3. Решение генплана и расчет высотной установки очистных сооружений на станции с биофильтрами

В помощь студентам в данном разделе приведен пример решения генплана (рис.1) и высотной схемы (прил.2) очистной станции водоотведения суточной производительностью Q_сут = 5330 м³/сут при максимальном притоке сточных вод на насосную станцию q_макс = 380 м³/ч = 106 л/с.

Очистка сточных вод на этой станции производится на: двух механизированных решетках, расположенных в приемном резервуаре главной насосной станции; двух горизонтальных песколовках с круговым движением воды диаметром D = 4 м; шести спаренных двухъярусных отстойниках диаметром D = 9 м; двух высоконагружаемых биофильтрах с реактивными оросителями D = 18,5 м; четырех вертикальных вторичных отстойниках диаметром D = 8,25 м. Распределение воды между сооружениями в этой схеме принято с помощью последовательно раздваивающихся лотков.

Обезвоживание песка производится на двух песковых площадках размерами в плане 4х7 м; обезвоживание сброженного в двухъярусных отстойниках осадка (ила) производится на четырех иловых площадках на естественном основании размерами в плане 15х23 м.

Генплан очистной станции приведен на рис. 1. Расчетные точки пронумерованы на генплане арабскими цифрами, а сооружения – римскими цифрами. На генплане использованы следующие обозначения: I – главная насосная станция; II – приемная камера; III – песколовки; IV – двухъярусные отстойники; V – высоконагружаемые биофильтры; VI – смеситель; VII – вторичные отстойники (они же контактные резервуары); VIII – иловые площадки; IX – иловая насосная станция для перекачки ила и внутриплощадочных бытовых стоков, совмещенная с воздуходувной станцией; X – хлораторная; XI – склад хлора; XII – песковые площадки; XIII – проходная, административное здание и лаборатория; XIV – мастерские и гараж; XV – котельная; XVI – измерительный лоток; 1 – трубопровод сточных вод; 2 – открытые лотки сточных вод и осадка; 3 – трубопровод сброженного осадка из двухъярусных отстойников; 4 – трубопровод осадка из вторичных отстойников; 5 – трубопровод для подачи механически очищенной воды к гидроэлеваторам в песколовках; 6 – пульпопровод; 7 – воздуховод; 8 – хлоропровод; 9 – аварийный выпуск; 10 – внутриплощадочная канализация; 11 – внутриплощадочный водопровод.

Гидравлический расчет лотков и трубопроводов и высотной установки очистных сооружений по воде произведен на расчетный расход равный q_л=1,4∙q_макс = 1,4 ∙ 106 = 148 л/с и приведен в таблице П2.1 приложения 2; гидравлический расчет высотной установки по движению осадка (ила) приведен в таблице П2.2. Профиль движения воды по очистным сооружениям станции приведен на рис. П2.1, а профиль движения осадка (ила) от двухъярусного отстойника до иловых площадок – на рис. П2.2.

Рис.1. Генплан очистной канализационной станции с

высоконагружаемыми биофильтрами без рециркуляции

4. Расчет высотной установки очистных сооружений на станции с аэротенками и биоблоками

На рис.2 приведен пример решения генплана и высотной схемы очистной станции водоотведения с использованием аэротенков без регенерации суточной производительностью Q_сут = 14000 м³/сут при максимальном притоке сточных вод на насосную станцию q_макс = 186 л/с.

Очистка сточных вод на этой станции производится на двух механизированных решетках, расположенных в приемном резервуаре главной насосной станции, находящейся в населенном пункте; двух горизонтальных песколовках с круговым движением воды диаметром D = 4 м; четырех вертикальных отстойниках диаметром D = 9 м глубиной Н = 9,5 м; на двух трехкоридорных аэротенках без регенерации активного ила глубиной Н = 3 м и с шириной коридора В = 5 м, длиной коридора L _к = 49 м; четырех вертикальных вторичных отстойниках диаметром D = 9 м глубиной Н = 8,8 м; двух горизонтальных контактных резервуарах глубиной Н = 3 м и шириной В = 4 м, длиной L = 20 м. Распределение расхода сточных вод между первичными и вторичными отстойниками выполнено с помощью распределительных чаш диаметром D = 1 м, глубиной Н = 0,5 м, местные потери напора в которых составляют соответственно 0,24 м и 0,35м.

