Техническое задание

На городские очистные канализационные сооружения поступает смесь бытовых и производственных сточных вод. Система канализации - раздельная.

Определить:

1) Пропускную способность очистных канализационных сооружений: Q_ср.сут , Q_ср.ч, q_ср, Q_{макс.сут}, Q_макс.ч, q_макс, Q_{мин. ч}, q_мин;

2) концентрации загрязнений b_общ, L_общ, С_общ, K_о6щ в суммарном стоке бытовых и производственных сточных вод, поступающих на городские очистные канализационные сооружения;

3) приведенное население города по взвешенным веществам N^b_пр и биохимической потребности в кислороде N^L_пр;

4) необходимую степень очистки сточных вод, поступающих на городские очистные канализационные сооружения до выпуска их в водоем: з_b, з_C, з_K, з_O, з_L, Дn, Дt, ДКс;

Исходные данные.

1. Параметры бытовых сточных вод.

Расчетное население города N = 149000 чел. Канализируемый объект расположен в средней полосе Российской Федерации, для которой: норма среднесуточного водоотведения на одного жителя составляет n = 217 л/сут; количество взвешенных веществ в бытовых сточных водах на одного жителя b′_б = 37 г/сут (размеры d= 10^1... 10³ мкм); биохимическая потребность в кислороде полная в бытовых сточных водах на одного жителя L′_б = 10,7 г/сут: содержание жиров в бытовых сточных водах С′_б = 0 г/м³; содержание синтетических поверхностно-активных веществ в бытовых сточных водах на одного жителя К′_б = 1,7 г/сут. Коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод k^б_сут = 1,17. Количество отбросов в бытовых сточных водах на одного жителя а_б = 8 л/(чел·год), плотность отбросов с_б = 1750 кг/м³.

2. Параметры производственных сточных вод.

Производственные сточные воды содержат взвешенных веществ b_п = 567 г/м³ (размеры d = 10^1... 10³ мкм), жиров C_п = 70 г/м³, синтетических поверхностно-активных веществ К_п = 80 г/м³ и имеют биохимическую потребность в кислороде полную L_п =7 г/м³. Коэффициент неравномерности притока производственных сточных вод k^п_сут = 1.1.

Суточный приток сточных вод от предприятий по совмещенному почасовому графику представлен в таблице 1.

Таблица 1  Суточный приток сточных вод от предприятий по совмещенному почасовому графику

Часы суток	Приток, м3	Часы суток	Прмток, м3	Часы суток	Приток, м3
0-1	900	8-9	1200	16-17	1000
1-2	900	9-10	700	17-18	700
2-3	1300	10-11	800	18-19	600
3-4	1200	11-12	1000	19-20	1000
4-5	700	12-13	600	20-21	700
5-6	800	13-14	900	21-22	500
6-7	1400	14-15	900	22-23	1000
7-8	1100	15-16	1000	23-24	700
III смена		I смена		II смена
Итого					Qпр, м3/сут

3. Параметры смеси бытовых и производственных сточных вод, подаваемых на очистку.

Температура сточных вод в летнее время t = 17 °С; кислотность сточных вод Кс=57 мл нормального раствора щелочи на каждый литр сточных вод; сточные воды имеют бурую окраску, исчезающую в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:7 (то есть n_o = 7); запах фенольный, исчезающий в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:5 (то есть n_з = 5); привкус горьковатый, исчезающий в столбике высотой 10 см при разведении чистой водой в соотношении 1:2 (то есть n_п = 2). Константа скорости потребления кислорода смесью сточных вод и воды водоема при нормальных условиях (20 °С) равна K₁₍₂₀₎ ⁼ 0,17. Сточные воды содержат азотную кислоту. Реаэрации нет. Химическая потребность в кислороде (взболт.) смеси сточных вод Y= 520 г/м³.

4. Параметры водоема, принимающего очищенные сточные воды с очистных сооружений.

Водоем относится к водному объекту хозяйственно-питьевого водоснабжения и является равнинной рекой. Содержание в воде водоема до спуска сточных вод: взвешенных веществ b_р = 2,7 г/м³; ионов хрома C_р = 0 г/м³; синтетических поверхностно-активных веществ К_р = 0,017 г/м³; растворенного кислорода О_р = 0,67 г/м³; биохимическая потребность в кислороде полная L_р = 0,37 г/м³; щелочность воды водоема В_р = 4,7 мл нормального раствора кислоты на каждый литр воды водоема; реакция воды водоема рH_р=7,7; средняя температура воды в водоеме летом t_р=17°С; предельно-допустимое содержание синтетических поверхностно-активных веществ K_{пр. доп} = 0,2 г/м³; химическая потребность в кислороде (взболт.) Y_р = 20,8 г/м³.

