1. Центральная камера; 2- карман; 3- фильтросы; 4- вертикальная труба

Согласно типовому проекту принимается шесть четырехъячеистых вертикальных отстойников размером в плане 14×14 и полезной высотой 4,3 м каждый. Объем всех отстойников:

W_общ= Q×t, м³

где Q- расчетный расход, м³ /ч;

t- продолжительность отстаивания ( время отстаивания хозяйственно-бытовых сточных вод 0,75- 1,5ч);

W_общ= 4413,6×1,5= 6620,4 м³

Объем одного отстойника:

W_отс= = =1103,4 м³

Площадь:

F_от= = = 56,44 м²,

где Н- рабочая глубина отстойника равная 4,3 м;

n- число отстойников, 6 штук;__________________________________

На базе этих отстойников проектируются биокоагуляторы с временем нахождения воды в них 0,33 ч. Расчетные данные для биокоагулятора принимаются: продолжительность аэрации 20 мин; эффект задерживания взвешенных веществ после отстаивания – 70% или 46 г на 1 человека в сутки;

расчетная БПК_полн снижается на 30% или на 22 г на человека в сутки; расчетная скорость движения сточной воды в зоне отстаивания биокоагулятора- 0,8 мм/с.

Объем водной камеры биокоагулятора:

W_к= = = 242,7 м³

где t- время нахождения воды в биокоагуляторе, 0,33 ч.

Площадь поверхности каждой камеры при высоте 4,3 м:

F_к= =56,44 м²

Площадь отстаивания:

F_отс= F_от- F_к=306,9-56,44=250,46 м²

Фактическая скорость подъема сточной воды в отстойном отделении биокоагулятора:

ϑ= = = 0,81 мм/с

БПК_полн сточной воды, подаваемой в биогулятор 133 мг/л._____________________Концентрация взвешенных веществ 272 мг/л. Биохимическая потребность в кислороде сточной воды, выходящей из биокоагулятора, будет равна 46,5 мг/л, количество задерживаемых взвешенных веществ 128,1 мг/л, выносимых- 54,9 мг/л.

Воздух подается 0,5 м³ на 1 м³ сточной воды. Количество воздуха, необходимого для аэрации:

W_В= 0,5×Q_сут= 0,5×105926,4= 52963 м³/сут

При интенсивной аэрации 1,8-2 м³/ м²в час расход воздуха будет:

Q_возд= = = 170 м³/ч или 3 м³/мин

Активный ил для биокоагуляторов регенерируется на протяжении 24ч.

Количество его в объеме 1% общесуточного притока Q_ил= 105926,4×0,01=1060 м³/сутки. Емкость регенератора:

W_рег= Q_ил×t=1060×24=25440 м³

Для регенератора принимаются четыре секции ( 1 секция 2975 м³) типового двухкоридорного аэротенка, емкость которого 2975×4=11900 м^3, полезная длина 60 м, ширина 40 м. Глубина и ширина коридоров по 5 м. Полезная площадь аэротенка- генератора 2380 м².

Интенсивность аэрации ориентировочно равна 2 м³/ м²ч. Расход воздуха 2380×2=4760 м³/ч. Для подачи воздуха используются турбовоздуходувки марки ТВ- 70-1,6 ( две рабочие и одна резервная).

Высоконагружаемые биофильтры ( аэрофильтры)

Рис.3. Высоконагруженные биофильтры ( аэрофильтры)

1- подача сточных вод; 2-.распределительный колодезь; 3- железобе­тонный корпус аэрофильтра; 4- реактивный ороситель,- 5- вентиля­ционная камера; б- лотки для отвод» фильтрата на вторичные от­стойники.

После биокоагуляторов сточная вода поступает на аэрофильтры с БПК_полн L_а≈ 93 мг/л.

Сточную воду можно выпускать в водоем с БПК сбросовой воды после очистки L_t= 1,9 мг/л.

Среднезимняя температура сточной воды 16˚С. Среднесуточный расход сточных вод Q= 105926,4 м³/сут. Как видно из показателей загрязнений по БПК, регуляции можно не применять, но необходимо это допущение проверять.

