Содержание

Введение. ........................................................................................................................................................................................ 2

1. Местоположение и природно-климатические условия района. ........................................................................... 4

1.1.Местоположение ............................................................................................................................................................... 4

1.2. Рельеф и геологическое строение. ............................................................................................................................ 4

1.3. Климат местности. .......................................................................................................................................................... 4

1.4. Растительный и животный мир. ................................................................................................................................ 5

1.5. Гидрологические условия. ........................................................................................................................................... 5

1.6. Почвенные условия. ....................................................................................................................................................... 7

2. Выбор системы и схемы канализации ........................................................................................................................... 8

3. Определение расчетных расходов сточных вод. ......................................................................................................... 9

3.1. Определение расчетных расходов сточных вод от промышленных предприятий. ........................... 10

3.2. Определение расчетных расходов сточных вод от коммунально-бытового сектора. ........................ 14

3.3. Определение расхода сточных вод от общественных предприятий. ........................................................ 15

3.4.Расчет расходов сточных вод от жилой зоны. ..................................................................................................... 18

3.5. Суммарный график поступления сточных вод из населенного пункта. ................................................ 23

4. Гидравлический расчет канализационной сети. ..................................................................................................... 27

4.1. Определение расходов для расчетных участков сети. .................................................................................... 27

4.2. Определение начальной глубины заложения коллектора. .......................................................................... 31

4.3.Гидравлический расчет самотечных трубопроводов. ..................................................................................... 32

5. Расчет главной канализационной насосной станции. .......................................................................................... 36

5.1. Расчет производительности насосов. .................................................................................................................... 36

5.2. Определение рабочего напора насоса. ................................................................................................................. 36

5.3. Определение числа и марки насосов. Их размещение. .................................................................................. 37

5.4. Другие сведения по канализационной насосной станции. ......................................................................... 39

5.5. Расчет совместной работы насосов и водоводов. ............................................................................................. 40

6. Расчет необходимой степени очистки сточных вод. ............................................................................................... 45

6.1. Определение эквивалентного и приведенного числа жителей. .................................................................. 46

6.2. Разбавление сточных вод. .......................................................................................................................................... 47

6.3. Необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам. .............................................. 48

6.4. Необходимая степень очистки по БПКполн. ..................................................................................................... 49

6.5. Необходимая степень очистки по кислороду, растворенному в воде. ..................................................... 50

7. Выбор метода очистки сточных вод. ............................................................................................................................. 51

8. Расчет очистных сооружений. ......................................................................................................................................... 53

8.1. Сооружения для механической очистки сточных вод. .................................................................................. 53

8.2. Сооружения для биологической очистки сточных вод. ................................................................................. 59

8.3.Сооружение глубокой доочистки. ........................................................................................................................... 65

8.4. Сооружения для обработки осадка сточных вод .............................................................................................. 70

8.5.Подбор воздуходувок ................................................................................................................................................... 74

8.6.Расчет хлораторной. ...................................................................................................................................................... 75

8.7. Контактный резервуар. ............................................................................................................................................... 76

9. Локальные очистные сооружения. Больницы. Станция нейтрализации. ..................................................... 77

9.1. Расход и состав сточных вод. ................................................................................................................................... 77

9.2. Схема очистки сточных вод. ..................................................................................................................................... 79

9.3. Расходы товарных реагентов. .................................................................................................................................. 80

9.4. Отстойник. ....................................................................................................................................................................... 82

9.5. Эффективность работы станции нейтрализации ............................................................................................ 82

10. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) ........................................................................................... 83

10.1. Оценка воздействия на водные объекты .......................................................................................................... 83

10.2. Оценка теплового загрязнения р. Десна очищенными стоками. ............................................................ 89

10.3.Экологическая безопасность при обеззараживании, утилизации и хранении осадков. ................ 90

10.4. Оценка воздействия на загрязнение воздушного бассейна. ...................................................................... 90

11.Технико-экономический расчет строительства и эксплуатации очистных сооружений ...................... 92

11.1. Расчет капитальных затрат. ................................................................................................................................... 92

11.2 Расчет эксплуатационных расходов .................................................................................................................... 96

11.3.Анализ безубыточности и обеспечения целевой прибыли. ....................................................................... 103

11.4. Обоснование эффективности строительства систем водоотведения. .................................................. 106

Список используемой литературы. ................................................................................................................................. 111

Введение.

Каждый город и промышленное предприятие имеют комплекс подземных самотечных трубопроводов, очистных и других сооружений, с помощью которых осуществляется отвод использованных и отработавших вод, очистка и обеззараживание их, а также обработка и обезвреживание образующихся при этом осадков с одновременной утилизацией ценных веществ. Такие комплексы называются системами водоотведения, или водоотведением.

Сточные воды образуются при использовании природной или водопроводной воды для бытовых целей и технологических процессов промышленных предприятий. К сточным водам относятся также атмосферные осадки – дождевые и талые воды, выпадающие на территориях городов, населенных мест и промышленных предприятий. Сточными водами являются также подземные воды, извлекаемые из шахт на поверхность земли при разработке рудных и нерудных полезных ископаемых. Сточные воды содержат в своем составе органические загрязнения, которые способны загнивать и служить средой для развития различных микроорганизмов, в том числе и патогенных. Такие воды являются источником различных заболеваний и распространения эпидемий. Сточные воды могут содержать в своем составе и минеральные загрязнения, вредные и токсические вещества. Все сточные воды способны нарушить санитарно-эпидемиологическое благополучие населения городов и промышленных предприятий. Они являются источником загрязнения окружающей природной среды.

Системы водоотведения устраняют все негативные последствия от воздействия сточных вод на окружающую природную среду. После очистки сточные воды обычно сбрасываются в водоемы. Наиболее совершенными системами водоотведения являются такие, которые обеспечивают очистку и подготовку воды такого качества, при котором возможен возврат воды для повторного использования в промышленности или сельском хозяйстве. Такие системы называются бессточными или замкнутыми.

В небольших населенных пунктах с малой плотностью населения санитарное благополучие решалось (в ряде случаев решается и теперь) путем сбора отбросов в специальных выгребах и последующего вывоза их гужевым или автомобильным транспортом на ассенизационные поля для обезвреживания. Такая система называется вывозной. Современным санитарным требованиям такая система не удовлетворяет. Рост городов и развитие промышленных предприятий осложнили их санитарное состояние, а также получение и обеспечение их чистой водой. Общее развитие цивилизации привело к созданию современных городов и промышленных предприятий, оборудованных системами водоснабжения и водоотведения.

Системы водоснабжения и водоотведения тесно связаны между собой. При отсутствии системы водоотведения ограничивается потребление воды, так как возникают затруднения с удалением сточных вод, кроме того, невозможно строительство зданий высотой более двух-трех этажей. При отсутствии системы водоснабжения невозможно создать сплавную систему водоотведения. Только при большом потреблении воды, что возможно при наличии системы водоснабжения, образующиеся загрязнения разбавляются водой до такой степени, когда можно создать сплошные потоки воды в самотечных трубопроводах, способные обеспечить гидротранспорт этих загрязнений за пределы городов и промышленных предприятий. Современные системы водоснабжения и водоотведения можно создавать только при наличии внутренних (в зданиях) систем водоснабжения и водоотведения. При этом жители, стремясь удовлетворить свои бытовые потребности, увеличивают потребление воды. Возрастание отводимых расходов сточных вод позволяет нормально функционировать системам водоотведения.

Объектом канализации являются жилые кварталы города, машиностроительный завод, завод пищевой промышленности, коммунально-бытовые и общественные организации города.

1. Местоположение и природно-климатические условия района.

1.1.Местоположение

Рассматриваемый город расположен в Московской области, на берегу реки Десны, которая является левобережным притоком реки Пахры. Область расположена в центральной части Восточно-Европейской (Русской) равнины в междуречье Волги и Оки. Территория принадлежит бассейну реки Оки. Основная водная артерия района р.Пахра.

1.2. Рельеф и геологическое строение.

Рельеф местности представляет собой моренную равнину с возвышенностями, чередующимися с многочисленными плоскими, часто замкнутыми понижениями.

Отметки в черте города колеблются от 51 до 62 м. Водосбор реки находится в восточной части города. Дно русла сложено песками, местами галечником, изредка плитами известняка. Современные аллювиальные отложения лежат непосредственно на известняках среднего отдела каменноугольной системы. Последние нередко выходят на дневную поверхность в обрывистых береговых склонах реки ниже пос. Десна, а на междуречных пространствах они покрыты четвертичным чехлом.

1.3. Климат местности.

Климат рассматриваемого района находится в пределах умеренно-климатического пояса. Самой типичной чертой умеренно-континентального климата является наличие контрастов и исключительное непостоянство. Климат формируется под активным воздействием атлантических воздушных масс, холодного и сухого воздуха из Арктики и сухой воздушной массы с юго-востока. Средняя температура января 10-11°С, средняя температура июля -17-18°С. В отдельные зимы морозы могут достигать – 45-50°С, максимумы летних температур –38-40°С. Среднегодовое количество осадков составляет 450-600 мм/год.

