- •2 Аналітичний огляд
- •4 Фізико-хімічні основи технологічного процесу
- •5 Опис технологічної схеми
- •6 Матеріальний баланс технологічного процесу
- •8 Норми технологічного режиму
- •9 Конструктивні розрахунки апаратів
- •10 Вибір основного технологічного обладнання
- •11 Аналітичний контроль за стадіями процесу
- •12 Охорона довкілля
- •13 Охорона праці та безпека при надзвичайних ситуаціях
- •Технологический регламент по эксплуатации канализационных очистных сооружений г. Селидово Селидовского пувкх. – Селидово, 2012. – 35 c.
8 Норми технологічного режиму
Норми технологічного режиму за стадіями виробництва представлені в таблиці 8.1.
Таблиця 8.1 - Норми технологічного режиму за стадіями виробництва
Операція |
Час, год |
Температура, оС |
Кількість компонентів, тис м3/доб |
Інші показники |
Затримання крупних забруднень на решітках |
|
Температура навколишнього середовища |
Вода,що надходить на очисні споруди – 5,0 |
Кут нахилу решіток 60 о Розмір прозору решіток 16 мм |
Видалення мінеральних домішок в пісколовках |
не < 30 с |
-//- |
Е =20 % (для фракцій піску > 0,25 мм) Зольність не < 70 % | |
Відстоювання води в біокоагуляторах та первинних відстійниках |
1,5 |
-//- |
Е = 50 % Сзв.реч. не > 100 мг/дм3 φ = 95 % | |
Біологічна очистка в аеротенках |
12 |
5-30 |
Скисню=2-6 мг/дм3 САМ=1,5-3 г/дм3 pH= 6,5-8,5 Сзв.реч. не > 100 мг/дм3 | |
Відокремлення активного мулу від очищенної води |
не < 2 |
Температура навколишнього середовища |
φ=99,7 % | |
Знезараження води гіпохлоритом натрію |
не < 0,5 |
-//- |
Сраб.розч. NaOCl=1 % |
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, у відповідності з таблицею 2 [] обираємо марку і кількість решіток-дробарок. В результаті була обрана решітка-дробарка марки РД-400 із наступними технічними характеристиками:
максимальна виробничість – 480 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:
(9.1)
де qmax.год – максимальна годинна витрата , м3/год.
За формулою 9.2 визначаємо швидкість руху води в щілинних отворах:
(9.2)
Це значення швидкості знаходиться в припустимих межах для обраної марки решітки-дробарки (1-1,2 м/с).
9.2 Пісковловлювачі
На очисних спорудах м.Селидове застосовують пісковловлювачі типу горизонтальні з круговим рухом рідини. Приймаємо 2 відділення пісковловлювачів n=2.
За формулою 9.3 визначимо необхідну площу живого перерізу одного відділення пісковловлювача ω:
(9.3)
де υs – швидкість руху води, м/с визначається за табл.3.1 [].
Розрахуємо довжину окружності піскоуловлювача по середній лінії:
(9.4)
де Ks – коефіціент, що приймають за таблицею 3.2 [];
Hs – розрахункова глибина піскоуловлювача, м (табл.3.1 []);
u0 – гідравлічна крупність піску, мм/с (табл.3.2 []).
За наступною формулою визначимо діаметр піскоуловлювача:
(9.5)
Розрахуємо тривалість протікання стічних вод у піскоуловлювачі при максимальному притоці:
(9.6)
Тривалість протоку (Т) повинна бути більшою за 30 с. Розраховане Т=47 с, що задо вольняє вимогам.
За формулою 2.5 знаходимо величину зовнішнього діаметра піскоуловлювача:
D = D0 + Bж , (9.7)
де Bж – ширина кільцевого жолоба, м (обирається по табл.5 []).
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:
(9.8)
де Nпр – приведене населення, що розраховують за формулою 9.9;
qос – питома кількість піску, дм3/(доб∙люд) (по табл 3.1 []).
(9.9)
де Q – добова витрата стічної води, м3/доб;
а – норма водовідведення, що складає 170 дм3/(доб∙люд).
Знайдене значення підставляємо до формули 2.6:
Знайдемо об’єм бункеру одного відділення піскоуловлювача:
(9.10)
Визначимо висоту конічної частини бункера піскоуловлювача:
(9.11)
Розрахуємо повну будівничу висоту піскоуловлювача:
Hбуд = Hs + hk + 0,5 , (9.12)
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:
(9.13)
де Hset – глибина проточної частини у відстійнику, м (табл.4.3 []);
Kset – коефіціент використання обсягу проточної частини відстійника (табл.4.3 []);
tset – тривалість відстоювання, для міських стічних вод цю величину приймають по табл.4.2 [];
h1 – глибина шару, що дорівнює 0,5 м;
n2 – показник ступеню, для міських стічних вод цю величину визначають по рис.4.14 [].
Далі приймаємо кількість відділень відстійника рівне n=10.
Розраховуємо діаметр центральної труби:
(9.14)
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:
(9.15)
де vtb – швидкість турбулентної складаючої, мм/с, що приймають по табл.4.4 [].
За розрахованим значенням діаметру відстійника по табл.8 [] обираємо типовий проект за номером 902-2-166 із збірного залізобетона з діаметром 9 м.