Для этого определяется допустимая величина БПК_полн смеси токов:

L_см=К× L_t=48,94×1,9= 92,9 мг/л,

где К- коэффициент, равный соотношению начальной и конечной БПК_полн

К= = = 48,94

Затем коэффициент рециркуляции вычисляется по формуле:

n= = =0

где L_а- БПК_полн поступающий на фильтр сточной воды, г/м³

Следовательно , в рециркуляции нет необходимости. Общая площадь биофильтров:

F= = = 3530,8 м²,

где q- нагрузка, м³ стоков на 1 м² площади биофильтра в сутки, в соответствии с нормами 10-30 м³/ м² в сутки. Здесь q принимается в зависимости от температуры стоков и высоты загрузки, а в нашем случае t >+6 ˚С.

Для очистки стоков используются два круглых аэрофильтра диаметром 30 м каждый с реактивным оросителем. Для подачи воздуха в аэрофильтры в помещении между двумя аэрофильтрами предусматривается вентиляционная камера с вентиляторами марки Ц9-57 №5. Аэрофильтры загружаются щебнем или керамзитом, а также блоками из асбестовых плит и пеностекла.

Гидравлическое нагружение на поверхность аэрофильтров:

q_ф= = = 30 м³/ м²

Общий объем фильтрующего материала:

W= H×F= 3×3530,8= 10592,4 м³,

где Н- высота загрузки фильтрующего материала биофильтра Н= 3м

Идеальный расход воздуха согласно СНиП 2.04.03-85 принимается Д_уд= 10 м³/ м².

Необходимое количество воздуха:

W_возд= Д_уд×W= 10×105926,4=1059264 м³/сутки.

Аэротенки

Рис.4. Схема аэротенка-отстойника

1-подводящий канал; 2-лоток для отвода отстоеиной воды; 3- трубопро­вод для подачи сточной воды; 4- воздуховод; 5- фильтросные плиты; 6 - тру­бопровод избыточного активного ила.

Для биологической очистки сточных вод при количестве стоков больше 50 тыс. м/сутки и органическом загрязнении БПК_полн 100 мг/л можно применять аэротенки для полной очистки без регенерации активного ила. Продолжительность аэрации сточной воды в аэротенке определяется по формуле:

t= = = 4,82 ч,

где L_а- БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L_t- БПК_полн очищенной сточной воды, мг/л;

15/14- отношение нормативной температуры стоков к фактической;

d- доза ила от 1,2 до 5 г/л в зависимости БПК_полн поступивших стоков;

S_л- зольность ила в долях единицы (для аэротенков на полную и неполную очистку- 0,3; для аэротенков с полной минерализацией ила- 0,35)

р- средняя скорость окисления загрязнений в мг БПК_полн на 1г беззольного вещества ила за 1час. р≈24 мг БПК_полн.

При общем коэффициенте неравномерности поступления сточной жидкости в аэротенки, не превышающем 1,25 объем аэротенка определяется по среднечасовому расходу стоков:

W= ×t = ×4,82= 21273,5 м³

Аэротенк выбирается по типовому проекту глубиной 4м. Количество секций-4, коридоров в каждой секции- 4.

Удельный расход воздуха в аэротенке определяется по формуле:

D_уд= = = 5,5 м³/ м²,

где Z- удельный расход кислорода в миллиграммах на миллиграмм снятой БПК_полн принимается: для полной очистки- 1,1 мг/мг, для неполной очистки- 0,9 мг/мг, для полной минерализации- 2,2 мг/мг;

К₁- коэффициент, учитывающий тип аэратора, принимается: для мелкопузырчатых аэраторов в зависимости от отношения площади аэруемой зоны к площади аэротенка по таблице СНиП для среднепузырчатых аэраторов, а также для систем низконапорной аэрации -0,75. При f/F= 0,2 К₁=1,68.

К₂- коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, принимается по таблице СНиП при h= 4м, к=2,52.

n₁- коэффициент, учитывающий температуру сточных вод и определяется по формуле:

n₁= 1+0,02(t_ср-20),

где t_ср- среднесуточная температура стоков на летний период -25˚С.

n₂- коэффициент, учитывающий отношение скорости преноса кислорода в иловой смеси, к скорости перноса его в чистой воде, принимается: для бытовых стоков- 0,85, для промстоков- по опытным данным, при их отсутствии- 0,7, при ПАВ в зависимости от величины f/F по таблице.