Средняя высота снежного покрова 30 см – на открытых полях, 45 см- на закрытых участках. продолжительность безморозного периода 120 дней. Среднее атмосферное давление 747 мм ртутного столба. Глубина промерзания почвы 100-130 см.

Преобладают ветры северного, северно-западного и юго-западного направлений: с сентября по октябрь – западного направления, с мая по август увеличивается по сравнению с зимой повторяемость ветров с северной составляющей. При этом в Южной части Московской области повторяемость западных направлений больше, чем в северной.

1.4. Растительный и животный мир.

Московская область отличается высокой (около 40%) лесистостью (береза, осина, ель, сосна). Самые крупные лесные массивы сохранились в западных и восточных районах. Большая часть лесов имеет водо-охранное значение и не подлежит вырубке.

В Московской области в лесах в основном сохранились: лось, барсук, лисица, кабан, заяц, белка и другие виды животных. Многочисленны птицы: синица, дятел, снегирь, глухарь, соловей, тетерев, рябчик, перепел и др.

В водоемах и реках обитают следующие виды рыб: плотва, окунь, щука, ерш, пескарь, карась и др.

1.5. Гидрологические условия.

Река Десна, впадает в р. Пахру на 55 км от устья, длина реки 88км, площадь водосбора 717 км² . В бассейне зарегистрировано 53 озера и водохранилища, площадь зеркал которых 1,01 км² . Падение русла составляет 75,2 м, а средний уклон 0,0009.

Минимальные расходы воды по реке Десна рассчитаны по следующим створам:

· д. Тупиково, в 1км выше впадения р.Незнайки;

· д. Лаптево, в 0,5 км выше впадения р.Сосенки;

· д. Расоторово, в 3 км ниже впадения р.Сосенки;

· в устье.

Таблица №1 Основные гидрографические сведения водотоков по расчетным створам:

Таблица №2 Данные о русле в период межени.

Русло реки Десны среднеизвилистое, изначально заросшее, с многочисленными перекатами и бродами. Скорость течения не большая. Основной расчетной характеристикой является минимальный среднемесячный расход воды 95% обеспеченности для летне- осенней и зимней межени.

Для получения расчетных величин использована формула, приведенная в справочнике «Ресурсы поверхностных вод СССР»

Q _мес =a * M * F^т

где Q _мес -минимальный месячный сток обеспеченностью 80 %, м3/сек

М -модуль стока по карте справочника .л/с км2

F - плошадь водосбора км2

a и n -параметры характеризующие условия формирования

минимального стока

Таблица №3 Для бассейна р.Десна параметры равны:

Подставив полученные данные в формулу получим Q(80%) за летне осенний и зимний период по всем створам:

В таблице №4 приведены минимальные расходы воды различной обеспеченности по вышеуказанным створам

Таблица №4

1.6. Почвенные условия.

Почвы преобладают дерново-подзолистые с невысоким естественным плодородием.

2. Выбор системы и схемы канализации

Отличие по составу и свойствам загрязнений бытовых, производственных и дождевых сточных вод обуславливает разные методы их очистки, а также необходимость раздельного из отведения.

В данном населенном пункте принимаем раздельную систему водоотведения. Она предусматривает укладку двух подземных сетей труб и коллекторов. В одну из них поступают хозяйственно-бытовые и загрязненные производственные сточные воды, которые подаются на очистные сооружения. По другой системе труб и коллекторов дождевые и дренажные талые воды и условно чистые производственные воды отводятся в водоем без очистки.

Схема канализования города – пересеченная, при которой коллекторы бассейнов трассируются перпендикулярно направлению течения воды в водоеме и перехватываются главным коллектором, трассируемым параллельно реке.Место расположения уличных трубопроводов определяется необходимостью приема и отвода воды от каждого квартала застройки. Принцип их трассировки диктуется необходимостью обеспечения наименьшего заглубления внутриквартального рельефа местности и размеров квартала.

В данном случае трассировка уличных трубопроводов осуществляется по двум схемам:

1. Объемлющая трассировка – уличный трубопроводы опоясывают квартал со всех четырех сторон, эту схему применяют при небольшом уклоне поверхности земли и плоском рельефе местности для больших кварталов.

2. Трассировка по пониженной стороне квартала – уличные трубопроводы прокладываются лишь с пониженной стороны обслуживаемых кварталов, эту схему применяют при значительном уклоне земли при i ³ 0,007.

3. Определение расчетных расходов сточных вод.

Размеры сооружений систем водоотведения определяются по расчетным расходам, вычисление которых связано с удельным водоотведением. Удельное водоотведение бытовых вод от города – среднесуточный (за год) расход вод л/сут, отводимый от одного человека, пользующегося системой водоотведения. Оно зависит от степени благоустройства зданий, под которой подразумевается степень оборудования зданий санитарно – техническими устройствами. Чем выше степень благоустройства, тем выше удельное водоотведение. Удельное водоотведение зависит от климатических условий: в южных районах с более теплым климатом оно выше, чем в северных.

Удельное водоотведение устанавливают на основании изучения опыта работы действующих систем водоотведения. Рекомендуемое СНиП 2.04.03-85 удельное водоотведение для районов с застройкой зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с централизованным горячим водоснабжением, составляет 230-350 л/сут на одного жителя. В этих нормах учтены расходы бытовых вод от жилых зданий, а также расходы воды от административных зданий и коммунально-бытовых предприятий, расположенных в городе, но не учтены расходы бытовых и производственных вод от промышленных предприятий, которые нужно учитывать особо. В данном населенном пункте удельное водоотведение (норма водоотведения) составляет для 1-го района (с плотностью 160 чел/га) 280 л/чел сут, а для 2-го района (с плотностью 210 чел/га) – 320 л/чел сут.

Удельное водоотведение бытовых вод от промышленных предприятий – расход воды, л/смену, от одного работающего. Оно одинаково для предприятий всех отраслей промышленности и не зависит от климатических условий. Рекомендуемые значения удельного водоотведения приведены в табл.1 (по СНиП 2.04.01-85).

Удельное водоотведение и коэффициент часовой неравномерности водоотведения бытовых вод от промышленных предприятий приведено в таблице №5 .

Таблица №5.

Норма водоотведения душевых сточных вод на одного работающего равна 40л/чел в горячем цеху и 60л/чел – в холодном цеху. Продолжительность пользования душем составляет 45 мин после окончания смены.

3.1. Определение расчетных расходов сточных вод от промышленных предприятий.

В производственном секторе предусматривается отвод технологических (производственных), хозяйственно-бытовых и душевых сточных вод.

Завод пищевой промышленности работает в три смены:

-1-я смена с 7 до 15 часов;

-2-я смена с 15 до 23 часов;

-3-я смена с 23 до 7 часов.

Общий суточный расход от предприятия составляет Q сут= 4000м³ / сут. В первую и вторую смены завод работает с производительностью Q₁ =Q₂ =1500м³ / смену , а в третью смену – с производительностью Q ₃ =1000м³ / смену. На заводе работает 750 человек, из которых 200 человек работают в третью смену, а оставшиеся 550 человек работают в первой и второй сменах по 275 в каждой. На заводе нет горячих цехов. Душем пользуются все работающие на заводе.

Машиностроительный завод работает в две смены:

-1-я смена с 7 до 15 часов;

-2-я смена с 15 до 23часов.

Общий суточный расход составляет Q сут=2000м³ / сут. Производительность завода распределена равномерно по сменам. На заводе работают 600 человек, из которых 160 человек – в горячем цеху и 440 человек – в холодном. Распределение работающих людей по сменам равномерное. Душем пользуются люди, работающие в горячем цеху.

3.1.1. Расходы производственных сточных вод от промышленных

предприятий

Часовой расход в смену определяется по формуле:

Q _час =

где Q _см - расход производственных сточных вод в смену;

К_ч - коэффициент часовой неравномерности, К_ч = 1 ;

Т_см - продолжительность смены, Т_см = 8ч ;

Для завода пищевой промышленности расчетные расходы производственных сточных вод по сменам составят:

Q^1,2 _час = = 187,5 м³ / час

Q³ _{. час} = = 125 м³ / час.

Секундные расходы производственных сточных вод равны:

q^1,2 _сек = = = 52,08 л / с,

q³ _сек = = = 34,72 л / с.

Расчетный расход производственных сточных вод в смену от машиностроительного завода равен:

Q^1,2,3 _час = = 125 м³ / час,

Q^1,2,3 _час = = 34,72 л / с.

3.1.2. Расходы хозяйственно-бытовых сточных вод от промышленных предприятий.