Обезвоживание песка производится на двух песковых площадках размерами в плане 4х7 м; обезвоживание сброженного в метантенках диаметром D = 10 м, высотой Н = 8,15 м осадка производится на четырех иловых площадках-уплотнителях размерами в плане 18х66 м.

На рис.2 использованы следующие условные обозначения: I – приемная камера; II – песколовки ; III – измерительный лоток; IV – первичные вертикальные отстойники; V – трехкоридорные аэротенки; VI – вторичные вертикальные отстойники; VII – смеситель; VIII – горизонтальные контактные резервуары; IX – метантенки; X – иловые площадки-уплотнители; XI – газгольдеры; XII – иловая насосная станция для перекачки осадка из первичных вертикальных отстойников и уплотненного в илоуплотнителе избыточного ила в метантенки; XIII – иловая насосная станция для перекачки циркулирующего активного ила из вторичных отстойников в аэротенки, избыточного ила в илоуплотнитель, иловой воды с иловых площадок и внутриплощадочных бытовых стоков в приемную камеру очистных сооружений, совмещенная с воздуходувной станцией и хлораторной (с изолированным входом); XIV – склад хлора; XV – резервуар внутриплощадочных стоков и иловой воды с иловых площадок; XVI – резервуар активного ила; XVII – резервуар ила из контактных резервуаров; XVIII –илоуплотнитель; XIX – котельная; XX – административное здание и лаборатория; XXI – проходная; XXII – гараж; XXIII – мастерские; XXIV – песковые площадки.

Рис. 2. Генплан канализационной очистной станции с аэротенками

Трубопроводы имеют следующие обозначения: 1 – трубопровод сточных вод; 2 – открытые лотки сточных вод; 3 – трубопровод ила; 4 – трубопровод иловой воды; 5 – трубопровод для подачи механически очищенной воды к гидроэлеваторам; 6 – пульпопровод (пескопровод); 7 – трубопровод ила из контактных резервуаров; 8 – хлоропровод; 9 – газопровод; 10 – воздуховод; 11 – самотечный трубопровод внутриплощадочной канализации; 12 – напорный трубопровод внутриплощадочной канализации; 13 – внутриплощадочный водопровод; 14 – трубопровод активного ила; 15 – трубопровод циркулирующего активного ила; 16 – трубопровод избыточного активного ила; 17 – трубопровод уплотненного избыточного активного ила. Расчетные точки пронумерованы на генплане арабскими цифрами, а сооружения – римскими цифрами.

Гидравлический расчет лотков и трубопроводов и высотной установки очистных сооружений по воде произведен на расчетный расход равный q_л=1,4∙q_макс= 1,4∙186 =260 л/с и приведен в приложении 3 в таблице П3.1; гидравлический расчет высотной установки по движению осадка (ила) приведен там же в таблице П3.2.

Профиль движения воды по очистным сооружениям станции приведен также в приложении 3 на рис. П3.1, а профиль движения осадка (ила) по очистным сооружениям – на рис. П3.2.

На рис.3 приведен пример решения генплана, а в приложении 4 расчеты высотной схемы очистной станции водоотведения с глубоким удалением биогенных элементов суточной производительностью Q_сут = 21000 м³/сут при максимальном притоке сточных вод на главную насосную станцию q_макс = 1400 м³/ч = 390 л/с.

Очистка сточных вод на этой станции производится на: двух решетках эскалаторного типа, расположенных в отдельном здании; двух горизонтальных песколовках с круговым движением воды диаметром D = 6 м; четырех радиальных отстойниках диаметром D = 30 м и глубиной Н = 3,1 м; двух трехкоридорных аэротенках с глубоким удалением азота и фосфора (биоблоках) [9] глубиной Н = 4 м, шириной коридора В = 8 м и длиной коридора L _к = 53,8 м; четырех радиальных вторичных отстойниках диаметром D = 30 м и глубиной Н = 3,4 м; блоке ультрафиолетового обеззараживания (УФО) сточных вод. Распределение расхода сточных вод между первичными и вторичными отстойниками выполнено с помощью распределительных чаш диаметром D = 1,7 м, глубиной Н = 0,8 м; местные потери напора в чашах составляют соответственно 0,25 м и 0,3 м.