Вблизи канализируемого объекта нет сельскохозяйственных угодий, нуждающихся в орошении. Наименьший среднемесячный расход воды водоема в год 95%-ной обеспеченности по данным гидрометеослужбы Q = 17 м³/с, средняя скорость течения воды на расчетном участке водоема х_ср = 0,7 м/с, средняя глубина водоема на расчетном участке Н_ср = 1,27 м.

Расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа смешения по фарватеру по течению l = 12070 м: расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа смешения по прямой l_пр = 9070 м. Выпуск сточных вод производится у берега водоема, поэтому коэффициент выпуска о = 1,01. Для спуска сточных вод применяется рассеивающий фильтрующий струйный выпуск конструкции К.В. Иванова, для которого коэффициент сближения расчетного створа смешения со створом выпуска равен щ = 1,93.

Аннотация

Курсовой проект на тему «Разработка технологической схемы очистки сточных вод» выполнен студентом группы СЗС-41 в 2012 году.

Руководитель курсового проекта Козачек А.В.

Курсовой проект посвящен разработке технологической схемы очистки смеси бытовых и производственных сточных вод непрерывного действия.

Произведены расчеты: приемной камеры, решеток, усреднителя, смесителя, радиального отстойника, ионнобменной установки, озонатора.

Все расчеты производились с помощью калькулятора.

Пояснительная записка выполнялась с помощью MS Word.

Графическая часть выполнена с помощью прикладной программы Auto CAD.

Объем пояснительной записки - 66 стр.

Количество рисунков - 7

Количество таблиц - 13

Количество графического материала:

формата А1 – 1 лист.

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

ГОСТ 2.104-68-ЕСКД. – Основные надписи;

ГОСТ 2.105-96-ЕСКД. – Общие требования к текстовым документам;

ГОСТ 2.106-96-ЕСКД. – Текстовые документы;

ГОСТ 2.201-80-ЕСКД. – Обозначения изделий и конструкторских документов;

ГОСТ 2.301-68-ЕСКД. – Форматы;

ГОСТ 2.304-81-ЕСКД. – Шрифты чертежные;

ГОСТ 3.1105-84-ЕСТД. – Форма и правила оформления документов общего назначения;

ГОСТ 3.1118-ЕСТД. – Форма и правила оформления маршрутных карт;

ГОСТ 3.1201 –ЕСТД. – Система обозначения технологических документов;

ГОСТ 3.1407-86 – Формы и требования заполнения и оформления документов на технологические процессы, специализированные по месту сборки;

ГОСТ 14.201-73 – Общие правила отработки конструкций изделия на технологичность;

ГОСТ 14.202-73 – Правила выбора показателей технологичности конструкций изделия;

ГОСТ 14.307-73 – Правила выбора средств технологического оснащения процессов испытания;

ГОСТ 14.309-74 –Правила применения средств механизации и автоматизации технологических процессов;

ГОСТ 14.310-73 – Правила организации разработки технологического оснащения;

ГОСТ 14.312-74 – Основные формы организации технологических процессов;

ГОСТ 14.313-74 – Этапы, содержание и последовательность работы при автоматизированном проектировании технологических процессов;

ГОСТ 14.318-77 – Виды процессов контроля;

ГОСТ 14.401-73 – Правила организации работ по механизации и автоматизации решений инженерно-технологических задач управления технологической подготовкой производства;

ГОСТ 14.406-74 – Постановка задач для автоматизационного решения.

СОДЕРЖАНИЕ

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

1 Описание процесса образования отходов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .3

2 Характеристика отходов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3 Существующее состояние технологического объекта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

4 Обзор литературы. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5 Описание технологического процесса очистки сточных вод. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

5.1 Определение общих параметров сточных вод. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

5.2 Обоснование выбора оборудования.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5.2.1 Приемная камера. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

5.2.2 Решетки. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

5.2.3 Усреднитель. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

5.2.5 Оборудование для коагуляции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

5.2.5.1 Смесители. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5.2.6 Отстойник. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

5.2.7Ионнообменные установки. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5.2.8 Озонатор. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

5.3 Обоснование последовательности аппаратов очистки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50

5.4. Технологический расчет основного оборудования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

5.4.1 Расчет приемной камеры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.4.2 Расчет грабельных решеток. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

5.4.3 Расчет Коагулянта. . .. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.4.4 Расчет камеры хлопьеобразования. . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

5.4.5 Расчет горизонтального отстойника.. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

5.4.6 Расчет дегазатора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5.5 Определение степени пригодности предложенной технологической схемы очистки сточных вод. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.6 Описание процесса функционирования предложенной технологической схемы. . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . 62

6 . Описание полученного продукта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66

Заключение. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Список основных используемых источников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Введение

Под окружающей нас средой понимается совокупность «чистой» природы и среды, созданной человеком, - распаханные поля, искусственные сады и парки, осушенные болота, крупные города с особым тепловым режимом, микроклиматом, водоснабжением, большим оборотом различных органических и неорганических веществ и т.д. [1, с. 6].