Расчетные расходы хозяйственно-бытовых сточных вод от промышленных предприятий определяются по формулам:

Q^хб _сут = ;

Q^хб _см = ;

q^хб _{max. сек} = ,

где Q^хб _сут – суточный расход хозяйственно-бытовых сточных вод от

предприятия;

Q^хб _см – расход хозяйственно-бытовых сточных вод предприятия

в смену;

q^хб _{max. сек} – максимальный секундный расход хозяйственно-

бытовых сточных вод предприятия;

N₁ и N₂ – число работающих в сутки при удельном водоотведении

соответственно 25 и 45л/см;

N₃ и N₄ – число работающих в смену при удельном водоотведении

соответственно 25 и 45 л/см на одного работающего;

N₅ и N₆ –число работающих в смену с максимальным числом

работающих при удельном водоотведении соответственно 25

и 45 л/см на одного работающего;

K _ч1 и K _ч2 -коэффициенты часовой неравномерности при удельном

водоотведении соответственно 25 и 45 л/см (см. табл. 1);

Т_см - продолжительность смены, ч;

Завод пищевой промышленности:

Q^хб _сут = = 18,75 м³ / сут;

Q^хб _см ^1,2 = = 6,88 м³ / смену;

Q^хб _см ³ = = 5,0 м³ / смену;

q^хб _{max. сек.} = = 0,72 л / с = 2,58 м³ / ч;

Машиностроительный завод:

Q^хб _сут = = 18,2 м³ / сут;

Q^хб _см ^1,2 = = 9,1 м³ / смену;

q ^хб _{max. сек} = = 0,88 л / с = 3,19 м³ / ч;

3.1.3. Расходы душевых сточных вод от промышленных предприятий.

Расчетные расходы душевых вод определяются по формулам:

Q^д _сут = ,

где N₇ и N₈ – число пользующихся душем при норме водоотведения

40 и 60 л/чел;

q^д _{max. сек} = ,

где N₉ иN₁₀ – число принимающих душ в смену с максимальным

числом работающих при норме водоотведения 40 и 60 л/чел. Завод пищевой промышленности:

Q^д _сут = = 30 м³ / сут;

q ^д _{max сек} = = 4,1л / с = 14,76 м³ / ч.

Машиностроительный завод:

Q^д _сут = = 9,6 м³ / сут;

q ^д _{max. сек} = = 1,77л / с = 4,8 м³ / ч.

3.2. Определение расчетных расходов сточных вод от коммунально-бытового сектора.

В данном населенном пункте работают две бани и две прачечные.

3.2.1. Расходы сточных вод от бань.

Пропускная способность бани составляет 70чел/ч, продолжительность рабочего дня с 9 до 20ч.

Суточный расход сточных вод от бани определяется по формуле:

Q^б _сут = ,

где q – норма расходования воды на одного человека, q = 200л/чел;

N – пропускная способность бани, N = 70 чел / ч;

T – время работы бани, T = 11ч;

Q ^б _сут = = 154 м³ / сут.

Расход от двух бань составит: Q ^б _общ = 154 2 = 308 м³ / сут.

Часовой расход бани определяется как:

q ^б _час = ; q ^б _час = = 28 м³ / час = 7,78 л / с.

3.2.2. Расходы сточных вод от прачечных.

Пропускная способность прачечной составляет 90кг сухого белья в час, продолжительность работы с 9 до 19ч.

Суточный расход сточных вод от прачечной определяется по формуле:

Q ^пр _сут = ,

где q – норма расходования воды на 1кг сухого белья, q = 75л / кг;

M – пропускная способность прачечной, M = 90кг / час;

T – время работы прачечной, T= 10ч.

Q ^пр _сут = = 67,5 м³ / сут.

Расход от двух прачечных составит: Q ^пр _общ = 67,5 2 = 135 м³ / сут.

Часовой расход от прачечных:

q ^пр _час = = = 13,5 м³ / час = 3,75 л / с.

3.3. Определение расхода сточных вод от общественных предприятий.

В данном населенном пункте имеются четыре школы (по две в каждом районе), четыре больницы, три детских сада: один в первом районе и два во втором, две поликлиники.

Суточный расход сточных вод от общественного предприятия определяется по формуле:

Q ^ш _сут = ,

где q – норма водоотведения (литр на единицу измерения);

N – количество единиц измерения.

3.3.1. Расходы сточных вод от школ.

В первом районе работают школа №1, с общем количеством учащихся и учителей 1500 человек, и школа №2, с общим количеством учащихся и учителей 1300 человек. Во втором районе работают школы №3 и №4, с общим количеством учащихся и учителей соответственно 1600 и 1400 человек. Норма водоотведения q = 20л/чел. Время работы школ 8 – 18 часов.

Суточные расходы сточных вод от школ:

Q ^ш1 _сут = = 30 м³ / сут;

Q ^ш2 _сут = = 26 м³ / сут;

Q^ш3 _сут = = 32 м³ / сут;

Q^ш4 _сут = = 28 м³ / сут.

Часовые расходы сточных вод от школ:

q ^ш _ч = ,

где Т – продолжительность работы школы.

q^ш1 _ч = = 3 м³ / ч;

q^щ2 _ч = = 2,6м³ / ч;

q^ш3 _ч = = 3,2 м³ / ч;

q^ш4 _ч = = 2,8 м³ / ч.

Общий суточный расход сточных вод от всех школ равен:

Q ^общ _сут = 30+26+32+28 = 116 м³ / сут.

Общий часовой расход сточных вод от школ равен:

q ^общ _ч = = 11,6 м³ / ч.

3.3.2. Расходы сточных вод от больниц.

В первом районе данного населенного пункта находятся две больницы на 350 мест каждая, а во втором районе – две больницы на 200 и 300 мест. Больницы работают круглосуточно. Расход сточных вод в течение суток распределяется в зависимости от общего коэффициента неравномерности. Норма водоотведения составляет 250л/место

Суточный расход сточных вод от одной больницы первого района составляет:

Q¹ _Б = = 87,5 м³ / сут.

Общий суточный расход сточных вод от двух больниц первого района составляет:

Q ^общ1 _Б = 2 * 87,5 = 175 м³ / сут.

Суточные расходы сточных вод от больниц второго района составляют:

Q ² _1Б = = 50 м³ / сут.

Q² _2Б = = 75 м³ / сут.

Общий суточный расход сточных вод от больниц второго района равен:

Q ^общ2 _Б = 50+75 = 125 м³ / сут.

Общий суточный расход сточных вод от всех больниц равен:

Q ^общ _Б = 175+125 = 300 м³ / сут.

Часовой расход сточных вод от больниц составляет:

q ^час _Б = = = 12,5 м³ / ч.

Одна из больниц имеет локальные очистные сооружения (ЛОС), производительностью 7,2 м³ /сут.

3.3.3. Расходы сточных вод от детских садов.

Детский сад первого района рассчитан на общее количество детей и воспитателей 200 человек. Число детей и воспитателей в детских садах второго района равно 250 и 300 человек. Норма водоотведения составляет 20л/чел. Режим работы детских садов с 7 до 18 часов.

Суточный расход сточных вод детсада в первом районе составляет:

Q ¹ _{д / с} = = 4 м³ / сут.

Суточные расходы сточных вод от детских садов второго района равны:

Q² _{д / с1} = = 5 м³ / сут;

Q² _{д / с2} = = 6 м³ / сут.

Общий суточный расход сточных вод от детских садов второго района составляет:

Q ^общ2 _{д / с} = 5+6 = 11 м³ / сут.

Общий суточный расход сточных вод от всех детских садов населенного пункта равен:

Q ^общ _{д / с} = 4+11 = 15 м³ / сут.

Часовой расход сточных вод от детских садов составляет:

q^час _{д / с} = = = 1,36 м³ / ч.

3.3.4. Расходы сточных вод от поликлиник.

В первом районе работает поликлиника на 320 человек, а во втором районе – 345 человек. Поликлиники работают с 9 до 19 часов. Норма водоотведения составляет 15 л/чел.

Суточные расходы сточных вод от поликлиник первого и второго районов равны:

Q ¹ _П = = 4,8 м³ / сут;

Q ² _П = = 5,18 м³ / сут

Общий суточный расход сточных вод от поликлиник равен:

Q ^общ _П = 4.8+5,18 = 9,98 м³ / сут.

Часовой расход сточных вод от поликлиник составляет:

q ^час _П = = = 1 м³ / ч.

3.4.Расчет расходов сточных вод от жилой зоны.

Для определения средних расходов сточных вод первоначально кварталы разбиваются на площади стока, в зависимости от трассировки уличной сети. Затем определяется площадь застройки и расчетное число жителей.

Для определения расходов сточных вод от жилой зоны вычисляется удельный расход сточных вод (модуль стока), т.е. расход с 1га застройки:

q_{0 =} ,

гдеq – норма водоотведения на 1чел л/сут;

p – плотнсть населения на 1га, чел/га.