Обезвоживание песка производится на: двух песковых площадках размером 6х15,5 м; уплотнение осадка проводится в двух улоуплотнителях вертикального типа диаметром 8 м; для стабилизации осадка приняты четыре аэробных стабилизатора размером 53х7х4 м; для обезвоживания осадка предусмотрен цех механического обезвоживания (ЦМО) и четыре

Рис. 3. Генплан канализационной очистной станции

с глубоким удалением биогенных элементов

аварийные иловые площадки-уплотнители размерами в плане 18х66 м, рассчитанных на 20% годового количества осадка.

Расчетные точки на генплане этой очистной станции (рис. 3.) пронумерованы арабскими цифрами, а сооружения – римскими цифрами, при этом использованы следующие обозначения сооружений: I – приемная камера; II – здание решеток; III – песколовки; IV – измерительный лоток; V – распределительная чаша первичных отстойников; VI – первичные радиальные отстойники; VII – биоблоки (VIIа - анаэробная часть (15% объема); VIIб - аноксидная часть (20% объема); VIIв - оксидная часть (65 % объема)); VIII – смеситель стоков с реагентом для глубокого удаления фосфора; IX – распределительная чаша вторичных отстойников; X – вторичные радиальные отстойники; XI – блок УФО; XII – песковые площадки; XIII – аварийные иловые площадки-уплотнители; XIV – ЦМО; XV – иловая насосная станция (ИНС), совмещенная с воздуходувной станцией и блоком реагентного хозяйства; XVI – аэробные стабилизаторы; XVII – вертикальные илоуплотнители; XVIII – административное здание, совмещенное с лабораторией; XIX – гараж и мастерские; XX – контрольно-пропускной пункт; XXI –котельная.

Трубопроводы имеют следующие обозначения: ─ – трубопровод сточных вод; ═ – открытые лотки сточных вод и осадка; Г – трубопровод для подачи механически очищенной воды к гидроэлеваторам; П – пескопровод; ИВ – трубопровод иловой воды от илоуплотнителей и иловых площадок; И1 – трубопровод подачи осадка от первичных отстойников к ИНС; И2 – трубопровод подачи ила из вторичных отстойников к ИНС; И3 – трубопровод подачи циркулирующего активного ила; И4 – трубопровод подачи осадка на обезвоживание; И5 – трубопровод напорной подачи осадка на уплотнение в илоуплотнители; И6 – трубопровод подачи уплотненного ила к ИНС; И7 – трубопровод напорной подачи первичного и вторичного осадка на обработку в аэробный стабилизатор; И8 – трубопровод подачи стабилизированного ила к ИНС; В1 – внутриплощадочный водопровод; К1 – внутриплощадочная сеть бытовой канализации; Т – теплосеть; В – воздуховод; Р – трубопровод подачи реагента к смесителю; К1.н – трубопровод напорной подачи внутриплощадочных сточных вод на очистку в приемную камеру станции.

Гидравлический расчет лотков и трубопроводов и высотной установки очистных сооружений по воде произведен на расчетный расход равный q_л = 1,4 ∙ q_макс = 1,4 ∙ 390 = 546 л/с и приведен в приложении 4 таблице П4.1, а гидравлический расчет высотной установки по движению осадка (ила) представлен в таблице П4.2. Профиль движения сточных вод по очистным сооружениям станции приведен там же на рис.П4.1., а профиль движения ила из первичных отстойников представлен на рис. П4.2 .

