                         (3.5)

                                                         K_см^бпк

 

                                              294.7 - 5

                                   Э_бпк = ¾¾¾¾ * 100% = 98.3 %.

                                                 294.7

 

3.4. Выбор метода очистки сточных вод и технологической схемы очистной станции

 

На основании приведенных выше расчетов установлено:

 

Q_сут = 13775.72 м³/сут,

Q_max.ч = 918.87 м³/ч,                       K_см^вв = 255.4 мг/л,

q_max.с = 255 л/с,                               K_см^бпк = 294.7 мг/л.

 

Требуемый эффект очистки составляет:

                 Э_вв = 98%;                Э_бпк = 98.3%.

 

После реконструкции во время дождя расходы сточных вод составят:

 

           Q_сут^д = 38083.6 м³/сут;

           Q_max.ч^д = 1803.2 м³/ч,                K_см^вв = 156.2 мг/л,

           Q_max.c^д = 500.88 л/с,             K_см.д^бпк = 140.5 мг/л.

 

Состав сооружений для очистки сточных вод выбран исходя из следующих показателей: производительности ОС (Q_сут), концентрации загрязнений (K_см), потребной степени очистки сточных вод (L_ex = 5 мг/л). Итак, принята технологическая схема ОС с аэротенками-смесителями с рециркуляцией активного ила.

 

 

3.5. Расчет сооружений очистной станции.

 

3.5.1. Расчет приемной камеры.

 

Для приема сточных вод из напорных водоводов перед очистными сооружениями устраивается приемная камера из сборного железобетона, схема которой приведена на рис.3.2. Размеры приняты в соответствии с пропускной способностью по [3]:

А = 2000 мм;	h1= 750 мм;
В = 2300 мм;	b = 600 мм;
H = 2000 мм;	l = 1000 мм;
H1= 1600 мм;	l1= 1200 мм;
h = 750 мм;

Диаметр напорного трубопровода при подаче стоков по двум ниткам: 250 мм.

 

3.5.2. Расчет горизонтальных песколовок с круговым движением воды.

 

Песколовки предусмотрены для удаления из сточных вод тяжелых минеральных загрязнений, главным образом - песка. Песколовки рассчитываются на максимальный расход сточных вод q_max = 0.255 м³/с, по которому назначены:

 

наружный диаметр песколовки              D_н = 6000 мм;

расстояние между песколовками            B =10000 мм;

ширина кольцевого желоба                     b = 800 мм;

 

Число песколовок в соответствии с требованиями СНиП принято n=2, обе рабочие.

 

Площадь живого сечения кольцевого желоба песколовки:

                                                          q_max

                                                 w = ¾¾¾, м²,                                      (3.6)

                                                         n * V

где V - скорость движения воды в песколовке при максимальном притоке сточных вод, согласно [1] V = 0.3 м/с.

                                                       0.255

                                               w = ¾¾¾ = 0.43 м².

                                                      2 * 0.3

 

Высота треугольной части кольцевого желоба песколовки:

                                                           b

                                                   h_тр = ¾ *tg a, м,                                    (3.7)

                                                           2

где a - угол наклона стенок желоба к горизонту, согласно [1] a = 60°.

                                                    0.8

                                            h_тр = ¾ * tg 60° = 0.69 м.

                                                     2

 

Площадь треугольной части желоба:

                                                     b * h_тр b

                                           w_тр = ¾¾¾ = ¾ * tg a, м²,                        (3.8)

                                                          2    4

                                                     0.8 * 0.69

                                             w_тр = ¾¾¾¾ = 0.28 м².

                                                            2

 

Площадь прямоугольной части кольцевого желоба:

                                                   w_пр = w - w_тр, м²,                                  (3.9)

                                           w_пр = 0.43 - 0.28 = 0.15 м².