Среднесекундные расходы сточных вод определяются как:

q _{ср. сек} = q₀ F ,

где F - площадь квартала;

Среднесуточный расход бытовых сточных вод определяется по формуле:

Q _{ср. сут} = ,

где N – число жителей в районе.

Q_ср.сут ^1р-н = = 4945,1

Q_ср.сут ^2р-н = = 8615,7.

Расчет ведем в таблице 6 «Определение средне секундных расходов сточных вод.»

3.5. Суммарный график поступления сточных вод из населенного пункта.

Для определения ожидаемого притока сточных вод к насосной станции необходимо определить колебания расчетного расхода по часам суток. Эти колебания необходимо орпеделить отдельно для бытовых сточных из жилой зоны, для бытовых,производственных, душевых сточных вод от промышленных предприятий, сточных вод от общественных зданийи коммунально-бытовых предприятий.

Примерное распределение среднесекундного расхода бытовых сточных вод в процентах по часам суток зависит от общего коэффициента неравномерности К_общ , который определяется по формуле Н.Ф. Федорова:

К_общ = = = 1,46

где q_{ср сек} - суммарный среднесекундный расход сточных вод с

населенного пункта (таблица 6)

Расчет ведется в таблице №7 «Определение притока сточных вод с населенного пункта по часам суток»

На основании таблицы №7 построим график притока сточных вод по часам суток.

Таблица 7 Определение притока сточных вод с населенного пункта по часам суток

Рис.1 Приток сточных вод по часам суток

4. Гидравлический расчет канализационной сети.

4.1. Определение расходов для расчетных участков сети.

Расчетным участком сети называют канализационную линию между двумя колодцами, в которой расчетный расход может быть условно принят постоянным.

Для определения расчетного расхода первоначально необходимо установить расходы, поступающие в расчетный участок сети:

1) попутный – расход, непосредственно попадающий в расчетный участок;

2) транзитный – расход, учтенный ранее расчетного участка;

3) боковой – расход, попадающий в начало расчетного участка с кварталов, не примыкающих к участку;

4) сосредоточенный – расход от промышленного предприятия, общественных объектов и хозяйственно-бытовых предприятий.

Попутный расход переменный, и возрастает от нуля до некоторого конечного значения, но для простоты подсчетов его принимают постоянным по всей длине участка. Попутный расход принимают равным произведению модуля стока q₀ на площадь квартала F, тяготеющего к рассматриваемому участку сети.

Боковой транзитный и сосредоточенный расход для данного участка не изменяется. Определение боковых и транзитных расходов сводится к определению попутных расходов к вышележащим линиям.

Расчет коллектора производится на пропуск максимально секундного расхода:

q _{макс сек} = q _{ср сек} К_общ ,

где К_общ – общий коэффициент неравномерности, (таблица 3.4 /2/).

Расчет ведем в таблице 8. «Определение максимального секундного расхода сточных вод».

Таблица 8 Определение максимального секундного расхода сточных вод

4.2. Определение начальной глубины заложения коллектора.

При проектировании водотводящей сети важнейшим требованием является обеспечение минимума приведенных затрат. Исследованиями и опытом эксплуатации установлено, что основное влияние на величину приведенных затрат оказывают капитальные вложения. Поэтому при проектировании следует стремиться к минимальной стоимости строительства, которая в значительной степени зависит от глубины укладки трубопровода. Очень важно установить минимальную глубину, на которой технически, экономически и экологически целесообразно по местным условиям прокладывать канализационную сеть.

Минимальную глубину заложения трубопроводов необходимо назначать исходя из следующих условий:

· исключение промерзания труб;

· исключение разрушения труб под действием внешних нагрузок;

· обеспечение присоединения к трубопроводам внутриквартальных сетей и боковых веток.

Минимальную глубину заложения трубопроводов рекомендуется определять на основании опыта эксплуатации действующих трубопроводов в данной местности. При отсутствии данных по опыту эксплуатации минимальная глубина может приниматься равной

h_min = h_пр – a,

где h _пр – глубина промерзания грунта;

а – величина, зависящая от диаметра трубопровода,значения

которой рекомендуется принимать равными: 0,3м – при

диаметре трубопровода до 500мм и 0,5м – при большем диаметре.

В целях исключения разрушения труб возможными внешними нагрузками глубина заложения трубопроводов должна быть не меньше 0,7м до верха трубопровода. Следовательно, минимальная глубина трубопровода до лотка равна

h_min = 0,7 + d,

где d – диаметр трубы, м.

При присоединении внутриквартальной сети к внешней водоотводящей минимальная глубина заложения лотка трубопровода в диктующей точке должна быть не меньше определенной по формуле:

H = h_min + i(L + l ) + z₁ – z₂ + D где h_min – минимальная глубина заложения трубопровода, h_min = 1,1м

i – минимальный уклон трубопровода внутриквартальной сети,

i = 0,007;

L – длина дворовой или внутриквартальной канализационной

линии от смотрового колодца уличной сети до наиболее удаленного колодца, L = 115м ;

l – длина соединительной линии, l = 7м ;

z₁ ,z₂ –отметки поверхности земли у колодца уличной сети и наиболее удаленного колодца внутриквартальной или дворовой

сети, z₁ = 62,6м, z₂ = 62,7 м;

D- перепад между лотками дворовой и уличной сети, D = 0,05м.

Н = 1,1 + 0,007(115 + 7) + 62,6 – 62,7 + 0,05 = 1,9 м

Уровень залегания грунтовых вод находится на глубине 7,2 м от поверхности земли.

4.3.Гидравлический расчет самотечных трубопроводов.

Расчет самотечных трубопроводов заключается в определении диаметра трубопровода, уклона и параметров его работы: наполнения и скорости. Предварительно определяется расход вод, который является исходным для расчета.

Движение сточной жидкости в коллекторе изменяется по часам суток и увеличивается от боковых присоединений, поэтому движение жидкости в трубе считается неравномерным и неустановившимся. Но в целях упрощения гидравлических расчетов водоотводящих сетей движение воды в них условно принимается установившимся и равномерным.

При расчете главного коллектора необходимо учитывать следующие условия:

· чтобы избежать частого засорения труб наименьшие диаметры для трубопроводов уличной сети принимаются 200мм, а для внутриквартальной – 150мм;

· наименьший уклон для диаметров 200мм равен 0,007, для диаметров 150мм – 0,008;

· расчетное наибольшее наполнение в трубах принимается в зависимости от диаметра:

d = 150 – 300 мм - = 0,6

d = 350 – 400 мм - = 0,7

d = 500 – 900 мм - = 0,75

d > 900 мм - = 0,8

· наполнение в трубах должно быть не менее 0,5

· минимальные скорости течения принимаются:

d = 150 – 200 мм – v = 0,7 м / с

d = 300 – 400 мм – v = 0,8 м / с

d = 450 – 500 мм – v = 0,9 м / с

d = 600 – 800 мм – v = 1,0 м / с

d = 900 – 1200мм – v = 1,15 м / с

· максимальная скорость движения сточной жидкости составляет в металлических трубах 8 м/с, в неиеталлических – 4 м/с;

· соединения труб одного диаметра производится по уровням воды, а труб разного диаметра – по шелыгам.

На начальных участках сети с диаметрами 150 и 200 мм, в следствие малых расходов наполнение и скорость получаются меньше допустимых. Такие участки считаются безрасчетными (при расходе до 6,5 л/с).

При гидравлическом расчете стремятся, чтобы скорости течения воды по длине коллектора постепенно возрастали.

Гидравлический расчет главного коллектора сведен в таблицу 9. По данным таблицы 5 строится профиль главного коллектора.

Таблица 9. Гидравлический расчет главного коллектора

5. Расчет главной канализационной насосной станции.

Канализационные насосные станции предназначены для перекачки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод города, имеющих нейтральную и слабощелочную реакцию, по напорным трубопроводам на очистные сооружения. Станция запроектирована с автоматическим управлением работой насосных агрегатов и вспомогательных механизмов.

Принимаем конструкцию канализационной насосной станции камерного типа. Насосная станция имеет подземную часть круглой в плане формы и прямоугольную надземную часть.

Подземная часть разделена на два отсека глухой водонепроницаемой перегородкой: в одном отсеке расположен приемный резервуар и грабельное помещение, в другом – машинный зал.

В машинном зале расположены основные фекальные насосы с электродвигателями для уплотнения сальников и необходимая арматура; в грабельном -решетки механизированные и с ручной очисткой.

В надземной части расположены щиты управления двигателями, приборы автоматики, вентиляционно-отопительное оборудование, служебное помещение, санузел, душевая, монтажные площадки и грузоподъемные устройства.

5.1. Расчет производительности насосов.

В качестве расчетной производительности насосов принимаем максимальный часовой приток сточных вод в сутки. Число работающих насосов принимаем равным 2. Тогда производительность каждого насоса будет равна:

Q_н = ==641,54м³ /ч

5.2. Определение рабочего напора насоса.