На рис.4 в качестве примера дано решение генплана станции с доочисткой сточных вод производительностью Q_сут=12300 м³/сут при максимальном притоке на главную насосную станцию, расположенную на территории населенного пункта, q_макс = 782 м³/ч = 217 л/с. Очистка сточных вод на этой станции предусмотрена на: двух решетках эскалаторного типа, расположенных в отдельном здании; двух горизонтальных песколовках с круговым движением воды диаметром D = 6 м; восьми осветлителях-перегнивателях с диаметром осветлителя D_осв = 6 м и глубиной Н_осв = 7 м, а диаметром перегнивателя D_перег = 15 м и глубиной Н_перег = 10 м; двух биоблоках [9] глубиной Н = 3 м, длиной коридора L_к = 35 м; двенадцати вертикальных вторичных отстойниках диаметром D = 9 м глубиной Н = 8 м; блока доочистки на барабанных сетках и каркасно-засыпных фильтрах и блока ультрафиолетового обеззараживания сточных вод. Распределение воды между сооружениями в этой схеме принято с помощью распределительных чаш.

Обезвоживание песка производится в двух песковых бункерах; для обезвоживания осадка, сброженного в перегнивателях, предусматривается цех механического обезвоживания (ЦМО), а на случай аварии в ЦМО предусмотрены четыре аварийные иловые площадки-уплотнители размерами в плане 18х66 м, рассчитанные на 20% годового количества осадка.

Генплан этой очистной станции приведен на рис. 4. Расчетные точки пронумерованы на генплане арабскими цифрами, а сооружения – римскими цифрами. На генплане использованы следующие обозначения сооружений: I – приемная камера; II – здание решеток; III – песколовки ; IV – песковые бункеры; V – измерительный лоток; VI – распределительная чаша первичных отстойников; VII – первичные отстойники (осветлители-перегниватели); VIII – биоблоки; IX – смеситель стоков с реагентом для остаточного удаления фосфора химическим путем; X – распределительная чаша вторичных отстойников; XI – вторичные вертикальные отстойники; XII – блок доочистки сточных вод на фильтрах; XIII – блок УФО; XIV – колодец на выпуске; XV – аварийные иловые площадки-уплотнители; XVI – иловая насосная станция; XVII – воздуходувная станция; XVIII – цех механического обезвоживания осадка, совмещенный с блоком реагентного хозяйства; XIX – гараж и мастерские; XX – котельная; XXI – административное здание и лаборатория; XXII – контрольно-пропускной пункт.

Трубопроводы имеют следующие обозначения: ─ – трубопровод сточных вод; ═ – открытые лотки сточных вод и осадка; Г – трубопровод для подачи механически очищенной воды к гидроэлеваторам; П – пескопровод; Д – трубопровод дренажной воды от песковых бункеров и иловых площадок; И1 – трубопровод подачи осадка из осветлителей и перегнивателей к ИНС; И2 – трубопровод подачи осадка из вторичных отстойников к ИНС; И3 – трубопровод напорной подачи первичного и вторич-

Рис.4. Генплан канализационной очистной станции с

доочисткой сточных вод

ного осадка на сбраживание в перегниватель; И4 – трубопровод подачи циркулирующего активного ила; И5 – трубопровод напорной подачи сброженного осадка на аварийные иловые площадки-уплотнители; В1 – внутриплощадочный водопровод; К1 – внутриплощадочная сеть бытовой канализации; Т – теплосеть; В – воздуховод; Р – трубопровод подачи реагента к смесителю; К1.Н – трубопровод напорной подачи внутриплощадочных сточных вод на очистку в приемную камеру станции; а – аварийный выпуск.

Гидравлический расчет лотков и трубопроводов и высотной установки очистных сооружений по воде произведен на расчетный расход равный q_л=1,4∙q_макс=1,4∙217= 304 л/с, а с учетом рециркуляции q_л^*= 1,4∙ (1+n_р)∙q_макс = 1,4∙(1+0,5)∙217 = 456 л/с и приведен в приложении 5 таблице П5.

Для равномерного распределения воды по первичным и вторичным отстойникам в данной схеме очистки используются распределительные чаши (рис.3). Определение потерь напора в каждой из них осуществляется по методике, представленной ниже.

Рис. 5. Схема распределительной чаши

Расход, скорость движения воды и геометрические размеры на участках в распределительной чаше первичных отстойников (осветлителей) составят:

Q1 =304/2= 152 л/с;	V1 = 0,97 м/с;	В1= 0,5 м; H1 = 0,35 м;
Q2= Q1 = 152 л/с;	V2=1,3 м/с;	d2 = 0,4 м;
Q3 =Q1 =152 л/с;	V3= 0,79 м/с;	d3 = 0,5 м;
Q4= Q1 = 152 л/с;	V4 = 0,10 м/с;	Dч = 1,0 м; Hч=0,5 м;
Q5=0,25 Q1=38 л/с;	V5= 0,81 м/с;	B5= 0,3 м; H5 = 0,15 м.