 

Высота жидкости в прямоугольной части желоба:

                                                             w_пр

                                                   h_пр = ¾¾, м,                                      (3.10)

                                                               b

                                                       0.15

                                              h_пр = ¾¾ = 0.19 м.

                                                        0.8

 

Суммарная полезная высота кольцевого желоба:

                                                 h_ж = h_пр + h_тр, м,                                    (3.11)

                                          h_ж = 0.19 + 0.69 = 0.88 м.

 

Высота бункера песколовки:

                                                    (D_н - b) - d₀

                                         h_бунк = ¾¾¾¾¾ *tg a, м,                         (3.12)

                                                            2

где d - диаметр нижнего основания бункера для песка, d₀ = 0.4...0.5 м

                                            (6 - 0.8) - 0.4

                                  h_бунк = ¾¾¾¾¾ * tg 60° = 4.16 м.

                                                     2

 

Высота борта песколовки принимается h_б = 0.3 м.

 

Строительная высота песколовки:

                                            H_стр = h_б + h_ж +h_бунк, м,                              (3.13)

                                     H_стр = 0.3 + 0.88 + 4.16 = 5.34 м.

 

Продолжительность протекания сточных вод по кольцевому желобу песколовки определяется по формуле:

                                                L p * (D_н - b)

                                          t = ¾ = ¾¾¾¾¾, с,                               (3.14)

                                               V        V

Согласно [1] продолжительность протекания сточных вод по кольцевому желобу должна быть не менее 30 с.

                                          3.14 * (6 - 0.8)

                                     t = ¾¾¾¾¾¾ = 54.43 > 30 с.

                                                   0.3

 

Суточный объем песка, задерживаемого в песколовках:

                                                      A * N_пр^вв

                                           W_ос = ¾¾¾¾, м³/сут,                             (3.15)

                                                         1000

где A - количество песка, задерживаемого в песколовках на 1 человека; согласно [1], A = 0.02 л/сут;

  N_пр^вв - приведенное число жителей в населенном пункте по взвешенным веществам;

                                                 N_пр^вв = N + N_экв^вв,                                 (3.16)

 

где N - число жителей в населенном пункте;

N_экв^вв - эквивалентное число жителей в населенном пункте по взвешенным веществам;

                                                   K_пр * Q_пр + K_жд * Q_жд

                                        N_экв = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾,                        (3.17)

                                                                  A_вв

                                           5 * 187.5 + 11 * 61.72

                               N_экв^вв = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 25 чел.

                                                            65

                                     N_пр^вв = 54000 + 25 = 54025 чел.

                                              0.02 * 54025

                                   W_ос = ¾¾¾¾¾¾ = 1.08 м³/сут.

                                                    1000

Выпавший песок удаляется гидроэлеватором в песковые бункеры, где обезвоживается.

 

После реконструкции сети в полураздельную, во время дождя расход сильно возрастает, а, следовательно, увеличиваются скорости движения воды в песколовке. Расход сточных вод, подаваемых на очистку во время расчетного дождя составляет q_max.c = 500.88 л/с. В связи с этим приняты к установке еще две песколовки вышеуказанных размеров. При этом скорость протекания воды в четырех песколовках после расчетного дождя составит:

                                              q        0.501

                                   V = ¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 0.29 м/с.

                                           n * w   4 * 0.43

При сухой погоде работают две секции песколовок.

 

3.5.3 Расчет песковых бункеров.

 

Песковые бункеры предусмотрены для подсушивания песка, удаляемого из песколовок. Они расположены в здании, на эстакаде, приспособленной для погрузки песка в автотранспорт.

Конструктивно бункеры представляют собой цилиндрические железобетонные резервуары с коническим днищем.

 

Полезный объем одного бункера определен по формуле:

                                                          W_ос * T

                                           W_бунк = ¾¾¾¾, м³,                                (3.18)

                                                               n

где W_ос - суточный объем осадка, задерживаемого в песколовках, м³/сут;

    T - время хранения осадка в бункерах, согласно [1], принимаем T = 5сут;

     n - число бункеров, принимаем n = 2.

