Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
диплом.doc
Скачиваний:
38
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
2.75 Mб
Скачать

9 Конструктивні розрахунки апаратів

9.1 Решітки-дробарки

У зв’язку з тим, що максимальна витрата стічних вод на очисних спорудах складає 208,3 м3/год, у відповідності з таблицею 2 [15] обираємо марку і кількість решіток-дробарок. В результаті була обрана решітка-дробарка марки РД-400 із наступними технічними характеристиками:

  • максимальна виробничість – 420 м3/год;

  • ширина щілинних отворів – 10 мм;

  • сумарна площа щілинних отворів в барабані F=0,119 м2;

  • діаметр барабану – 400 мм;

  • частота обертів барабану – 31 хв-1;

  • мощність електродвигуна – 0,8 кВт.

Кількість робочих агрегатів приймаємо рівною N=1, резервних - 1.

Максимальна секундна витрата стічних вод складає qmax.год = 138 дм3/с [9].

За формулою 9.1 визначаємо швидкість руху води в щілинних отворах:

(9.1)

Це значення швидкості знаходиться в припустимих межах для обраної марки решітки-дробарки (1-1,2 м/с) [15].

9.2 Пісковловлювачі

На очисних спорудах м.Селидове застосовують пісковловлювачі типу горизонтальні з круговим рухом рідини. Приймаємо 2 відділення пісковловлювачів n=2.

За формулою 9.2 визначимо необхідну площу живого перерізу одного відділення пісковловлювача ω [15]:

(9.2)

де υs – швидкість руху води, м/с визначається за табл.3.1 [15].

Розрахуємо довжину окружності піскоуловлювача по середній лінії:

(9.3)

де Ks – коефіціент, що приймають за таблицею 3.2 [15];

Hs – розрахункова глибина піскоуловлювача, м (табл.3.1 [15]);

u0 – гідравлічна крупність піску, мм/с (табл.3.2 15

За наступною формулою визначимо діаметр піскоуловлювача:

(9.4)

Розрахуємо тривалість протікання стічних вод у піскоуловлювачі при максимальному притоці:

(9.5)

Тривалість протоку (Т) повинна бути більшою за 30 с. Розраховане Т=47 с, що задовольняє вимогам.

За формулою 9.6 знаходимо величину зовнішнього діаметра піскоуловлювача [15]:

D = D0 + Bж , (9.6)

де Bж – ширина кільцевого жолоба, м (обирається по табл.5 [15]).

D = 4,5 + 1,4 = 5,9 м.

Приймаємо типовий проект № 902-2-27 піскоуловлювача з діаметром 6 м.

Далі розраховуємо об’єм бункера одного відділення піскоуловлювача. Для цього попередньо необхідно знайти обсяг осаду, що накопичується в піскоуловлювачі:

(9.7)

де Nпр – приведене населення, що розраховують за формулою 9.8;

qос – питома кількість піску, дм3/(доб∙люд) (по табл 3.1 [15]).

(9.8)

де Q – добова витрата стічної води, м3/доб;

а – норма водовідведення, що складає 170 дм3/(доб∙люд).

люд.

Знайдене значення підставляємо до формули 9.7:

Знайдемо об’єм бункеру одного відділення піскоуловлювача [15]:

(9.9)

Визначимо висоту конічної частини бункера піскоуловлювача:

(9.10)

Розрахуємо повну будівничу висоту піскоуловлювача:

Hбуд = Hs + hk + 0,5 , (9.11)

Hбуд = 1 + 0,1 + 0,5 = 1,6 м.

9.3 Первинні відстійники

На очисних спорудах використовують первинні вертикальні відстійники. По формулі 9.13 визначимо гідравлічну крупність [15]:

(9.12)

де Hset – глибина проточної частини у відстійнику, м (табл.4.3 [15]);

Kset – коефіціент використання обсягу проточної частини відстійника (табл.4.3 [15]);

tset – тривалість відстоювання, для міських стічних вод цю величину приймають по табл.4.2 [15];

h1 – глибина шару, що дорівнює 0,5 м;

n2 – показник ступеню, для міських стічних вод цю величину визначають по рис.4.14 [15].

Далі приймаємо кількість відділень відстійника рівне n=10.

Розраховуємо діаметр центральної труби:

(9.13)

де qmax – максимальна секундна витрата стічних вод, м3/с;

ven – швидкість руху робочого потоку в центральній трубі, що дорівнює 0,03 м/с.

Визначимо діаметр відстійника по наступній формулі [15]:

(9.14)

де vtb – швидкість турбулентної складаючої, мм/с, що приймають по табл.4.4 [].