Полный рабочий напор определяется для режима часа наибольшего притока воды, то есть когда насосная станция должна подавать рабочий напор насоса:

H_н =H_р +h_в +h_н +h_изл,

где H_р –геометрическая высота подъема, м;

h_в - потери напора на всасывающей линии, h_в =0,5м ;

h_н - потери напора в нагнетательной линии, м;

h_изл – запас на излив,h_изл =1 м;

Геометрическая высота подъема определяется по формуле:

H_р = DZ_ос – ( DZ_лот -1)+3,

гдеDZ_{о с} – отметка очистных сооружений, DZ _ос =57м

DZ _лот -отметка лотка трубы, DZ _лот =48,52 м

H_р = 57– (48,52-1)+3=12,48

Потери напора в нагнетательной линии определяются по формуле:

h_н =1,1 h_дл + h_нк

где h _нк –потери напора в напорных коммуникациях, h_нк = 2м;

h_дл - потери напора по длине нагнетательного трубопровода,

h_н = ,

где L -длина напорного трубопровода от насосной станции очистных

сооружений,L=50м, так как насосная станция находится на

территории очистных сооружений.

Нагнетательную линию проектируем в 2 нитки. На каждую нитку приходится расход:

Q_н =641,5 м³ /ч = 178,2 л / сек.

Для напорного трубопровода принимаем чугунные трубы, рекомендованная скорость потока в трубе – 1-1,5 м/сек.

По таблице Шевелева принимаем:

d = 400 мм, V= 1,33 м /с, 1000 i = 5,97

Тогда h_дл = =0,3м

h_н =1,1*1,3+2=2,33 м

H_н =12,48+0,5+2,33+1 =16,31 м

5.3. Определение числа и марки насосов. Их размещение.

По каталогу канализационных насосов подбираем насос по напору H_н = 16,31 м и Q_н = 641,5 м³ /ч типа СД 800/32б с электродвигателем 4А315М6. Кроме двух рабочих насосов предусматриваем два резервных насоса. Всего в здании насосной станции размещается четыре насоса.

Размер подземной части станции принимаем 10,5 м, а наземной части –12х12 м.

Насос и электродвигатель монтируются на общей плите, входящей в объем поставки завода-изготовителя. Насосы установлены плод заливом.

Работа насосов автоматизирована в зависимости от уровней воды в приемном резервуаре.

На напорных трубопроводах предусмотрены обратные клапаны. Задвижки на всасывающихся и напорных трубопроводах приняты с ручным управлением. Автоматическое включение агрегатов осуществляется при открытых задвижках на всех трубопроводах. Закрываются задвижки только на время проведения ремонтных работ.

При не включении или аварийной остановке любого рабочего насоса, а также при аварийном уровне сточной жидкости в приемном резервуаре включается резервный насос.

Диаметры всасывающихся и напорных трубопроводах приняты в зависимости от производительности насосов и допустимых скоростей движения сточных вод: во всасывающих трубопроводах от 0,7 до 1,5 м/с, в напорных трубопроводах от 0,1 до 2,5 м/с (согласно СниП 2-Г-6 п.4,35)

На насосной станции предусмотрено два напорных трубопровода.

Для взмучивания осадка в приемном резервуаре и опорожнения напорного трубопровода предусмотрены ответвления от него трубами, диаметром 50мм. Включение в работу трубопровода взмучивания производится задвижкой с ручным управлением.

Разбавление отбросов в дробилке и смыв их с лотка осуществляется сточной водой, подаваемой по трубе диаметром 25 мм, подключенной к напорной к напорному трубопроводу станции. Управление подачей воды к дробилке производится вентилем вручную.

В целях уменьшения износа валов основных насосов предусмотрено гидравлическое уплотнение сальников водопроводной водой под давлением, немного превышением добавления, развиваемое насосами. Для обеспечения санитарного разрыва струи водопроводной воды, подаваемой в сальники насосов, установлен бак и два вихревых насоса (один из них резервный).

Устанавливаются вихревые насосы марки 1В-0,9м со следующими характеристиками:

· производительность 1 насоса от 1,0 до 3,5 м³ /ч;

· напор 12,5-35м;

· число оборотов –1450 об./мин;

· марка электродвигателя АОЛ2-22-4;

· мощность электродвигателя 1,5кВт.

Работа фекальных насосов сблокирована с работой насосов для уплотнения сальников. Для удаления воды от мытья полов и аварийных промывов предусмотрен сборный лоток и приямок.

Откачка воды из приямка осуществляется основными насосами по трубе диаметром 25 мм, присоединенной к всасывающим патрубкам насосов.

5.4. Другие сведения по канализационной насосной станции.

Внутренний водопровод и канализация .

Вода для хозяйственно-питьевых и производственных нужд подается по одному вводу, диаметром 50 мм, и подводится к санитарным приборам, поливным кранам и баку разрыва струи.

Сток от санитарных приборов сбрасывается в резервуар насосной станции.

Подъемно-транспортное оборудование

Для монтажа и ремонта оборудования в грабельном и машинном помещениях предусмотрены ручные передвижные червячные тали грузоподъемностью 1 тонну.

Вентиляция

Основными санитарно-гигиеническими вредностями являются:

- в грабельном отделении – газовые выделения;

- в машинном отделении – тепловыделение от работающих электродвигателей.

В грабельном отделении для борьбы с вредностями предусматривается приточная вентиляция с подогревом воздуха и вытяжная вентиляция с отсосами от канала решеток и от дробилки. Подача приточного воздуха осуществляется: в рабочую зону помещения решеток в размере 1/3 общего количества и 2/3 в рабочую зону помещения на отметке 0,00.

В машинном зале воздухообъем определен из условий ассимиляции тепловыделений в летний период. Приточный воздух подается в рабочую зону машинного зала, удаление воздуха естественное, через дефлекторы.

5.5. Расчет совместной работы насосов и водоводов.

Характеристика насоса СД800/32б представлена на рис. 2. характеристики H-Q и H-2Q исправляются на величину потерь во всасывающем трубопроводе:

h _вс = S _в * Q² _н ,

где S _в – сопротивление на всасывающей линии

S _в = = =0 ,0000012

Расчет величин потерь проводится в таблице №10. Полученные значения h _вс вычитаются из ординат кривыхH-Q и H-2Q и получаем исправленные характеристики насоса с учетом потерь.

Напорная характеристика водоводов h_вод -Q и h_вод -2Q строится по формуле:

h _вод = H _г + h _н ,

где H _г – геодезическая высота подъема H _г =12,48 м

h _н – потери напора в нагнетательной линии,

h _н = S _н * Q² _вод

S _н = = =0 ,0000079

Расчет для построения напорной характеристики водовода ведется в таблице №11

Таблица №10

Таблица №11

По результатам таблицы №11 строим напорные характеристики водоводов h_вод -Q и h_вод -2Q (рис.2)

С характеристик на рис.2 снимаем значения расходов насосов.

При работе одного насоса на два трубопровода Q_1н2в =895 м³ /сек =4,4%.

При работе двух насосов на два трубопровода Q_2н2в =1380м³ /сек=6,3%

Определение объема приемного резервуара.

Приемный резервуар находим для сглаживания неравномерности поступления сточных вод. Объем приемного резервуара определяется графиком поступления сточных вод в него и графиком работы насосов. Расчет ведем в таблице №12.

Режим работы насосов выбирается так, чтобы объем приемного резервуара был наименьшим.

Минимальный объем приемного резервуара должен составлять не менее 5-ти минутной работы одного насоса, то есть:

W_min = = =0,37% от Q _сут = 20528,6 м^3/ сут, что составляет 75 м³

W_рез = = =78м³

Приемный резервуар находится в подземной части главной канализационной насосной станции, имеющей размер D =10,5м

Площадь приемного резервуара равна:

F _рез = = =43,3 м²

Принимаем высоту резервуара h =1,8 м , тогда объем резервуара равен:

W = F _рез h = 43,3*1,8 = 78 м³

Дно приемного резервуара имеет уклон i= 0,1 к иловому приямку, в котором расположены всасывающие воронки насосов.

Таблица №12 Приток. откачка и наличие воды в резервуаре.

6. Расчет необходимой степени очистки сточных вод.

Сточные воды, поступающие в водоем должны иметь определенное качество, обеспечивающее санитарную безоопасность и защиту водоема от вредных воздействий сточных вод.

Для расчета необходимой степени очистки сточных вод определяют концентрацию загрязнений по ряду показателей :

· взвешенным веществам

· БПК

· содержанию азота, фосфора, по нефтепродуктам.

В данном проекте расчеты будем проводить по двум показатклям: взвешенным веществам и БПК.

Концентрацию загрязнений бытовых сточных вод определяют по формуле:С_б = ,

где a – количество загрязнений бытовых сточных вод на одного

жителя (табл. 25, /1/ )

q – норма водоотведения на одного человека, л/сут.

Концентрации загрязнений бытовых и производственных сточных сточных вод приведены в таблицах 13 и 14.