                                                       1.08 * 5

                                           W_бунк = ¾¾¾ = 2.7 м³.

                                                            2

Принимаем диаметр бункера D = 1.6 м и определяем высоту усеченного конуса:

                                                     D - d₀

                                            h_ус = ¾¾¾ * tg a, м,                               (3.19)

                                                         2

где d₀ = 0.5 м, а a ³ 60°.

                                            1.4 - 0.5

                                   h_ус = ¾¾¾¾ * tg 60° = 0.78 м.

                                                  2

 

Высота цилиндрической части бункера, м, определена по формуле:

 

                           4 * [W_бунк - 1/12 * p * h_ус * (D² + D * d₀ + d₀²)]

                h_цил = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾.      (3.20)

                                                           p * D²

 

                4 * [2.7 - 1/12 * 3.14 * 0.78 * (1.4² + 1.4 * 0.5 + 0.5²)]

      h_цил = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 1.37 м.

                                                  3.14 * 1.4²

 

Строительная высота бункера составит:

                     H_стр = h_б + h_цил + h_ус = 0.3 + 1.37 + 0.45 = 2.12 м.           (3.21)

где h_б - высота борта бункера, принимаем h_б = 0.3 м.

3.5.4. Расчет первичных отстойников.

 

В качестве первичных отстойников в проекте предусмотрены отстойники с вращающимися сборно-распределительным устройством конструкции Скирдова. Их применяют для очистки бытовых и производственных сточных вод, содержащих до 500 мг/л взвешенных веществ. Отстойники данного типа приняты с учетом дальнейшего развития поселка. Конструкция отстойников обеспечивает условия отстаивания сточных вод близкие к статическим, в связи с чем пропускная способность этих отстойников выше пропускной способности обычных в среднем на 40%.

 

Расчетное значение гидравлической крупности определено по формуле:

                                                 1000 * H_set * K_set

                                      U₀ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾, мм/с                     (3.22)

                                                         H_set * K_set  n₂

                                                t_set * (¾¾¾¾)

                                                                h₁

где H_set - глубина проточной части в отстойнике, м; согласно табл.31 [1] H_set = 0.8 - 1.2;

   K_set - коэффициент использования объема проточной части отстойника; согласно табл.31 [1] K_set = 0.85;

    t_set - продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h₁; принимается по табл. 2.2 [12]; при Э = 70%, = 3600 с;

     n₂ - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе охлаждения; принят по черт. 2. [1] n₂ = 0.31.

                                              1000 * 1 * 0.85

                                   U₀ = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0.2 мм/с.

                                                        0.85 * 1 _0.31

                                           3600 * (¾¾¾)

                                                           0.5

 

Диаметр отстойника с вращающимися сборно-распределительным устройством определен по формуле:

                                                _________________

                                                  /          4 * q_max

                                         D = / ¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м,                         (3.23)

                                           Ö  n * p * K * (U₀ - V_tb)

где V_tb - турбулентная составляющая, мм/с, принимаемая по табл.32 [1] в зависимости от скорости потока в отстойнике V_w, мм/с; для отстойника с вращающимся сборно-распределительным устройством V_tb = 0.

                                              ________________

                                            /     4 * 255

                                   D = / ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 29.8 м.

                                        Ö 2 * 3.14 * 0.85 * 0.2

Принимаем типовой отстойник D = 30 м.

 

Производительность одного отстойника, м³/ч, определена по формуле (33) [1]:

                               q_set = 2.8 * K_set * (D_set² - d_en²) * (U₀ - V_tb),                (3.24)

где d_en - диаметр впускного устройства, м.

                        q_set = 2.8 * 0.85 * (30² - 1²) * 0.31 = 424.2 м³/ч.

