Пермский государственный технический университет

Кафедра водоснабжения и водоотведения

Государственный экзамен

Задание №34

Выполнил: ст.гр. ВВ-01-1

Панин М.И.

Проверил: преподаватель

Мелехин А.Г.

Бартова Л.В.

Зубарева Г.И.

Новиков С.В.

Шатилин В.Д.

Пермь 2006

Содержание

1. Задание на проектирование………………………………....стр3

2. Выбор метода и схемы очистки…………………………….стр4

3. Расчет сооружений механической очистки………………..стр5

4. Определение размеров котлована для строительства……..стр12

5. Список литературы…………………………………………..стр15

Задание №34

Запроектировать очистную станцию, если расход сточных вод

12100 м³/сут., норма водоотведения 250 л/сут*чел. Требования к сбросу в водоем: БПК_полн. = не более 6 мг/л, содержание взвешенных веществ – не более 6 мг/л. N(NH₄⁺) – не более 2 мг/л; N(NO₃) – не более 10 мг/л.

1. Предложить схему очистки сточных вод и обработки осадка. Обосновать набор сооружений.

2. Рассчитать сооружения механической очистки сточных вод согласно принятой схеме.

3. Вычертить генплан блока механической очистки (фрагмент генплана очистной станции) и высотную схему движения воды по сооружениям.

4. Определить объем земляных работ при строительстве группы одноименных емкостных сооружений, относящихся к блоку механической очистки. Грунты супесчаные.

2. Выбор метода очистки и схемы очистной станции.

В зависимости от состава сточных вод и требуемой их очистки проектируем следующую схему очистной станции:

Механическая очистка сточных вод заключается в выделении из стоков нерастворимых загрязнений путем процеживания и отстаивания. Также происходит очистка от примесей минерального происхождения, в основном от песка. В данной схеме механическая очистка представлена решетками, песколовками и первичными отстойниками. Эффект очистки по взвешенным веществам составляет 40 – 60 %. Для снижения взвеси и БПК_полн. предусмотрена биологическая очистка сточных вод, после чего концентрации на выходе составляют 15 мг/л. Биологическая очистка представлена аэротенком и вторичными отстойниками. Чтобы удовлетворить требования очищенной воды к сбросу в водоем, предусматриваем доочистку стоков. В данной схеме это нитрификатор, денитрификатор, а так же барабанные сетки и фильтры с зернистой загрузкой. После доочистки идет обеззараживание сточных вод хлором. Для обезвоживания смеси осадка и избыточного активного ила предусмотрены аэробная стабилизация, илоуплотнитель и вакуум-фильтр.

3. Расчет сооружений механической очистки.

1.По расходу сточных вод подбираем решетку РМУ – 2: одна рабочая, одна резервная. Паспортные данные: В = 1000 мм, Н = 1000 мм, n = 39,

b = 16 мм, S = 6 мм. Общий расход сточных вод составляет

Q_сут = 12100 м³/сут = 504,2 м³/час = 140 л/с.

Т.к. в задании нет графика распределения среднесуточных расходов сточных вод по часам суток, в соответствии с СНиП, определяем max и min расходы с помощью общего коэффициента неравномерности, = 1,58, = 0,605. Тогда q^max = 221,2 л/с, q^min = 84,7 л/с.

Выбираем режим работы подводящего канала. Ширина канала В_к (м):

В_к = (b х n)

где: b - ширина прозора РМУ - 2, b = 0,016 м,

n - количество прозоров РМУ - 2, n = 39шт.

В_к = (0.016 х 39) = 0.624 м

Значит, ширина канала будет равна 0,6 или 0,7 м. По таблицам Лукиных выполняем гидравлический расчет канала: по расчетному расходу сточных вод q^max = 221,2 л/сек = 0.221 м³/сек определяем гидравлические и конструктивные параметры его работы:

• ширина В_к = 0.6 м,

• уклон канала i = 0.0018,

• скорость сточных вод в канале v_max = 0.93 м/сек,

• наполнение относительное h/В_к = 0.65, наполнение абсолютное

h = (h/В_к) Х В_к = 0.65 Х 0.6 = 0.39 (м).

При таком наполнении скорость в прозорах решетки v_max , по формуле |1.1|, составит:

v_max = = = = 0.91 м/сек

Данная скорость входит в нормативный диапазон v_max = 0,8–1 м/сек.

По таблицам Лукиных проверяется соблюдение условия незасорения канала. При минимальном притоке q^min = 84,7 л/сек канал, имеющий уклон i = 0,0018 и ширину В_к = 600мм, работает с наполнением h / В_к = 0,35. Скорость сточных вод составляет v_min = 0,75 м/сек, что больше минимальной допустимой скорости v_min^доп = 0,4 м/сек.