Розраховуємо діаметр раструба і відображального щита. Діаметр раструба дорівнює:
(9.16)
Діаметр відображального щита знаходимо за формулою:
(9.17)
Далі розрахуємо висоту щілини між низом центральної труби і поверхнею відображального щита:
(9.18)
де vщ – швидкість руху в щілині, що дорівнює 0,02 м/с.
Визначимо загальну висоту циліндричної частини відстійника:
(9.19)
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:
(9.20)
де α – кут нахилу конічного днища (50 º).
Тоді загальна висота відстійника буде розраховуватись так:
Н = Нц + Нк , (9.21)
Н = 4,12 + 5,36 = 9,48 м.
Ще необхідно визначити кількість осаду, що виділяють при відстоюванні за добу:
(9.22)
де Q – добова витрата стічних вод, м3/доб;
pmud – вологість осаду, що дорівнює 95 %;
γmud – щільність осаду (1 г/см3).
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=5000 м3/доб=208,3 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 [9].
Визначимо ступінь рециркуляції активного мулу в аеротенку за формулою (9.23).
(9.23)
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 (9.24) з врахуванням розбавлення циркуляційним мулом:
, (9.24)
Час перебування стічних в аеротенку розраховують за формулою (9.25), в якому значення констант і коефіцієнтів знаходять за табл. 40 [9] (для міських стічних вод) і мають наступні значення: ρmax=85 мг/(ггод), Ki=33 мг/дм3; K0=0,626 мг/дм3; φ=0,07 дм3/г; s=0,3. При Leх=15 мг/дм3 коефіцієнт Kp=1,5. Концентрація кисню приймається рівною Со=2 мг/дм3.
(9.25)
Доза мулу в регенераторі визначається залежністю:
(9.26)
Питома швидкість окислення визначається за формулою (9.27), де величини констант і коефіцієнтів приймаються такі ж, як і в формулі (9.25).
(9.27)
Тривалість окислення забруднень розраховують за формулою:
(9.28)
Тривалість регенерації мулу розраховують так:
tr = to - tat, (9.29)
tr = 18,0 – 6,48=11,52 год.
Тривалість перебування в системі аеротенк-регенератор розраховують наступним чином:
t = (1+Ri)∙tato+Ri∙tr, (9.30)
t = (1+ 0,18)∙6,48 +0,18∙11,52 = 9,72 год.
Об’єм аеротенку знаходять за такою формулою:
Wat = tatv(1+Ri)qW , (9.31)
Wat = 6,48∙(1+0,18)∙208,3 = 1593 м3.
А об’єм регенератору за формулою (9.32):
Wr = tr Riqw , (9.32)
Wr = 11,52∙0,18∙208,3= 432 м3.
Для уточнення мулового індексу визначаємо середню дозу мулу в системі аеротенк-регенератор за наступною формулою:
, (9.33)
Визначемо також навантаження на мул:
(9.34)
За таблицею 41[9] при qi=347 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 (9.23):
Так як ця величина відрізняється від раніше розрахованої, то уточнюємо й інші величини за формулами (9.24)-(9.34).
Тоді Lmix дорівнює за формулою (9.24):
Період перебування стічної води в аеротенку за формулою (9.25):
Доза мулу в регенераторі за формулою (9.26):
Питома швидкість окислення за формулою (9.27):
Тривалість окислення забруднень (за формулою 9.28):
Тривалість регенерації мулу за формулою (9.29):
tr = 22,9 – 6,72= 16,18 год.
Об’єм аеротенку за формулою (9.30):
Wat = 6,72∙(1+0,13)∙208,3 = 1582 м3.
Об’єм регенератору за формулою (9.31):
Wr = 16,18∙0,13∙208,3= 438 м3.
Середня доза мулу в системі аеротенк-регенератор за формулою (9.32):
Навантаження на мул за формулою (9.33):
Тепер можна розрахувати загальний об’єм аеротенку і регенератору за формулою:
W=Wat + Wr , (9.35)
W= 1582+438=2020 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:
(9.36)
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, м3/м3:
(9.37)
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:
(9.38)
де Tw —температура води влітку, °С.
Ca — розчинність кисню повітря в воді, мг/дм3, визначається за формулою:
(9.39)
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 (9.38):
Знайдемо розчинність кисню у воді (Са) за формулою (9.39):
Тоді питома витрата повітря можна знайти за формулою (9.37):
Витрата повітря розраховується на забезпечення потреби в кисні в години максимального припливу рідини в аеротенк:
Qair=qw∙qair, (9.40)
Qair=208,3∙9,93 = 2068,4 м3/год.
За знайденими значеннями qair і tat обчислюється середня інтенсивність аерації:
Ja= qair∙Hat/ tat , (9.41)
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, (9.42)
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, (9.43)
Nma=42∙1∙4,5∙4/3= 189.
Приймаємо кількість аераторів – 189.
9.5 Вторинний відстійник
Спочатку розрахуємо навантаження води на поверхню відстійника за формулою:
(9.44)
де Hset – робоча глибина відстійника, м (за табл.4.3 []);
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:
(9.45)
де qw – максимальна годинна витрата води, м3/год.
Визначимо діаметр відстійника за формулою:
(9.46)
За таблицею 9 [] обираємо вторинний відстійник із найближчим до розрахованого значення діаметром, який дорівнює 18 м.
Далі визначаємо загальну висоту відстійника за формулою:
(9.47)
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;
Н1 – висота шару мулу, що дорівнює 0,3-0,5 м.
Розрахуємо кількість осаду (активного мулу), що утворюється у відстійнику:
(9.48)