 

Период вращения распределительного устройства составит:

                                                1000 * H_set * K_set

                                          T = ¾¾¾¾¾¾¾, с.                              (3.25)

                                                            U₀

                                1000 * 1 * 0.85

                        T = ¾¾¾¾¾¾¾ = 4250 с = 1ч. 11мин.

                                         0.2

 

Количество осадка, выделяемого при отстаивании определено по формуле:

                                              Q_сут^вв * K_см * Э^вв

                                  W_ос = ¾¾¾¾¾¾¾¾, м³/сут,                       (3.26)

                                            (100 - p_m) * r * 10⁶

где Q_сут - суточный расход сточных вод, поступающих на сооружения, м³/сут;

    p_m^вв - влажность осадка, p_m = 95%;

    r - плотность осадка, r = 1 т/м³.

                                       13775.7 * 255.4 * 70

                            W_ос = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 49.3 м³/сут.

                                        (100 - 95) * 1 * 10⁶

 

Высота слоя осадка принята 0.3 м.

Высота нейтрального слоя воды - 0.7 м.

Высота отстойника составит:

                                         H_стр = 0.3 + 1 + 0.7 = 2 м.

 

Объем приямка определен по формуле:

                                  W_пр = W_ос *Т = 49.3 * 2 = 98.5 м²,                      (3.27)

где T - время пребывания осадка в приямке, сут; согласно п.6.66. [1] T = 2 сут.

Выгрузку осадка рекомендуется производить один раз в сутки, но не реже одного раза в 2 суток под гидростатическим давлением.

 

После реконструкции, в период дождя производительность одного отстойника составит:

                                          Q_max.ч^д 1803.2

                                q_set = ¾¾¾ = ¾¾¾ = 901.6 м³/ч.

                                              n         2

 

Выразим из формулы (4.24) гидравлическую крупность частиц осаждающихся в отстойнике во время дождя:

                                                     901.6

                                U₀ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0.42 мм/с.

                                         2.8 * 0.85 * (30² - 1²)

 

Из формулы (4.22) находим продолжительность отстаивания в данных условиях:

                                               1000 * 1 * 0.85

                                    t_set = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 1717 c.

                                                        0.85 * 1 _0.31

                                             0.42 * (¾¾¾)

                                                            0.5

При такой продолжительности отстаивания эффект осветления составляет Э = 63%. Поэтому первичные отстойники не подвергаются реконструкции.

 

3.5.5. Расчет аэротенков.

 

К проектированию приняты аэротенки-смесители с рециркуляцией активного ила. Аэротенки-смесители согласно [11] применяют при БПКполн < 1000 мг/л при значительных колебаниях расхода и состава стока. Так как БПКполн поступающей в аэротенки воды больше 150 мг/л, предусматривается регенерация активного ила.

 

Первоначально определяем степень рециркуляции активного ила, ориентировочно приняв дозу ила в аэротенке a_i = 3.5 г/л и иловый индекс I_i = 90 см³/г:

                                              a_i               3.5

                                R_i = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾ = 0.46.                (3.28)

                                       1000/I_i - a_i 1000/90 - 3.5

 

Продолжительность окисления органических загрязняющих веществ определена по формуле (54) [1]:

                                                        L_en - L_ex

                                         t₀ = ¾¾¾¾¾¾¾¾, ч,                           (4.29)

                                                 R_i * a_r * (1 - s) * r

 

где L_en - БПКполн. поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_ex - БПКполн. очищенной воды, мг/л;

     s - зольность ила, принимаемая по табл. 40 [1]; для городских сточных вод s = 0.3;

     r - удельная скорость окисления, мг БПКполн. на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

                                                       L_ex * C₀                1

                             r = r_max * ¾¾¾¾¾¾¾¾ * ¾¾¾¾,                 (3.30)

                                               L_ex * C₀ + K₀ * L_ex 1 + j * a_r

 

здесь r_max - максимальная скорость окисления, мг/(г*ч), принимаемая по табл. 40 [1]; для городских сточных вод r_max = 85;