Таблица 13. Концентрация загрязнения бытовых сточных вод .

Таблица 14. Концентрация загрязнения производственных сточных вод.

На очистные сооружения вода поступает в виде смеси бытовых и производственных сточных вод. Значения концентрации загрязнения смеси сточных вод по БПК и взвешенным веществам представлены в таблице 11.

Концентрация смеси определяется по формуле:

Таблица 15. Концентрация загрязнения смеси сточных вод по БПК и взвешенным веществам.

6.1. Определение эквивалентного и приведенного числа жителей.

Nⁱ _экв = _,

гдеNⁱ _экв – эквивалентное число жителей,

Q_i – расход сточных вод от предприятий, м³ /сут,

С_i – концентрация загрязнений по взвешенным веществам и БПК, мг/л,

a_i – норма загрязнений по данному показателю,мг/л.

Эквивалентное число жителей по взвешенным веществам:

N ^вв _экв = = 26562 чел,

N ^БПК _экв = = 16783 чел .

Приведенное число жителей определяется как:

Ni _прив = Nⁱ _экв + N _ж ,

где N _ж – число жителей в населенном пункте, N _ж = 44585чел.

N ^вв _прив = 26562 + 44585 = 71147чел;

N ^БПК _прив = 16783 + 44585 = 61368чел .

6.2. Разбавление сточных вод.

Коэффициент смешения сточных вод с рекой находят по формуле:

где e – основание натурального логарифма;

l _{ф –} длина реки по форватеру от места сброса сточных вод

до водозабора, l _ф = 8,1км;

Q _р – расход реки, Q _р = 1 м³ / с ;

q _с.в – расход сточных вод, q _св = ,

q _св = = 0,35м³ / с;

a –коэффициент, учитывающий гидравлический фактор смешения, который определяется по формуле:

a = j x

где j – коэффициент извилистости реки, j = = =1,35

x –коэффициент сопротивления, учитывающий тип водовыпуска

сточных вод, x = 1,5 для берегового выпуска;

Е – коэффициент турбулентности,

Е = ,

где V _ср – средняя скорость воды в реке, V _ср = 0,2м / с;

H _ср – средняя глубина реки,

Н_ср = ,

где В – ширина реки в створе очистных сооружений при минимальном

горизонте, В=15м;

Н_ср = = 0,5м;

Е = = 0,0005;

a = = 0,22

g = = 0,954.

6.3. Необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам.

Содержание взвешенных веществ в реке после спуска сточных вод не должно увеличиваться более, чем на 0,25мг/л.

Предельное содержание взвешенных веществ в сточной воде после очистки определяется по формуле:

m = p + В,

где р – допустимое увеличение взвешенных веществ, р=0,25мг/л;

В – содержание в воде водоема взвешенных веществ, В = 5,8мг/л;

m = 0,25 + 5,8 = 6,72мг / л.

Требуется степень очистки по взвешенным веществам:

Э = = 100 = 97,1%

6.4. Необходимая степень очистки по БПКполн.

Биохимическая потребность в кислороде после спуска сточных вод в водоем не должна превышать 3мг/л.

БПК_полн сточной жидкости, которая должна быть достигнута в процессе очистки:

L _ст ^БПК = L _пр.д - L_p 10^{-K t} + ,

где К_ст , К_р – константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой, К_ст = 0,1, К_р = 0,2;

L _пр.д – предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе, L_пр.д = 3мг/л;

L _р – БПК_полн речной воды до места выпуска сточных вод, L _р = 1,3мг / л

t – продолжительностьпробега воды от места выпуска сточных

вод до расчетного пункта, t= = = 40500с=0,47сут;

L _ст ^БПК = * 3-1,3 10^{-0,2 0,47} + =9,27мг / л;

Необходимый эффект очистки по БПК_полн :

Э = = = 96%.

6.5. Необходимая степень очистки по кислороду, растворенному в воде.

Процесс самоочищения в водоеме от неконсервативных веществ сопровождается потреблением кислорода на минерализацию органических веществ и растворением кислорода, поступающего с поверхности водного зеркала. Исходя из требований санитарных правил минимальное содержание растворенного кислорода в воде водоема после спуска сточных вод равно 4мг/л.

Допустимая максимальная величина:

L^О2 _полн = O₂ ^p – 0,4L_p – 4 – ,

где О₂ ^р – содержание растворенного кислорода в речной воде,

О₂ ^р = 6мг / л;

L ^О2 _полн = 6-0,4 1,3- 4 – = - 0,6 мг / л.

Так как L^О2 _полн меньше нуля, то кислород в реке после сброса сточных вод находится в достаточном количестве, следовательно, не требуются дополнительные мероприятия по насыщению воды кислородом.

7. Выбор метода очистки сточных вод.

Расчетный суточный расход сточных вод Q_сут = 20528,6м³ /сут.

Концентрация взвешенных веществ при водоотведении от населенного пункта составляет 230мг/л, БПК_полн составляет 229,7мг/л.

Необходимая степень очистки сточных вод составляет:

· по взвешенным веществам – 97,1%;

· по БПК_полн - 96%.

Режим поступления сточных вод неравномерный.

Канализационная очистная станция располагается с подветренной стороны населенного пункта на расстоянии 675 м.

Площадь для очистных сооружений и место выпуска сточных вод согласовывается с органами госнадзора.

На основании этих данных необходимо произвести механическую, биологическую очистку, а также доочистку и дезинфекцию сточных вод.

Сооружения механической очистки сточных вод предназначены для задержания нерастворенных примесей. К ним относятся решетки, песколовки, отстойники.

Решетки предназначены для задержания крупных загрязнений, преимущественно органического происхождения.

Песколовки служат для улавливания примесей минерального происхождения, главным образом песка.

Отстойники предназначены для задержания оседающих и плавающих примесей.

Биологическая очистка сточных вод основана на жизнедеятельности микроорганизмов, которые окисляют растворенные и нерастворенные органические соединения, являющиеся для микроорганизмов источником питания. Биологическая очистка может протекать в естественных условиях (при Q_сут <5000м³ /сут) на полях фильтрации и биологических прудах, а также в искусственных условиях (при Q_сут >5000м³ /сут) в биофильтрах и аэротенках. При суточном расходе 20528,6м³ /сут биологическую очистку производим в аэротенке с регенерацией активного ила. Регенерация предусматривается при БПК_полн >150мг/л.

Аэротенк представляет собой резервуар, в котором находится смесь активного ила и очищаемой сточной воды. Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов- минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и окислять в присутствии кислорода воздуха органические вещества сточной воды. Из аэротенка иловая смесь ( сточная вода и активный ил) поступает во вторичный отстойник, где активный ил осаждается, и основная его масса возвращается в аэротенк.

Доочистка сточных вод требуется, если в сточной воде после полной биологической очистки и перед сбросом в водоем необходимо снизить концентрацию загрязнений по взвешенным веществам, БПК, ХПК и др. Для доочистки используем барабанные сетки и песчаные фильтры.

Дезинфекция сточных вод является заключительным этапом их обработки перед сбросом в водоем. Задача дезинфекции - уничтожение патогенных микроорганизмов и вирусов, содержащихся в сточной воде.

Обработка осадков сточных вод, образующихся в процессе их очистки, заключается в уменьшении их влажности и объема, стабилизации, обеззараживании и подготовке к утилизации. Для обработки осадка применяем аэробный стабилизатор, в котором органическая часть осадка и ила длительное время минерализуется аэробными микроорганизмами при постоянной продувке воздухом. Аэробный стабилизатор по сравнению с метантенком проще по устройству, безопаснее в эксплуатации. Аэробные стабилизаторы размещают рядом с аэротенками, что сокращает протяженность коммуникаций.

Из аэробных стабилизаторов ил направляется для обезвоживания на вакуум-фильтрах. Фугат направляется в первичные отстойники.

8. Расчет очистных сооружений.

8.1. Сооружения для механической очистки сточных вод.

8.1.1. Решетки

Содержащиеся в сточных водах бумага, тряпье, мочала и другие крупные и волокнистые материалы осложняют работу очистных сооружений. Поэтому важной и обязательной мерой очистки и подготовки воды для последующей очистки является удаление из сточных вод крупных загрязнений. Для этого в составе очистных сооружений предусматривают решетки. Они выполняются из ряда металлических стержней, расположенных параллельно друг другу и создающих плоскость с прозорами, через которую процеживается вода. Стержни решетки закрепляются в специальной раме,

обеспечивающей жесткость всей решетки и фиксацию расстояния между стержнями.

Решетки устанавливаются в уширенных каналах, называемых камерами. Движение воды через решетки происходит самотеком.

Если на решетке задерживается загрязнений более 0,1м³ /сут, то удаление их с решетки и подъем из воды механизируются. Уловленные загрязнения подвергаются дроблению на специальных дробилках.