Строительная высота канала назначается из условия незатопления пола здания решеток: Н_стр  h + 0,5 = 0,39 + 0,5 = 0,89 (м). Строительная высота канала принимается равной Н_стр = Н = 0,9 м.

Падение уровня воды в решетке по формуле:

= 3 * |2,42 * (0,006/0,016)^4/3 * sin 60⁰| * 0,87²/2*9,81 = 0,07 (м).

, где

К – коэффициент, учитывающий увеличение падения уровня вследствие засорения решетки, по СНиП он равен 3.

- коэффициент местного сопротивления решетки:

, где - коэффициент, зависящий от формы стержней, для прямоугольных он равен 2,42. - угол наклона решетки к горизонту.

(м).

Суточный объем мусора с рабочей решетки, по формуле:

, где

a – количество отбросов, приходящееся на одного человека в год, 8 л/чел*год

Приведенное количество жителей определяется по формуле:

N_прив^{взв =} N_экв^взв + N_ф , а в свою очередь N_экв^взв = С_произ^взв * Q_произ / 65.

Т.к. в задании нет данных о присутствии промышленного предприятия, следовательно, N_прив^{взв =} N_ф . Фактическое число жителей определяется:

N_{ф =} Q_быт * 1000/ q_ж = 48400 человек.

W = = 1,06 (м³/сут).

Масса отбросов, снимаемых с решетки в сутки:

(т/сут).

2. Горизонтальная песколовка с круговым движением воды.

Производительность очистной станции 12100 м³/сут, максимальный приток составляет q^max = 796 м3/час = 221,2 л/сек, минимальный приток

q^min = 305 м3/час = 84,7 л/сек. Приведенное количество жителей, рассчитанное по взвешенным веществам, N_прив^взв = 48400 чел.

Рекомендуется при проектировании за основу брать типовое сооружение и проверять, подходит ли оно для заданных исходных условий: приблизительно по суточному расходу сточных вод принимается песколовка горизонтальная с круговым движением воды, состоящая из двух отделений диаметром D = 4000 мм каждое с шириной кругового желоба В = 800 мм.

Определяются площадь живого сечения кольцевого желоба  (м²) и расчетная глубина воды в нем Н_s.

 = q^max / n * V_s , где:

• q^max - максимальный приток сточных вод, q^max = 0,221 м³/сек;

• n - число отделений песколовки, n= 2;

• V_s - нормативная скорость воды в желобе при максимальном притоке, V_s = V_max = 0,3 м/сек;

 = 0,221 / 2 * 0,3 = 0,368 (м²);

По формулам геометрии определяются размеры желоба.

L_s = 10,05 м; В = 0,8 м; Н₂ = 0,693 м; ₂ = 0,2772 м²; ₁ = 0,091 м²;

Н₁= 0,121 м; Н = 0,82 м  0.5 м. Расчетная глубина воды в желобе со сложным поперечным сечением составит:

Н_s =  / В = 0,368 / 0,8 = 0,46 (м).

Поперечный разрез кругового желоба песколовки

B

₁

H₁

₂₁

Н

Hs H₂

60^о

О пределим, улавливаются ли в запроектированной песколовке частицы с нормативной гидравлической крупностью:

= , = = 0,073

Полученное соотношение K_s / U_o входит в нормативный диапазон K_s/U_o = 0,09  0,054, значит, в запроектированной песколовке будет задерживаться песок с нормативной гидравлической крупностью.

В отводящем лотке песколовки устанавливается лоток Вентури для измерения расхода сточных вод и поддержания постоянной скорости воды в сооружении; поэтому водослив не устанавливается и не рассчитывается.

Объем задержанного песка W_п (м³) определяется по формуле:

, где:

N^взв_привед – приведенное число жителей, рассчитанное по взвешенным веществам;

Р – количество песка, задерживаемого в песколовках, приходящееся на 1 жителя в сутки; при раздельной системе канализации Р = 0,02 л/сут*чел;

Т – период работы песколовки; обычно определяют объем уловленного песка за Т₁=1 сутки ( песколовку чистят обычно 1 раз в сутки), за Т₂=2 суток (продолжительность нахождения песка в бункере сооружения не должна превышать этой величины, иначе начнется загнивание) и за Т₃= 1 год = 365 суток (по годовому объему песка рассчитывают размер песковых площадок). Нормативная годовая нагрузка на песковые площадки составляет q_п= 3 м³/м²*год. Объем задержанного песка W_п (м³) будет равен:

• За 1 сутки: W¹_п = 48400 * 0,02 * 1 / 1000 = 0,968 (м³);

• За 2 суток: W²_п = 48400 * 0,02 * 2 / 1000 = 1,936 (м³);

• За год: W³⁶⁵_п = 48400 * 0,02 * 365 / 1000 = 353,3 (м³).