C₀ - концентрация растворенного кислорода, мг/л; по опыту эксплуатации принимаем С₀ = 2 мг/л;

K₁ - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПКполн./л, и принимаемая по табл. 40 [1]; для городских сточных вод K1 = 33 мг БПКполн./л;

K₀ - константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л, и принимаемая по табл. 40 [1]; для городских сточных вод K₀ = 0.625 мг О₂/л;

j - коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый по табл. 40 [1]; для городских сточных вод j = 0.07 л/г.

a_r - доза ила в регенераторе, г/л, предварительный подсчет дозы ила произведен по формуле:

 

                  a_r = a_i * (1/2 * R_i + 1) = 3.5 * (1/2 * 0.46 + 1) = 4.31 г/л.    (3.31)

 

                                        15 * 2                           1

           r = 85 * ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ * ¾¾¾¾¾¾ = 18.6 мг.

                        15 * 2 + 33 * 2 + 0.625 * 15 1 + 0.07 * 4.31

 

                                               294.7 - 15

                            t₀ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 10.84 ч.

                                   0.46 * 4.31 * (1 - 0.3) 18.6

 

Продолжительность обработки воды в аэротенке определена по формуле:

 

                                  2.5  L_en’ 2.5  206.58

                            t_at = ¾¾ lg ¾¾ = ¾¾ lg ¾¾¾ = 1.52 ч,               (3.32)

                                   __      L_ex ___    15

                                 Ö a_i            Ö 3.5

 

где L_en’ - БПКполн. поступающих в аэротенк сточных вод с учетом рециркуляционного ила, определенное по формуле:

 

                             L_en + L_t * R 294.7 + 15 * 0.46

                   L_en’ = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 206.58 мг/л

                                   1 + R            1 + 0.46

 

Продолжительность регенерации ила определена по формуле:

 

                                 t_r = t₀ - t_at = 10.84 - 1.52 = 9.32 ч.                         (3.33)

 

Расчетная продолжительность пребывания в системе ‘’аэротенк-регенератор’’ составляет:

 

                                      t_at-r = (1 + Ri) * tat + Ri * tr, ч                          (3.34)

                         t_at-r = (1 + 0.46) * 1.52 + 0.46 * 9.32 = 6.51 ч.

 

Объем аэротенка определен по формуле (58) [1] и составляет:

 

                                          W_at = t_at * (1 + R_i) * q_w, м³,                          (3.35)

                             W_at = 1.52 * (1 + 0.46) * 918.87 = 2039 м³.

 

Вместимость регенераторов определена по формуле (58) [1] и составляет:

 

                                                 W_r = t_r * R_i * q_w                                    (3.36)

                                W_r = 9.32 * 0.46 * 918.87 = 3940 м³.

 

Общий объем аэротенка с регенератором определю по формуле:

                               W = W_at + W_r = 2039 + 3940 = 5979 м³.                (3.37)

 

Для уточнения величины принятого ранее илового индекса I_i, определена средняя доза ила в системе ‘’аэротенк-регенератор’’:

                                           (1 + R_i) * t_at + R_i * t_r * a_r

                                   a_ср = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, г/л.                     (3.38)

                                                           t_at-r

                            (1 + 0.46) * 1.52 + 0.46 * 9.32 * 4.31

                    a_ср = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 3.18 г/л,

                                                     6.51

и нагрузку на ил, мг БПКполн. на 1 г беззольного вещества ила в сутки, по формуле (53) [1]:

 

                          24 * (L_en - L_ex)  24 * (294.7 - 15)

                q_i = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 463.23 мг/г.  (3.39)

                       a_ср * (1 - s) * t _at-r    3.18 * (1 - 0.3) * 6.51

 

По табл. 41 [1] при этом значении q_i для городских сточных вод I_i = 89.5 см³/г, что отличается от ранее принятого I_i = 90 см³/г.