За розрахованим значенням діаметру відстійника по табл.8 [15] обираємо типовий проект за номером 902-2-166 із збірного залізобетона з діаметром 9 м.

Розраховуємо діаметр раструба і відображального щита. Діаметр раструба дорівнює:

(9.15)

Діаметр відображального щита знаходимо за формулою:

(9.16)

Далі розрахуємо висоту щілини між низом центральної труби і поверхнею відображального щита:

(9.17)

де vщ – швидкість руху в щілині, що дорівнює 0,02 м/с.

Визначимо загальну висоту циліндричної частини відстійника [15]:

(9.18)

де Н2 – висота нейтрального шару між низом відображального щита і шаром осаду, що дорівнює 0,3 м;

Н3 – висота борта відстійника, що дорівнює 0,5 м;

Розрахуємо висоту конічної частини наступним чином:

(9.19)

де α – кут нахилу конічного днища (50 º).

Тоді загальна висота відстійника буде розраховуватись так [15]:

Н = Нц + Нк , (9.20)

Н = 4,0 + 5,36 = 9,36 м.

9.4 Аеротенк

Для конструктивного розрахунку аеротенку приймаються наступні вихідні дані: Len=250 мг/дм3 (БСК вихідної стічної води); Lex=15 мг/дм3 (БСК очищеної води); qw=207,86 м3/год (витрата стічних вод); ai=1,5 г/дм3 (доза активного мулу).

Апарат, для якого наведені розрахунки – аеротенк-витиснювач з регенератором. Розрахунок цього апарату виконується згідно з [16].

Визначимо ступінь рециркуляції активного мулу в аеротенку за формулою (9.21):

(9.21)

де ai — доза мулу в аеротенці, г/дм3;

Ji — муловий індекс, см3/г, приймається Ji =100 см3/г.

Величина БСК води, що надходить у початок аеротенка-витиснювача Lmix визначається за формулою (9.22) з врахуванням розбавлення циркуляційним мулом [16]:

, (9.22)

Час перебування стічних в аеротенку розраховують за формулою (9.23), в якому значення констант і коефіцієнтів знаходять за табл. 40 [16] (для міських стічних вод) і мають наступні значення: ρmax=85 мг/(ггод), Ki=33 мг/дм3; K0=0,626 мг/дм3; φ=0,07 дм3/г; s=0,3. При L=15 мг/дм3 коефіцієнт Kp=1,5. Концентрація кисню приймається рівною Со=2 мг/дм3.

(9.23)

Доза мулу в регенераторі визначається залежністю:

(9.24)

Питома швидкість окислення визначається за формулою (9.25), де величини констант і коефіцієнтів приймаються такі ж, як і в формулі (9.23) [16].

(9.25)

Тривалість окислення забруднень розраховують за формулою:

(9.26)

Тривалість регенерації мулу розраховують так:

tr = to - tat, (9.27)

tr = 18,0 – 6,74 = 11,26 год.

Тривалість перебування в системі аеротенк-регенератор розраховують наступним чином:

t = (1 + Ri) ∙ tato+ Ri ∙ tr, (9.28)

t = (1+ 0,18) ∙ 6,74 + 0,18 ∙ 11,26 = 9,98 год.

Об’єм аеротенку знаходять за такою формулою [16]:

Wat = tatv∙ (1+Ri) ∙ qW , (9.29)

Wat = 6,74∙ (1 + 0,18) ∙207,86 = 1653 м3.

А об’єм регенератору за формулою (9.30):

Wr = tr ∙ Ri ∙ qw , (9.30)

Wr = 11,26 ∙ 0,18 ∙ 207,86 = 422 м3.

Для уточнення мулового індексу визначаємо середню дозу мулу в системі аеротенк-регенератор за наступною формулою:

, (9.31)

Визначемо також навантаження на мул:

(9.32)

За таблицею 41[16] при qi=344 мг БСК/г доб, Ji=75 см3/г. Ця величина відрізняється від прийнятої раніше Ji=100 см3/г.

Уточнюємо ступінь рециркуляції з урахуванням Ji=75 см3/г по формулі (9.21) [16]:

Так як ця величина відрізняється від раніше розрахованої, то уточнюємо й інші величини за формулами (9.22) - (9.32).

Тоді Lmix дорівнює за формулою (9.22):

Період перебування стічної води в аеротенку за формулою (9.23):

Доза мулу в регенераторі за формулою (9.24):

Питома швидкість окислення за формулою (9.25):

Тривалість окислення забруднень (за формулою 9.26):

Тривалість регенерації мулу за формулою (9.27) [16]:

tr = 22,9 – 6,72= 16,18 год.