Местные потери напора в распределительной чаше:

1. резкий поворот потока на 90°;

,

где =1,19 (см. приложение 1, п. 9);

2) внезапное сужение потока при входе воды из лотка в трубу.

Отношение .

При =0,84, =0,12 (см. приложение 1, п. 3):

;

3. увеличение скорости при входе в трубу (см. прилож.1, п. 20):

;

3. два плавных поворота на 90⁰ ( ):

,

где =0,29 (см. приложение 1, п. 8);

3. постепенное расширение потока:

,

где К = 0,9 при α=40° (см. приложение 1, п. 6);

6) внезапное расширение потока при входе в чашу. Принимаем высоту слоя воды в чаше Н_ч = 0,5 м (Н_ч>Н₅) и D_ч = 1 м. Тогда скорость на периферии чаши

.

Потери напора определяются по формуле (см. приложение 1, п. 4)

;

7) внезапное сужение потока при выходе воды из чаши в лоток.

Отношение .

При этом = 0,49 (см. приложение 1, п. 3):

;

8) увеличение скорости при входе в лоток (см. приложение 1, п. 20):

.

Сумма местных потерь напора в распределительной чаше первичных отстойников:

h_м.ч.=0,057+0,01+0,038+0,05+0,01+0,024+0,016+0,033=0,238~0,24 м.

Потери напора в распределительной чаше вторичных отстойников определяются аналогично представленному выше расчету. Найденные значения потерь напора в распределительных чашах заносятся в таблицу гидравлического расчета высотной установки очистных сооружений по воде (приложение 5, табл.П5) в соответствующие графы.

Используя результаты гидравлического расчета, на рис. П5.1 представлен профиль движения воды по очистным сооружениям рассматриваемой станции. В приложении 5 на рис.5.2 представлен профиль движения сброженного осадка из перегнивателя на аварийные иловые площадки.

Библиографический список

1. СНиП 2.04.03 – 85. Канализация. Наружные сети и сооружения./ Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1986. – 73 с.

2. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов. – М.: АСВ, 2002. – 704 с.

3. Фёдоров Н.Ф., Шифрин С.М. Канализация. – М.: Высшая школа, 1968. – 592 с.

4. Фёдоров Н.Ф., Волков Л.Е. Гидравлический расчёт канализационных сетей (расчётные таблицы). 4-е изд. – Л.: Стройиздат, 1968. – 208 с.

5. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского. Справочное пособие. – Изд.5-е. –М.: Стройиздат, 1987. – 152 с.

6. Курганов А.М., Фёдоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчётам систем водоснабжения и канализации. – Л.: Стройиздат, 1973. – 407 с.

7. Канализация населенных мест и промышленных предприятий: справочник проектировщика / под ред. В.Н. Самохина. – Изд. 2-е. – М.: Стройиздат, 1981. – 639 с.

8. Иванов В.Г., Павлова Н.Н, Капинос О.Г. Расчет сооружений для очистки сточных вод. Часть I: Учебное пособие – СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2007. – 77с.

9. Иванов В.Г., Павлова Н.Н, Капинос О.Г. Расчет сооружений для очистки сточных вод. Часть II: Учебное пособие – СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2008. – 48с.

10. Павлова Н.Н., Иванов В.Г. Примеры расчета распределительных лотков и трубопроводов на канализационных очистных станциях: методические указания – Л.: ЛИИЖТ, 1988. – 33с.

11. СНиП II-89-80*. Генеральные планы промышленных предприятий. – М.: Госстрой, 1994.

12. ГОСТ 21.204-93. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта. – М.: Госстрой, 1994.

13. ГОСТ 21.508-93. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов. – М.: Госстрой, 1994.

14. ГОСТ 21.604-82. Водоснабжение и канализация. Наружные сети. Рабочие чертежи – М.: Госстрой, 1983.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1