С учетом скорректированного значения I_i по формуле (52) [1] уточняется величина коэффициента рециркуляции:

                                                        3.5

                                        R_i = ¾¾¾¾¾¾ = 0.46.

                                               1000/89.5 - 3.5

Поскольку полученное значение степени рециркуляции не отличается от предыдущего, то принимаем R_i = 0.46 для отстойников с илососами и дальнейшее уточнение расчетных параметров не производим.

Так как в данном случае для регенерации ила требуется 66% объема всего аэротенка:

                               (W_r/W) 100% = (3940/5979) = 66%,

то по табл. 3.6 [12] подбираем две секции трехкоридорных аэротенков-смесителей (типовой проект 902-2-268) с шириной каждого коридора 6 м, длиной 42 м, рабочей глубиной 5 м и объемом каждой секции - 3780 м³. Общий объем аэротенков - 7560 м³. Из общего объема каждой секции один коридор выделяется под аэротенк и два под регенератор. Фактическое время пребывания обрабатываемой воды в системе ‘’аэротенк-регенератор’’ составляет:

                                 t_ф = W_общ/q_w = 7560/918.87 = 8.23 ч.                   (3.40)

Для расчета вторичных отстойников уточняется доза ила в аэротенке:

                                                   W_общ * a_i.mix

                                  a_i = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, г/л,                    (3.41)

                                          W_atm + (1.2 * R_i + 1) * W_r

 

                                                 7560 * 3.5

                          a_i = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 6.07 г/л.

                                  1259 + (1.2 * 0.46 + 1) * 2521

Гидравлическая нагрузка на вторичные отстойники определена по формуле (67) [1] и составляет:

                                                4.5 * K_ss * H_set^0.8

                              q_ssa = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾, м³/(м² * ч),             (3.42)

                                         (0.1 * I_i * a_i)^{0.5 - 0.01 * At}

где A_t - концентрация ила в осветленной воде, следует принимать A_t ³ 10 мг/л по [1]; принимаем A_t = 15 мг/л.

 

                                        4.5 * 0.85 * 1^0.8

                     q_ssa = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 0.94 м³/(м² * ч).

                               (0.1 * 90 * 6.07)^{0.5 - 0.01 * 15}

 

Расчет системы аэрации.

 

Принята мелкопузырчатая пневматическая система аэрации с применением керамических фильтросных пластин размером 300 ´ 300 ´ 35 мм, с удельным расходом воздуха q_пл = 80 - 120 л/мин.

Удельный расход воздуха q_air, м³/м³, очищаемой воды при пневматической системе аэрации определен по формуле:

 

                                                     q₀ * (L_en - L_ex)

                                 q_air = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾.                     (3.43)

                                           K₁ * K₂ * K_т * K₃ * (C_a - C₀)

 

где q₀ - удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг БПКполн, принимаемый при очистке до БПКполн 15 - 20 мг/л - 1.1;

K₁ - коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка f_az/f_at по табл. 42 [1]; принимаем в первом приближении f_az/f_at = 0.1 K₁ = 1.47;

K₂ - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов h_a и принимаемый по табл. 43 [1];

                            K₂ = 2.8 при h_a = H - 0/3 = 5 - 0.3 = 4.7 м;

K_т - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который определен по формуле (62) [1]:

 

                   K_т = 1 + 0.02 * (T_w - 20) = 1 + 0.02 * (12 - 20) = 0.84        (3.44)

 

здесь T_w - среднемесячная температура воды за летний период, °С;

K₃ - коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0.85;

C_a - растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле (63) [1]:

 

                                           C_a = (1 + h_a/20.6) * C_т,                                (3.45)

здесь С_т - растворимость кислорода воздуха в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, определяемая по формуле:

 

                                    475 - 26.5 * С_s 475 - 26.5 * 3

                           С_т = ¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾ = 8.7,               (3.46)

                                        33.5 + T_w       33.5 + 12

 

где C_s - солесодержание воды, г/л; С_s = 3 г/л.