С_ср – растворимость кислорода воздуха в воде, определяется по формуле:

С_ср= С_Т ; мг/л,

где С_ср- растворимость кислорода воздуха в зависимости от температуры и давления.

Общий расход воздуха:

D_общ= Q×D_уд= 105926,4×5,5= 582595 м³/сутки

Тогда площадь аэротенки при интенсивности аэрации J_макс= 4 м³/ м³/ч

F= = = 6197,8 м²

Проверяя полученную площадь аэротенка по интенсивности аэрации, объему и рабочей глубине аэротенка, получим:

F₁= = = 5318,3 м²

Что соответствует площади полученной по интенсивности аэрации. Для малых и средних станций аэрации принимаем 4-6 секций аэротенков, для крупных 8-10. При количестве коридоров в каждой секции до 4-х. Ширина одного коридора В равна Н или 2Н.

Принимаем аэротенк четырехкоридорным с шириной одного коридора 6м. Получим общую длину коридоров аэротенка:

L^обш_к= = = 886,3 м

При количестве секций аэротенка n= 4 длина коридоров одной секции будет :

l_k= = = 221,5 м

При количестве коридоров аэротенка- 4, то длина одного коридора:

l_к= = =55,3 м

Таким образом, общие размеры аэротенков будут со стороны входа и выхода стоков 6×4×4= 96 м. По длине коридоров 25,5 м. Фактическая площадь 96×25,5= 2448 м² , что полностью удовлетворяет расчетным требованиям, т.е. F_ф= F_расч._____________

Радикальные вторичные отстойники

После аэрофильтров сточная вода поступает для вторичного отстаивания в радиальные вторичные отстойники. Продолжительность отстаивания согласно нормам t= 1,5ч, расчетный расход 2800 м³/ч. Общий объем рабочей части отстойников должен быть W= 4200 м³. Принимаются 4 радиальных отстойника диаметром 24 м, объемом 5400 м³. Фактическая продолжительность отстаивания будет t_ф= 1,9ч, что повышает эффект отстаивания. Количество избыточной биологической пленки из аэрофильтров принято 28 г на 1 человека в сутки при влажности 96%. Вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников В_вз= 20 мг/л.Суточный объем осадка на 1 человека при влажности 96%:

W_сут= ×К₁×Э, м³

где К₁=28г на 1 человека в сутки;

Э- эффект задержания взвешенных веществ, определяемый по формуле:

Э= ×100;

Величина х вычисляется по формуле:

Х= = 10,12г на 1 человека в сутки,

где L_t- концентрация загрязнений по БПК очищенной сточной воды

q_пр- приведенная норма водоотвода

q_пр= = = 450 л/сутки

N- число жителей, обслуживаемых канализацией;

Тогда:

Э= ×100= 63,8%

W_сут= ×28×0,638= 446,6 г или 0,45л.

Общий суточный объем осадка, выпадающего в отстойниках:

W_общ= = 55,6 м³

Илоуплотнитель в основном варианте не предусматривается, так как влажность осадка, поступающего из первичных отстойников, равна 95%, а из вторичных- 96%.

Вторичные отстойники после аэротенков на полную биологическую очистку проектируются радиальными, на время пребывания стоков согласно нормам 1,5 часа. Следовательно, общий объем рабочей части остается таким же как и после аэрофильтров, т.е. 4200 м³.

Количество отстойников то же, 4 штуки, диаметр 24м, объем 5400 м³. Фактическая продолжительность отстаивания будет:

t_ф= ч

Количество избыточного активного ила по нормам ≈ 210 г сухого вещества на 1 м³ жидкости, что составить его суточное количество сухого вещества. Влажность активного ила по справочным данным Р_ос= 99,5%

Количество избыточного активного ила влажностью 99,5%:

W_сыр= = 2360 м³/сутки

Количество направляемого в илоуплотнители избыточного активного ила при наличии биокоагуляторов и преаэраторов- 50%.

Тогда максимальный приток активного ила в илоуплотнители при часовом коэффициенте неравномерности К=1,2

Q _{макс.час.}= 59 м³/ч

Принимается вертикальный илоуплотнитель.

Суммарная площадь рабочего сечения илоуплотнителя при восходящей скорости V_в=0,1 мм/с.