Научно-технический прогресс и связанные с ним грандиозные масштабы производственной деятельности человека привели к большим позитивным преобразованиям в мире – созданию мощного промышленного и сельскохозяйственного потенциала, широкому развитию всех видов транспорта и т.д. Вместе с тем резко ухудшилось состояние окружающей среды. Загрязнение атмосферы, водоемов и почвы твердыми, жидкими и газообразными отходами достигает угрожающих размеров, происходит истощение невозобновляемых природных ресурсов – в первую очередь полезных ископаемых и пресной воды. Дальнейшее ухудшение состояния экосферы может привести к далеко идущим отрицательным последствиям для человечества. Поэтому охрана природы, защита ее от загрязнений стала одной из важнейших глобальных проблем [1, с. 6].

Загрязнения, поступающие в атмосферу, с осадками возвращаются на Землю и попадают в водоемы и почву. Сточными водами предприятий промышленности и агропромышленного комплекса загрязняют реки, озера и моря. В них попадают отходы, содержащие соли различных металлов, удобрения, пестициды, моющие средства, масла и нефтепродукты, радиоактивные вещества и др. Считается, что в водоемы попадает свыше 500 тыс. различных веществ.

В производстве образуются различные категории сточных вод. Сточная вода – это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые или хозяйственно-фекальные, атмосферные и промышленные [1, с. 191].

Хозяйственно-бытовые воды – это стоки душевых, бань, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат примеси, из которых примерно 58% органических веществ и 42% минеральных. Атмосферные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территории предприятий. Они загрязняются органическими и минеральными веществами [1, с. 191].

Промышленные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья. В технологических процессах источниками сточных вод являются: 1) воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакции); 2) воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессе переработки; 3) промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования; 4) маточные водные растворы; 5) водные экстракты и абсорбенты; 6) воды охлаждения; 7) другие сточные воды; воды с вакуум-насосов, конденсаторов смешения, систем гидрозолоудаления, после мытья тары, оборудования и помещений. Количество и состав сточных вод зависит от производства[1, с. 191].

е аппаратов воздушного охлаждения; 5) повторное использование очищенных сточных вод в оборотных и замкнутых системах [1, с. 193].

1. Описание процесса образования отходов

Сточной водой, или сточной жидкостью, называется вода, использованная на бытовые или производственные нужды и получившая при этом загрязнения, которые изменяют ее первоначальный химический состав или физические свойства. К сточным водам относят также загрязненные воды атмосферных осадков, воду от поливки улиц и мытья машин автотранспорта.

Состав бытовых сточных вод достаточно однотипен и устойчив вследствие относительного однообразия хозяйственной деятельности человека. Состав же производственных сточных вод весьма разнообразен и зависит не только от вида производства, но и от принятого технологического процесса. Что касается атмосферных осадков, то для них характерны эпизодичность образования (и поступления в канализационную сеть) и резкая неравномерность по расходу и качеству воды. Наиболее загрязненными оказываются первые порции дождевых вод.

В систему дождевой канализации попадает большое количество воды от мытья машин автотранспорта. Эти воды сильно загрязнены, они содержат примеси горючих и смазочных веществ, с большим трудом поддающихся биохимическому окислению в водоеме. Спуск таких вод без предварительной их очистки резко ухудшает состояние водоема.

В настоящее время бытовые воды в чистом виде практически не встречаются, за исключением случаев канализования небольших объектов – санаториев, домов отдыха, пионерских лагерей и т.п. Уже при канализовании сельских населенных мест общей системой отводятся воды, как от жилых домов, так и от предприятий коммунальной и местной промышленности (бань, прачечных, различных мастерских, хлебопекарен, молочных и консервных заводов, животноводческих комплексов и т.д.) [1, с. 193].

2. . Характеристика отходов

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы, загрязненные веществами, которые могут находиться во всех состояниях – растворенном, коллоидном и нерастворенном. Загрязнения сточных вод могут быть минеральными и органическими. К минеральным загрязнениям относятся песок, глина, шлак, бой стекла, растворы минеральных солей, кислот и щелочей. Органические загрязнения бывают растительного происхождения (остатки плодов, овощей, растений, бумага, растительные масла и пр.) и животного (физиологические выделения людей и животных, остатки тканей живых организмов, органические кислоты, различные бактерии, в том числе и болезнетворные, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли  так называемые бактериальные и биологические загрязнения). В бытовых сточных водах содержатся такие болезнетворные (патогенные) бактерии, как возбудители заболеваний брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы, а также яйца гельминтов (глистов), поступающие в сточные воды с физиологическими выделениями людей и животных. Возбудители заболеваний содержатся и в некоторых производственных сточных водах.