Об’єм аеротенку за формулою (9.28):

Wat = 6,72∙(1+0,13)∙207,86 = 1578 м3.

Об’єм регенератору за формулою (9.29):

Wr = 16,18∙0,13∙207,86= 438 м3.

Середня доза мулу в системі аеротенк-регенератор за формулою (9.30):

Навантаження на мул за формулою (9.31):

Тепер можна розрахувати загальний об’єм аеротенку і регенератору за формулою [16]:

W=Wat + Wr , (9.33)

W= 1578+438=2016 м3.

Таким чином, регенератор складає 22 % об’єму аеротенка в цілому. Цієї умови дотримуються в тому випадку, коли буде застосований 4-коридорний аеротенк, який дозволяє відвести один коридор під регенератор.

За таблицею 4.2 [5] підбираємо односекційний, nat=1, 4-коридорний,mat=4, аеротенк глибиною Hatv=3,2 м, шириною коридору Batv=4,5 м. Довжина секції становить:

(9.34)

Приймається типовий проект аеротенка 901-2-178 [5] з проектною довжиною секції lat=42 м, об’ємом однієї секції 2070 м3 (Wat=2070 м3), що відповідає розрахунковим значенням, незначно їх перевищуючи.

Розраховуємо систему аерації. В аеротенках-витискувачах аератори розташовують нерівномірно відповідно до зниження забруднень. Приймається пневматична система аерації з дрібнобульбашковими аераторами. Визначається питома витрата повітря, м33:

(9.35)

де q0 – питома витрата кисню повітря, мг на 1 мг знятої БСК приймається при очищенні до Lex=15-20 мг/дм3, q0 = 1,1;

K1 – коефіціент, що враховує тип аерато­ра і приймається для дрібнобульбашкової аерації в залежності від співвідношення площей аерованої зони і аэро­тенка faz /fat за таблицею 5.3 [5]. Для попереднього розрахунку приймається faz/fat=0,25, К1 = 1,79;

K2 – коефіціент, що залежить від глибини занурення аераторів ha і приймається по табл. 5.4 [5], при цьому ha=Hatv-0,3=3,2-0,3, Hatv =2,9 м;

K3 — коефіціент якості води, для міських стічних вод дорівнює 0,85;

KT – коефіціент, що враховує температу­ру стічних вод, що слід розраховувати за формулою:

(9.36)

де Tw —температура води влітку, °С.

Ca — розчинність кисню повітря в во­ді, мг/дм3, визначається за формулою:

(9.37)

де CT — розчинність кисню у воді в залежності від температури і атмосфер­ного тиску [5];

ha — глибина занурення аератора, м;

C0 — середня концентрація кисню в аэротенці, мг/дм3; в першому наближенні С0=2 мг/дм3.

Розрахуємо необхідні величини. Знайдемо коефіцієнт КТ за формулою (9.36) [5]:

Знайдемо розчинність кисню у воді (Са) за формулою (9.37):

Тоді питома витрата повітря можна знайти за формулою (9.35):

Витрата повітря розраховується на забезпечення потреби в кисні в години максимального припливу рідини в аеротенк [5]:

Qair=qw∙qair, (9.38)

Qair=208,3∙9,93 = 2068,4 м3/год.

За знайденими значеннями qair і tat обчислюється середня інтенсивність аерації:

Ja= qair∙Hat/ tat , (9.39)

Ja= 9,93∙3,2/ 6,72= 4,73 м3/(м2∙год).

Якщо обчислена інтенсивність аерації вища Ja,max для прийнятого значення К1, необхідно збільшити зону аерації; якщо менша Ja,min – для прийнятого значення К2 – слід збільшити витрату повітря, прийнявши Ja,min за таблицею 5.4 [5].

Оскільки отримана інтенсивність аерації Ja,min< Ja< Ja,max, площа зони аерації і значення інтенсивності аерації залишаються без змін.

Нині найбільше розповсюдження отримали пневматичні аератори – диспергатори повітря. В таблиці 5.6 [5], наведено порівняльні характеристики аераторів, отримані на основі повідомлень різних виробників.

Приймаємо трубчастий аератор АКВА-ЛАЙН як найбільш продуктивний. Трубчасті аератори складаються з опірного каркаса циліндричної форми і покриття, яке виконує роль диспергатора, з просвітом між ними. Диспергатор АКВА-ЛАЙН виконується у вигляді циліндричної оболонки з пористого поліетилену, яка забезпечує дрібнобульбашкову аерацію з найбільшою витратою повітря і найбільшою ефективністю створення кисню.