 

                               С_a = (1 + 4.7/20.6) * 8.7 = 10.68 мг/л.

 

                                           1.1 * (294.7 - 15)

                   q_air = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 12.06 м³/м³.

                            1.47 * 2.8 * 0.84 * 0.85 * (10.68 - 2)

 

Интенсивность аэрации определена по формуле:

 

                                  q_air * H_at    12.06 * 5

                         I_a = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 39.67 м³/(м² * ч),           (3.47)

                                       t_at         1.52

 

где H_at - рабочая глубина аэротенка, м.

 

Проверка:

                  I_a.min < I_a > I_a.max

 

При этом I_a.max принимается по табл. 42 [1], в зависимости от соотношения f_az/f_at, а I_a.min - по табл.43 [1], в зависимости от глубины погружения аэратора h_a. Поскольку полученная интенсивность аэрации I_a > I_a.max, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны. Принимаем f_az/f_at = 0.35, тогда K₁ = 1.92.

 

 

                                  1.1 * (294.7 - 15)

                q_air = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 9.23 м³/м³.

                           1.92 * 2.8 * 0.84 * 0.85 * (10.68 - 2)

 

                                         9.23 * 5

                                 I_a = ¾¾¾¾ = 30.37 м³/(м² * ч).

                                            1.52

 

 

Проверка:

                  I_a.min < I_a < I_a.max.

 

где I_a.min = 3.15 м³/(м² * ч),

I_a.max = 35 м³/(м² * ч).

 

Общее количество воздуха W_в, м³/ч, подаваемое в аэротенки, определено по формуле:

 

                            W_в = q_air * q_w = 9.23 * 918.87 = 8564 м³/ч.

 

Прирост активного ила определен по формуле:

 

                                     P_i = 0.8 * C_cdp + K_g * L_en, мг/л,                         (3.48)

 

где C_cdp - концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л;

 

                              С * (100 - Э) 255.4 * (100 - 70)

                    C_cdp = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 76.62 мг/л;

                                    100                 100

 

K_g - коэффициент прироста; для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод K_g = 0.3.

 

                           P_i = 0.8 * 76.62 + 0.3 * 294.7 = 149.7 мг/л.

 

В аэротенках-смесителях пневматические аэраторы размещаются вдоль одной стены коридора, равномерно по всей длине. В регенераторах аэраторы размещаются неравномерно по длине: в первой половине - в два раза больше, чем во второй.

 

3.5.6. Расчет вторичных отстойников после аэротенков.

 

В качестве вторичных отстойников в проекте предусмотрены отстойники с вращающимся сборно-распределительным устройством конструкции Скирдова. Вторичные отстойники всех типов после аэротенков надлежит рассчитывать по гидравлической нагрузке q_ssa, м³/(м² * ч), определенной в п.2.5.6.

Согласно [1], при минимальном числе отстойников их расчетный объем необходимо увеличивать в 1.2 - 1.3 раза.

Суммарная площадь отстойной части всех отстойников:

 

                                                     1.3 * Q_max.ч

                                             F₀ = ¾¾¾¾¾, м²,                                (3.49)

                                                           q_ssa

 

                                              1.3 * 918.87

                                     F₀ = ¾¾¾¾¾¾ = 1271 м².

                                                    0.94

 

Диаметр одного отстойника определен по формуле:

 

                                           _____   ________

                                          / 4 * F₀ / 4 * 1271

                                 D = / ¾¾¾ = / ¾¾¾¾ = 28.5 м.                    (3.50)

                                      Ö n * p Ö 2 * 3.14

 

Приняты к установке два типовых отстойника с вращающимся сборно-распределительным устройством. Третий отстойник предусмотрен для второй очереди строительства.