F_сум= = = 163 м²

Cуммарная площадь сечения центральных труб при скорости движения ила 0,028 м/с:

F_ц.тр= = = 0,6 м²

Общая площадь сечения илоуплотнителя:

F_общ= F_сум+ F_ц.т.= 163+ 0,6= 163,6 м²

Принимаются три илоуплотнителя. Тогда площадь каждого составит:

F₁= = = 54,5 м²

Диаметр:

D= 8,4 м

Принимаются четыре вертикальных отстойника по типовому проекту диаметром 9 м каждый при компоновке на четыре отстойника с распределительной камерой, один из которых резервный.

Влажность уплотненного осадка 98%. Объем уплотненного активного ила составит:

W_уп.ила= = 590 м³

А на один уплотнитель:

W_уп.ила= = 197 м³

Максимальное часовое количество жидкости, отделяемой в процессе уплотнения ила:

q_{макс.ила}= Q_{макс.ила} = 59 = 44,25 м³/ч

Таким образом, принимать аэротенки для такого количества очистки сточных вод явно не экономично, вследствие увеличения объема метантенков.

Метантенки

Метантенки рассчитываются для сбраживания осадка из первичных отстойников и биопленки из вторичных. Количество осадка в сутки по сухому веществу:

W_сух.ос.= ×Q,

где К_вз- начальная концентрация взвешенных веществ поступающих со сточными водами; мг/л

Е- эффект отстаивания взвешенных веществ в первичных отстойниках в долях единицы;

К- поправочный коэффициент, равный 1,1-1,2, учитывающий увеличение количества осадка за счет крупных фракций взвеси, не улавливаемых при отборе проб для анализа;

К_вз= 183 мг/л; Е= 0,70; К= 1,2; Q= 55,8тыс.м³

W_сух.ос.= ×55,8= 9,15 т

Избыточной биопленки:

W_{сух.изб.}= ,

n- коэффициент равный 1,15-1,25, учитывающий увеличение и неравномерность прироста активного ила в процессе очистки;

b- вынос активного ила из вторичных отстойников в водоем, мг/л

n=1,2; b=20 мг/л; La= 155 мг/л

W_{сух.изб.}= = 1,95 т

Количество осадка по абсолютно сухому беззольному веществу в сутки:

W_без.ос.= = = 6,28 т,

где Рr- гидроскопическая влажность сырого осадка и избыточного активного ила в среднем равна 5-6%;

S_л.ос и S_л.изб- зольность абсолютно сухого вещества сырого осадка и активного ила, равная 25-27%.

Объем сырого осадка при влажности 95%:

W_{сыр. ос.}= = = 183 м³

Объем избыточной пленки при влажности 96%:

W_{сыр.изб.}= = = 48,8 м³

Общее количество осадков в сутки по сухому веществу:

W_сух= W_сух.ос+ W_{сух.изб}= 9,15+1,95= 11,1т

По абсолютно сухому беззольному веществу:

W_без= W_без.ос+ W_{без.изб.}= 6,28+1,34= 7,62т

По объему смеси фактической влажности:

W_{сыр.общ}= W_сыр.ос+ W_{сыр.изб}= 183+48,8= 232 м³

Средняя влажность смеси:

Р_см= 100(1- )= 100(1- )= 95%

Средняя зольность абсолютно сухого вещества смеси:

S_з.см= 100(1 )= 27%

Соотношение избыточного активного ила и осадка по абсолютно беззольному веществу:

m= = = 0,21

При таком соотношении можно принять термофильный режим сбраживания, при котором полностью уничтожаются гельминты, находящиеся в осадке. Температура сбраживания 53˚С.

Суточная доза загрузки осадка в метантенке при влажности осадка 95% принимается d=22%

Тогда необходимый объем метантенков:

W_расч= = = 1057 м³

Для обработки осадка используются два метантенка по типовым проектам полезным объемом 1000 м³ каждый, диаметром 12,5м.

При расширении сооружений метантенки расширению не подлежат, так как в первый период пуска станции будет загружаться только один метантенк, второй будет введен в действие по мере необходимости. Основные размеры метантенка: диаметр 12,5м; высота конической части 1,9; цилиндра 6,5м; высота нижней конической части 1,7; общая высота 10,1м.