Визначимо N, необхідну кількість аераторів АКВА-ЛАЙН:

N = Qair / Qma, (9.40)

де Qair – необхідна розрахункова витрата повітря, м3/год;

Qma – витрату повітря на один аератор приймаємо 14 м3/год.

Тоді необхідна кількість аераторів буде такою:

N=2068,4 / 14= 148.

Уточнимо необхідну кількість аераторів, Nma, з обрахуванням їх продуктивності: 1 м аератора АКВА-ЛАЙН забезпечує 4 м2 площі аеротенка дрібнобульбашковою аерацією:

Nma = latv∙ nat∙ Batv∙ mat /4, (9.41)

Nma=42∙1∙4,5∙4/3= 189.

Приймаємо кількість аераторів – 189 [5].

9.5 Вторинний відстійник

Спочатку розрахуємо навантаження води на поверхню відстійника за формулою:

(9.42)

де Hset – робоча глибина відстійника, м (за табл.4.3 [15]);

ai – доза активного мулу в аеротенку, що дорівнює 1,5 г/дм3;

at – необхідна концентрація мулу в проясненій воді, не менш ніж 10 мг/дм3;

Kss – коефіціент використання обсягу зони відстоювання, що для радіальних відстійників складає 0,4;

Ji – муловий індекс, см3/г.

Далі приймаємо кількість відділень відстійника, їх чотири (n = 4). Розрахуємо площу одного відділення [15]:

(9.43)

де qw – максимальна годинна витрата води, м3/год.

Визначимо діаметр відстійника за формулою:

(9.44)

За таблицею 9 [15] обираємо вторинний відстійник із найближчим до розрахованого значення діаметром, який дорівнює 18 м.

Далі визначаємо загальну висоту відстійника за формулою:

(9.45)

де Н1 – висота борта над шаром води, що дорівнює 0,3-0,5 м;

Н2 – висота нейтрального шару (від дна на виході), що дорівнює 0,3 м;

Н3 – висота шару мулу, що дорівнює 0,3-0,5 м.

9.6 Споруди знезараження стічних вод

До складу споруд знезараження стічних вод належать хлораторна, змішувач та контактні резервуари.

Дезінфекція стоків здійснюється за допомогою робочого розчину гіпохлориту натрія, замість використовуваного раніше рідкого хлору. Як і у випадку з рідким хлором, хлорування відбувається активним хлором – хлорнуватистою кислотою і гіпохлорит-іоном. Кількість активного хлору (кг/год), потрібного для дезінфекції стічної води після повного біологічного очищення, з урахуванням можливості збільшення розрахункової дози хлору в 1,5 раза і при дозі активного хлору 3 г/м3, визначається за формулою [5]:

(9.46)

Введення хлорного розчину в стічну воду здійснюється за допомогою спеціального апарата - хлоратора, продуктивністю vCl, кг/год. Обираємо найбільш розповсюджений хлоратор типу ЛОНИИ-100. За таблицею 6.2 [5] підбираємо хлоратор продуктивністю 2 кг/год, місткістю складу 1,1 т.

В якості змішувача розчину хлорної води з очищувальною водою приймаємо лоток Поршаля, довжина якого приймається в залежності від продуктивності очисних споруд. Для продуктивності 5000 м3/доб за таблицею 4.62 [17] приймаємо лоток Парашаля з довжиною 5,85 м і шириною 3 м.

Тепер перейдемо до розрахунку контактних резервуарів. Визначимо робочий об’єм контактних резервуарів [17]:

(9.47)

де t – тривалість контакту очищуваної води із хлором, 0,5 год.

Контактні резервуари проектують як горизонтальні відстійники. За отриманим об’ємом контактних резервуарів підбираємо типовий проект № 902-1-231 [3] з довжиною L=12 м, глибиною H=2,8 м і шириною кожної секції b=3 м.

Площа поперечного перерізу становить [17]:

(9.48)

Число секцій контактних резервуарів розрахуємо за формулою:

(9.49)

Приймаємо 2 секції контактних резервуарів.

Кількість осаду, що утворюється в контактних резервуарах знаходимо за формулою:

(9.50)

де а – питома кількість осаду, який випадає в контактних резервуарах, 0,5 дм3 на 1 м3 очищуваної води;

Q – добова продуктивність установки, м3/доб.

м3/доб.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]