На производительность станции Q _сут = 20528,6м³ / сут принимаем решетки марки РМВ 600/800 с размерами камеры 600х800мм в количестве одной рабочей и одной резервной.

Техническая характеристика решетки марки РМВ 600/800

Производительность:

· по воде в тыс. м³ /сут 17 - 23

· по отбросам в т/сут 1,3

Ширина прозоров в мм 16

Площадь прохода в м² - 0,2

Потери напора в решетке определяются по формуле:

h = j ,

где j – коэффициент местного сопротивления решетки;

Р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора

вследствие засорения решетки и равный 3;

v – скорость в прозорах решетки,v = 1 м/с;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81м / с² ;

Коэффициент местного сопротивления решетки определяется по формуле:

j = b a ,

гдеa - угол наклона решетки к горизонту, a = 90, sin a = 1;

b - коэффициент, зависящий от формы стержней, b = 1,83 для

прямоугольных стержней с закругленной лобовой частью;

s – толщина стержней, s = 8мм ;

j = = 0,726;

h = 0,726 * 3 = 0,07м .

Объем улавливаемых загрязнений

V _сут = ,

где N_ж – число жителей, N_ж = 44585чел;

N _уд – удельное количество отбросов, снимаемых с решеток,

имеющих

ширину прозоров b = 16мм, N _уд = 8л/год на человека;

V _сут = = 0,98м³ / сут.

Так как количество отбросов, задерживаемых на решетке, более 0,1м³ /сут, то предусматриваем механизированную очистку решеток.

При плотности загрязнений р = 750кг / м³ масса загрязнений составляет:

М = 0,98 750 = 735кг / сут = 30,6кг / ч.

Для измельчения отбросов решетка оборудуется молотковой дробилкой марки Д3 производительностью 300-600кг/ч.

8.1.2. Песколовки.

В сточных водах содержится значительное количество нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.). При совместном выделении минеральных и органических примесей в отстойниках затрудняется удаление осадка и уменьшается его текучесть. При этом могут происходить разделение осадка на тяжелую (песок с большим удельным весом) и легкую (органическую с небольшим удельным весом) части и накопление песка в отстойниках. Для удаления такого осадка требуются усиленные скребки. Осадок, содержащий песок, плохо транспортируется по трубопроводам, особенно самотечным. Песок накапливается в метантенках, выводя из работы полезные объемы. предназначенные для сбраживания органических осадков. Поэтому в составе очистных сооружений за решетками проектируются специальные сооружения, называемые песколовками. Они предназначены для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных примесей (песка, шлака, боя стекла и др.) Выделение песка в них происходит под действием силы тяжести.

Число песколовок или отделений должно быть не менее двух. все они должны быть рабочими. Если для удаления осадка применяются скребковые механизмы, то желательно предусматривать резервную песколовку или отделение.

При объеме улавливаемого осадка до 0,1 м³ / сут допускается удалять осадок вручную. При большом объеме осадка выгрузка его должна механизироваться. В целях исключения загнивания осадка выгрузку его следует производить не реже 1 раза в 2 суток. Обычно выгрузку осадка производят 1 раз в смену.

Горизонтальные песколовки представляют собой удлиненные в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением. Другими важнейшими элементами песколовок являются: входная часть песколовки, представляющая собой канал, ширина которого равна ширине самой песколовки; выходная часть представляющая собой канал, ширина которого сужена от ширины песколовки до ширины отводящего канала; букер для сбора осадка, обычно располагаемый в начале песколовки под днищем. Возможно устройство бункера и над песколовкой.

Песколовки имеют следующее оборудование: механизм для перемещения осадка в бункер, гидроэлеватор для удаления осадка из песколовки и транспорта его к месту обезвоживания или другой обработки.

Длину песколовки вычисляют по формуле

L_s = ,

где K_s – коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и

других факторов на работу песколовок, принимаемый по

табл.27 /1/, К _s = 1,7 ;

H_s – расчетная глубина песколовки, Н _s = 0,5м;

V_s –скорость движения сточных вод, принимаемая по табл.28/1/,

V_s = 0,3м / с;

U ₀ – гидравлическая крупность песка, принимаемая в

зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц

песка, U ₀ = 18,7мм / с;

L_s = = 13,6м

Принимаем длину песколовки L_s = 14м .

Ширину песколовки определяем по формуле

B_s = ,

гдеn – число отделений песколовки, n = 2;

q – максимальный расход сточных вод, q = 0,347м³ / с;

B_s = = 1,16м

Принимаем B_s = 1,2 м .

Проверим время пребывания сточной воды в песколовке

t = = = 47с.

Время пребывания сточной жидкости в песколовке должно находиться в пределах 30 – 60с.

Объем осадочной части песколовки определяется по формуле

W_oc = ,

где Т – число суток между двумя чистками, Т = 1сут ;

р – норма осаждения песка на одного человека, р=0,02л/сут чел;

N – приведеное число жителей по взвешенным веществам,

N = 71147чел;

W _ос = = 1,42м³

Так как количество осадка более 0,5 м³ /сут, то удаление осадка происходит при помощи гидроэлеватора.

Первичные отстойники располагаются в технологической схеме непосредственно за песколовками и предназначаются для выделения взвешенных веществ из сточной воды, что при достигаемом эффекте осветления 40-60% приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20-40% исходного значения.

Во избежание повышенного прироста избыточного активного ила в аэротенках остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-150 мг / л.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные продольными перегородками на несколько отделений, в которых поток осветляемой воды, распределяемый по ширине сооружения с помощью лотка с впускными отверстиями, движется горизонтально в направлении водослива сборного канала, расположенного с противоположного торца отстойника.

Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе в сооружение иловые приямки, откуда под гидростатическим напором выгружается в самотечный трубопровод с последующим его отводом на перекачивающую насосную станцию. Всплывающие нефтемасляные и жировые вещества собираются в конце сооружений в жиросборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку.

Достоинствами горизонтальных отстойников являются их относительно высокий коэффициент использования объема и достигаемый эффект осветления воды по взвешенным веществам – 50- 60%; возможность их компактного расположения и блокирования с аэротенками.

Расчет горизонтального отстойника

Расчет состоит в определении размеров рабочей части отстойника

Расчет производим по необходимому эффекту осветления:

Э = ,

где С_см ^вв – содержание взвешенных веществ в сточных водах, поступающих в отстойник, С_см ^вв = 230мг,л;

150 – содержание взвешенных веществ в сточной воде после

первичных отстойников, мг/л;

Э = (230 – 150) 100% /230 = 35%

Ширину отстойника определяем по формуле

B_set = ,

где q_max – максимально секундный расход сточных вод,

q_max = 0,347м³ / с;

n – количество секций отстойника, n = 4шт;

H_{se t} – рабочая глубина отстойной части, H_set =2,5м;

V_w – скорость рабочего потока, принимаем V_w = 0,006м/с;

B_set = = 5,8м

Ширина рабочей части должна быть в пределах

B_set = 2H_set – 5H_set = (5 – 12,5)м , (табл. 31 /1/).

Принимаем B_set = 6м.

Уточним скорость потока:

V_w = = = 0,0058 м / с .

Скорость должна находиться в пределах 0,005 – 0,01м/с, (табл. 31 /1/).

Определяем длину отстойника по формуле

L = ,

где K_set – коэффициент использования объема проточной части

отстойника, K_set = 0,5 (табл. 31 /1/);

V_tb – вертикальная турбулентная составляющая, определяемая

в зависимости от скорости по табл. 32 /1/,

V_tb =0,0000008м/с;

U₀ – гидравлическая крупность взвешенных частиц, м/с;

Гидравлическая крупность определяется по формуле

U₀ = ,

где t_{set –} продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h₁ = 0,5м; t_set = 1155c (табл.30 /1/);

n₂ – показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в

процессе осаждения, n₂ = 0,17 (черт.2 /1/);

U ₀ = 1000 0,5 2,5 / (1155(0,5 2,5 / 0,5)^0,17 = 0,93мм / с.

L = 0,0058 2,5 / (0,5(0,00093 – 0,0000008) = 33,4м.

Принимаем L = 33м.

8.2. Сооружения для биологической очистки сточных вод.

8.2.1. Аэротенки.

В процессе биологической очистки сточных вод в аэротенках растворенные органические вещества, а также неосаждающиеся тонкодиспергированные и коллоидные вещества переходят в активный ил, обусловливая прирост исходной биомассы. Вновь образованный активный ил отделяется от очищенной воды только вместе с исходным илом, количество которого в аэротенке поддерживается в определенных пределах, и, следовательно, увеличение биомассы за счет ее прироста в аэротенке должно сопровождаться выводом соответствующего количества биомассы из системы биологической очистки.

Расчет аэротенка

Принимаем:

· дозу ила в аэротенке a_i =3г/л;

· иловой индекс Ii =80см3/г;

· концентрацию растворенного кислорода C_{О 2} =2 мг/л.