После реконструкции, при трех отстойниках D = 30 м, гидравлическая нагрузка во время дождя равна:

 

                                       Q_max.ч^д    1803.2

                             q_ssa = ¾¾¾ = ¾¾¾ = 0.85 м³/(м² * ч)

                                          F₀’   2119.5

 

где F₀’ - площадь трех отстойников, м²;

 

                                          p * D²        3.14 * 30²

                          F₀’ = n * ¾¾¾ = 3 * ¾¾¾¾ = 2119.5 м².

                                             4                 4

3.5.7. Расчет хлораторной и смесителя.

 

Дезинфекция сточных вод предусмотрена жидким хлором. Доза хлора согласно [1] принята a = 0.003 кг/м³.

Потребный максимальный расход хлора:

 

                         W_max = a * Q_max.ч = 0.003 * 918.87 = 2.76 кг/ч,            (3.51)

 

где Q_max.ч - часовой расход сточных вод в час максимального водоотведения, м³/ч.

Среднечасовой расход хлора:

                                           Q_сут            13775.7

                           W_ср = a * ¾¾ = 0.003 * ¾¾¾ = 1.72 кг/ч,            (3.52)

                                             24                 24

Суточный расход хлора:

                            W_сут = W_ср * 24 = 1.72 * 24 = 41.28 кг/сут.              (3.53)

 

Месячный расход хлора:

                           W_мес = W_сут * 30 = 41.28 * 30 = 1238 кг/мес.            (3.54)

 

После реконструкции, при увеличении расхода стоков во время дождя расход хлора составит:

Потребный максимальный расход хлора определен по формуле (3.51):

                                 W_max = 0.003 * 1803.2 = 5.41 кг/ч,

 

Среднечасовой расход хлора определен по формуле (3.52):

                                                        38083.6

                                  W_ср = 0.003 * ¾¾¾ = 4.76 кг/ч,

                                                            24

 

Суточный расход хлора определен по формуле (3.53):

                                   W_сут = 4.76 * 24 = 114.24 кг/сут.

 

Для приготовления и дозирования раствора хлора в хлораторной предусмотрена установка двух вакуумных хлораторов ЛОНИИ-100 производительностью каждый 3 кг/ч. Один хлоратор рабочий, второй - резервный. Для смешения воды с хлором предусмотрено устройство смесителя типа ‘’лоток Паршаля’’, общая длина которого 13.63 м, ширина горловины и = 500 мм, ширина подводящего лотка B = 600 мм, длина лотка смесителя L = 6.1 м, потери напора в смесителе Dh составляют 0.20 м.

 

3.5.8. Расчет контактных резервуаров.

 

Контактные резервуары предназначаются для обеспечения контакта сточных вод с хлором. В качестве контактных резервуаров предусмотрены горизонтальные отстойники без скребков. Продолжительность контакта сточных вод с хлором, согласно [1], принимается ³ 30 мин. Схема горизонтального контактного резервуара приведена на рис.

Рабочий объем контактных резервуаров определен по формуле:

 

                                               W = Q _max.ч * t, м³.                                  (3.55)

 

где t - продолжительность контакта сточных вод с хлором, ч.

                                      W = 918.87 * 1.0 = 918.9 м³.

 

Глубина проточной части отстойников H = 2.5 м, их ширина B = 5 м (согласно [1] B = (2 - 5) * H), принимаем n = 2 отстойника.

Длина отстойника определена по формуле:

                                                W         918.9

                                    L = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 31 м.                     (3.56)

                                           n * B * H 2 * 6 * 2.5

 

Соотношение L: H, согласно [1], должно находиться в пределах от 8 до 20, поэтому принимаем L = 31 м.

Объем осадка W_ос, выпадающего в контактных резервуарах, определено по формуле:

                                                 Q_сут       13775.72

                              W_ос = Q₀ * ¾¾ = 0.5 * ¾¾¾ = 6.9 м³,