Степень загрязнения сточных вод характеризуется содержанием в них взвешенных и оседающих веществ, их биохимической и химической потребностью в кислороде, содержанием в них отдельных химических элементов и соединений, их активной реакцией. [2, с. 165].

Промышленные и бытовые сточные воды содержат взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие, образуют с водой дисперсную систему. В зависимости от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм – 1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов [1, с. 197].

Степень загрязнения сточных вод органическими веществами, содержащимися в них в растворенном виде, а также в виде неоседающих веществ и коллоидов, оценивают их биохимической потребностью в кислороде (БПК)  это количество кислорода, необходимого для окисления этих веществ аэробными бактериями в процессеих жизнедеятельности. Окисление органических веществ происходит до полной их минерализации [2, с. 168].

СПАВ представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны адсорбироваться на поверхностях раздела фаз и понижать вследствие этого их поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В зависимости от свойств, проявляемых синтетическими поверхностно-активными веществами при растворении в воде, их делят на анионоактивные вещества (активной частью является анион), катионоактивные (активной частью молекул является катион), амфолитные и неионогенные, которые совсем не ионизируются.

Анионоактивные поверхностно-активные вещества в водном растворе ионизируются с образованием отрицательно заряженных органических ионов. Из анионоактивных СПАВ широкое применение шашли соли сернокислых эфиров (сульфаты) и соли сульфокислот (сульфонаты). Радикал R может быть алкильным, алкиларильным, алкилнафтильным, иметь двойные связи и функциональные группы.

Катионоактивные СПАВ  вещества, которые ионизируются в водном растворе с образованием положительно заряженных органических ионов. К ним относятся четвертичные аммониевые соли, состоящие из углеводородного радикала с прямой цепью, содержащей 12-18 атомов углерода; метильного, этильного или бензильного радикала; хлора, брома, йода или остатка метил- или этилсульфата.

Амфолитные СПАВ ионизируются в водном растворе различным образом в зависимости от условий среды: в кислом растворе проявляют катионоактивные свойства, а в щелочном  анионоактивные.

Неионогенные СПАВ представляют собой высокомолекулярные соединения, которые в водном растворе не образуют ионов.

В водные объекты СПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (текстильная, нефтяная, химическая промышленность, производство синтетических каучуков), а также со стоком с сельскохозяйственных угодий (входят в состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов в качестве эмульгаторов).

Жиры представляют собой полные сложные эфиры глицерина и жирных кислот (стеариновой, пальмитиновой, олеиновой).

Жиры, присутствующие в природных водах, являются главным образом результатом метаболизма растительных и животных организмов и их посмертного разложения. Жиры образуются при фотосинтезе и биосинтезе и входят в состав внутриклеточных и резервных липидов. Высокие концентрации жиров в воде связаны со сбросом в водные объекты сточных вод предприятий пищевой и кожевенной промышленностей, а также хозяйственно-бытовых сточных вод. Понижение содержание жиров в природных водах связано с процессами их ферментативного гидролиза и биохимического окисления.

входят в состав более растворимых сложных соединений с белками и углеводами, которые находятся в воде как в растворенном, так и в коллоидном состояниях.

Попадая в водный объект в повышенных концентрациях, жиры ухудшают его кислородный режим, органолептические свойства воды, стимулируют развитие микрофлоры.

3. . Существующее состояние технологического объекта

Исходными данными в курсовой работе являются следующие. Город, расположенный в средней полосе Российской Федерации. В пределах населенного пункта расположены промышленные предприятия. В результате на городские очистные канализационные сооружения поступает смесь бытовых и производственных сточных вод, содержащая взвешенные вещества, Спав концентрациях, превышающих допустимые для сброса в водоем. Но при этом технологической схемы очистки сточных вод не существует. Моя задача ее разработать.

На городские очистные канализационные сооружения поступает смесь сточных вод разных категорий.

Бытовые сточные воды образуются от населенного пункта, расположенного рядом с очистными сооружениями. В бытовых сточных водах содержатся взвешенные вещества, синтетические поверхностно-активные вещества, имеют повышенную БПК.

Производственные сточные воды содержат взвешенные вещества, синтетические поверхностно-активные вещества, имеют повышенную БПК.

Смесь бытовых и производственных сточных вод, подаваемых на очистку, имеет бурую окраску, фенольный запах, горьковатый привкус. Сточные воды содержат азотную кислоту.

Вблизи канализируемого объекта нет сельскохозяйственных угодий, нуждающихся в орошении. Водоем, принимающий очищенные сточные воды с очистных сооружений, относится к водному объекту хозяйственно-питьевого водоснабжения и является равнинной рекой.