Рассчитаем степень рециркуляции активного ила по формуле 52 /1/:

R_i = = =032

БПКполн с учетом разбавления рециркулирующим расходом определяется по формуле 51(1):

L_mix = = =177,6 мг / л

где L_en -БПКполн поступающий в аэротенк сточной воды, L_en =229,7 мг/л

L_ek - БПКполн очищенной воды. L_ek =15 мг/л

Продолжительность обработки сточной воды а аэротенке определяется по формуле 56(1):

t_at = * = * =1,6 ч

Принимаем t_at = 2 часа в соответствии с примечанием 2 к формуле 49/1/

Доза ила в регенераторе определяется по формуле 55/1/.

a_r = = = 7,7 г /л

Удельная скорость окисления определяется по формуле 49/1/ при дозе ила:

Р= = =15,7 мг / г ч

где Р _max -максимальная скорость окисления Р _max =85 мг/г ч

(табл..40/1/)

C_O2 -концентрация растворенного кислорода C_O2 =мг/л;

K_l - константа, характеризующая свойства органических

загрязняющих веществ K_l =33 мг/л (табл. 40/1/);

K₀ -константа, характеризующая влияние кислорода

K₀ =0,625 мг/л ( табл. 40/1/);

j -коэффициент ингибирования продуктами распада активного

ила j=0,07 л/г ( табл. 40/1/)

Продолжительность окисления загрязнений определяется по формуле 54 /1/:

t₀ = = =7,9 ч

Продолжительность регенерации определяется поформуле:

t_ч = t₀ - t_at

t₀ с поправкой на температуру:

t₀ = t₀ = * 7,9=8,5 ч.

T_ч =8,5-2=6,5 ч

Расчетная продолжительность обработки вод

t_a-r = t_at (1+R_i )+t_r R_i = 2(1+0,32)+6,5*0,32=4,72 час

Расчетный расход как среднечасовой приток за время обработки воды (7 час) в часы максимального расхода с 7 до 18 часов составляет:

Q_ср = 6,09+6,03+5,85+5,49+5,2+4,86+4,63=5,45% в сут

Расчетный расход q_w =0,0545*20526,6=1118,7 м³ /час

Объем аэротенка находим по формуле 58 /1/

W_at = t_at (1 +R_i ) q_w = 2 (1 + 0,32) 1118,7 =2953,4 м³

Объем регенератора определяем по формуле 59 /1/

W_r = t_r R_i q_w =6,5 0,32 1118,7 = 2326,9 м³

Общий объемопределяем по формуле:

W_a-r = W_at + W_r = 2953,4 + 2326,9 = 5280,3 м³

Средняя доза ила в системе, аэротенк-регенератор:

a_{i ср} = = = 5,0 г / л

Нагрузка на 1г без зольного вещества ила по формуле 53 /1/:

q_i = = = 312 м / г сут

Объем аэротенка составит

W_a-r = 2 * 4 ,5 * 4,4 * 2 * 67 = 5306,4 м³

Фактическая продолжительность обработки воды:

t_{a-r факт} = = = 4,7 ч

Отношение S l_cor / B_a = 2,67 / 4,5 = 30

Удельный расход воздуха определяем по формуле;

q_air = ,

гдеq_o -удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПКполн,

принимаемый при очистке до БПКполи = 15 мг/л равной ….q_o = 1,1

K₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора, для среднепузырчатой

аэрации K₁ =0.75

K₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов

h_a = 4 м, K₂ = 2,52

K_t – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод,

которую определяют по формуле:

K_t =1+0,02 (T_w –20) = 1+0,02 (15-20) =0,9

где– T_w -среднемесячная температура воды за летний период,

T_w =15 ° C

K₃ – коэффициент качества воды, принимаемый для городских

сточных вод K₃ = 0,85

C_a - растворимость кислорода воздуха в воде, определяемая по

формуле.

C_a = (1+ ) C_T = (1+ ) 10,2 = 12,2 мг / л,

гдеh_a – глубина погружения аэратораh_a = 4 м

C_T -растворимость кислорода в воде, в зависимости от температуры

и атмосферного давления, C_T = 10 мг/л

C_o – средняя концентрация кислорода в аэротенке, C_o = 2 мг/л.

q_air = = 24 м³ / м³ очищаемой воды

Интенсивность аэрации:

I = = = 18,2 м³ / м² ч

Общий расход воздуха:

q_air = = = 20785,2 м³ / ч

8.2.2. Вторичные отстойники.

Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителеЙ и служат для выделения активного ила из биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Горизонтальные вторичные отстойники выполняются с шириной отделения 6 и 9 м, что позволяет их блокировать с типовыми аэротенками, сокращая при этом площадь, занимаемую очистными сооружениями. Для сгребания осевшего активного ила к иловому приямку в горизонтальных отстойниках используют скребковые механизмы цепного или тележечного типов.

Расчет вторичного отстойника

Максимально часовой расход сточных вод:

q_max = = =1283 м³ / ч ,

где К_общ – коэффициент общей неравномерности, К_общ = 1,5

Вторичные отстойники, устраиваемые после аэротенков, рекомендуется рассчитывать по нагрузке:

q_ssa = = =1,4 м³ / м² ч,

где–K_ss - коэффициент использования объема зоны отстаивания,

принимаемый для горизонтальных отстойников, K_ss = 0,45.

I_i - иловой индекс, I_i = 71,2 см³ / ч

a_i - концентрация активного ила в аэротенке, a_i = 3 г / л.

a_t – концентрация ила в осветленной воде, a_t .= 15 мг / л.

Hget -глубина отстойника, принимаем Hget .= 2,5 м

Площадь одной секции, при n = 4

F = = = 229 м²

Ширину одной секции принимаем B = 6м. При этом длина отстойника составит:

L= = 38 м

8.3.Сооружение глубокой доочистки.

Сточные воды после полной биологической очистки на очистных сооружениях имеют следующие показатели.

БПКполн = 15 мг/л, взвешенные вещества 15 мг/л.

Эти показатели не соответствуют «правилам охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами. В связи с этим предусмотрена глубокая доочистка сточных вод на барабанных сетках и песчаных фильтров.

Эффект очистки после барабанных сеток:

· по БПКполн = 10%

· по взвешенным веществам = 20%

Концентрация загрязнений:

БПКполн = 15*0,9= 13,5 мг/л

Взвешенные вещества = 15* 0,8= 12 мг/л

Эффект очистки после фильтров:

· по БПКполн = 40%

· по взвешенным веществам = 50%

Концентрация загрязнений в сточных водах:

БПКполн = 13,5*0,6 = 8 мг/л

Взвешенные вещества = 12* 0,5 =6 мг/л.

Это вполне обеспечивает высокий эффект очистки сточных вод, т.к. необходимая степень очистки сточных вод с учетом их разбавления речной водой.

· по БПКполн = 96%, допустимая концентрация L _ст ^БПК = 9,15 мг / л

· по взвешенным веществам – 97,1%

· предельное содержание взвешенных веществ в сточной воде m = 6,72 мг / л

8 .3.1.Барабанные сетки

Барабанные сетки принимаем по среднечасовому расходу

Q_ср.час = 1118,7 м³ /ч

Принимаем 1 рабочую барабанную сетку типа БСБ Q =1050 м³ / час, с типоразмером 1,5*3,7. Предусматриваем 1 резервную.

8.3.2. Фильтры

Песчаные фильтры открытые с нисходящим потоком (однослойные мелкозернистый с подачей воды сверху вниз) и низким отводом промывной воды. Загрузка - кварцевый песок.

Д = 1,5 : 1,7 мм, h = 1,3 м

Поддерживающие слои гравия:

d = 20 – 40 мм, h = 250 мм

d = 10 – 20 мм, h = 150 мм

d = 5-10 мм, h= 50 мм

d = 2-5 мм, h = 200 мм

В нижней зоне фильтра в гравийном слое располагается водная и воздушная распределительная системы из стальных дырчатых труб.

Суммарная площадь фильтров:

F _ср = ,

гдеQ – производительность очистной станции, Q = 20528,6 м³ / сут

K - коэффициент общей неравномерности, К= 1,5

Т - продолжительность работы станции в течении суток, Т = 24 часа

v _ф - скорость фильтрования, v _ф = 7 м / ч

m – расход воды на промывку барабанных сеток учитывает

коэффициент, m = 0,003

W₁ - интенсивность первоначального взрыхления верхнего слоя

загрузки продолжительностью t₁ = 2 мин = 0,033ч,

W₁ = 18 л/(см² ),

W₂ - интенсивность подачи воды с продолжительностью водо-воздушной

промывки t₂ = 8 мин = 0,13 ч; W₂ = 3л/м3с

W₃ - интенсивность промывки продолжительностью t₃ = 6 мин = 0,1

часа,W₂ = 6 л/см²

t_u - продолжительность простоя фильтра из-за промывки, t_u = 0,33 ч.

n – количество промывок, n =1.

F _ср = =193 м²