Объем пескового бункера запроектированной песколовки, вычисленный по формулам стереометрии, составляет 58 м³, глубина бункера – 3,12 м. Удаление песка из сооружения производится 1 раз в 2 суток. При этом глубина слоя песка в бункере составит около 1 м.

Размер песковых площадок для обезвоживания песка F (м²):

F = 1,2 * W³⁶⁵_п / q_п = 1,2 * 353,3 / 3 = 141,3 (м²)

Принимаем 4 песковые карты с размерами ( 6 м Х 6 м ) каждая.

3. Отстойник горизонтального типа. Отстойник предназначен для выделения из сточных вод грубодисперсных примесей органического происхождения. Ссылаясь на справочную литературу воспользуемся следующими исходными данными:

Производительность очистной станции 12100 м³/сут. Максимальный приток составляет q^max = 796 м3/час = 221,2 л/сек, исходная концентрация взвешенных веществ в сточных водах С_en^взв = C_cit^взв = 210 мг/л.

С учетом того, что содержание взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на биологическую очистку, С_ex^взв не должно превышать 150 мг/л, назначается эффект осветления в первичных отстойниках

Э% =50%. По расходу q^max = 796 м3/час выбираем два горизонтальных отстойника, L_set = 30 м, B_set = 9 м, H_set = 3,1 м, W_mud = 145 м³.

Прежде всего необходимо определить, частицы какой гидравлической крупности будут задерживаться в данном типовом отстойнике:

4,1 мм / сек.

Производительность одного горизонтального отстойника будет равна:

q_{set =} 3,6 * К_set * L_set * B_set * (u_o - _tb) м³/час, где

• К_set - коэффициент использования объема отстойника К_set = 0,5

• L_set и B_set - соответственно длина и ширина проточной части горизонтального отстойника, м;

• u_o - гидравлическая крупность взвешенных частиц, задерживаемых в отстойнике;

• _tb - турбулентная составляющая скорости осаждения, _tb=0–0,05 мм/сек в зависимости от скорости воды в отстойнике;

q_set = 3,6 * 0,5 * 30 * 9 * (4,1 - 0,02) = 1983 м³/час;

При такой пропускной способности необходимое количество сооружений составит: n = q^max / q_set = 796 / 1983 = 0,4. При увеличении q^max в 1,3 раза, n = 1,3 * q^max / q_set = 1,3 * 796 / 1983 = 0,53. Принимаем один отстойник, и обратным расчетом уточняем фактический эффект осветления: при n = 1, q_set = 1,3 * 796 / 1 = 1035 м3/час. Тогда из формулы производительности отстойника, фактическое значение гидравлической крупности задерживаемых частиц составит u_o = 2,11 мм/сек. Из формулы

t_set = 4156 сек. Это соответствует эффекту осветления, по СНиП Э = 54 %. Фактическая концентрация взвешенных веществ в осветленной воде составит:

С_ex^взв = С_en^взв * (100% - 54%) / 100% = 210 * (100 – 54) / 100 = 96,6 (мг/л), что не превышает 150 мг/л.

Определим количество осадка, выделяемого при первичном отстаивании в сутки и в час максимального притока:

Q_mud^сут = = 27,4 м³/сут;

Q_mud^{max час} = = 1,81 м³/час.

Осадок удаляется из сооружения под гидростатическим давлением. Определим интервал времени между выгрузками осадка t_выгр:

t_выгр = 145 / 27,4  6 суток.

То есть, осадочная часть принятого типового сооружения способна вместить 6-тисуточное количество осадка. Однако, во избежание загнивания и чрезмерного уплотнения субстрата принят интервал времени между выгрузками t_выгр = 2 сут.

Несмотря на то, что по расчету получается один горизонтальный отстойник, СНиП регламентирует количество отстойников не менее двух.

4. Также необходимо подобрать лотки между одноименными сооружениями, длиной 5м. По таблицам Лукиных подбираем прямоугольный канал, шириной 600 мм, с уклоном 0,0018, с наполнением 0,65 и скоростью движения 0,93 м/с. Потери напора в каждом лотке составят 0,009 м.

Потери напора в приемной камере составят 0,07 м, в решетках 0,07 м, в песколовке 0,2 м, в горизонтальном отстойнике 0,3 м.