Количество газа, выделяющегося при сбраживании осадка определяется по формуле:

у= =0,43 м³

Суточный выход газа при загрузке в метантенки 7510 кгосадка будет:

W_газ= 0,43×7510= 3229,3 м³

Выход газа на 1 м³ смеси, загруженной в метантенки равен:

= 13,9 м³/ м³

Газгольдеры

Для поддержания постоянного давления в газовой разводящей сети от метантенков к другим сооружениям и максимального использования газа устраивают мокрые газгольдеры. Емкость их определяется из расчета трехчасового притока:

W= = 403,8 м³

Принимаются два типовых газгольдера емкостью 300 м³, внутренний диаметр резервуара 9,3м и колпака 8,5м. Высота газгольдера 11,15м, резервуара 5,92м и колпака 5,71м. Подъем купола 745мм, превышение стенки резервуара над колпаком 30мм.

При варианте с аэротенками общее количество сырого осадка и уплотненного активного ила, поступающих в метантенки:

W_{сыр.общ}= W_сыр.ос+ W_{сыр.изб}

где W_{сыр.изб}- избыточный уплотненный активный ил из илоуплотнителей, поступающий в метантенки

W_{сыр.общ}= 183+ 590×0,5= 478 м³

Влажность уплотненного осадка и активного ила после аэротенков:

Р_см= 100(1- )= 100(1- )= 95,5%

Суточная доза загрузки осадка в метантенке принимается 22%, а его объем:

W_рас= 2078,3 м³

Объем метантенков увеличится почти в два раза. Типовой проект можно применить тот же, но с полной нагрузкой двух метантенков.

Объем беззольного вещества избыточного активного ила:

W_{без.изб}= = = 8,1т

Суточный выход газа, выделяемого при сбраживании 1 кг беззольного вещества равен 0,43 м³, тогда:

W_газа= 0,43×8100= 3483 м³

Емкость газгольдера из расчета трехчасового притока:

W= 3= 435,6 м³

Основной вариант с аэрофильтрами принят правильно и является более экономичным.

Иловые площадки

В районе строительства очистых сооружений грунты- спески и пески, а грунтовые воды залегают на глубину 9,6м. для обезвоживания осадка проектируются иловые площадки на естественном основании с устройством дренажа на глубине 1,3м из асбестоцементных труб с пропилами. Дренаж сооружается согласно нормам. Загрузка осадка на 1 м² иловых площадок принимается по нормам- 2 м³/ м² в год. Продолжительность зимнего намораживания 30 суток. Полезная площадь иловых площадок:

F_пол= = = 47044 м²

где W- количество осадка, поступающего на иловые площадки;

h_н- величина нагрузки на 1 м² иловых площадок равна 2 м³/ м²;

к₁- коэффициент уменьшения количества ила в результате его распада;

к₂- коэффициент уменьшения количества ила в результате уменьшения его влажности после сбраживания;

к₃- климатический коэффициент, принимается по нормам равный 0,9.

Полная площадь рассчитывается с учетом проездов, валиков и др.:

F_полн= F_пол( 1,2- 1,4)= 47044×1,3= 61158 м²

При суточном выпуске 232 м³ ила и слое напуска 0,25м площадь залива будет:

F_з= = 928 м²

Принимается:

n= = 50 карт

Высота валиков карт принимается равной 1м. За зиму площадь намораживания будет:

F_нам= = 6520 м²,

где t- период намораживания;

к₄- коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие зимней фильтрации и испарения, равный 0,75;

к₅- коэффициент, учитывающий часть площади отводимой под зимнее намораживание 0,75-0,8.

Это составляет менее 80% общей площади, в связи с чем дополнительная площадь иловых площадок не нужна.

Обеззараживание сточных вод

Обеззараживание принимается жидким хлором. Расчетная доза хлора на станциях полной биологической очистки принимается по нормам- для биологических очищенных сточных вод 3г/м³. Средний расход сточных вод Q_сут= 56000 м³/сутки, максимальный часовой q_ч= 2800 м³/ч. Необходимое количество активного хлора в сутки:

G= d× Q_сут= 3×56000=168000г= 0,168т,

где d- доза активного хлора , г/ м^3.

Для строительства принимается типовая хлораторная производительностью 10 кг/ч. Размеры строения 12×21×3,28м. Хлораторная оборудована двумя хлораторами типа ЛОНИИ-100 производительностью по 10 кг/ч, двумя испарителями типа ИХ-1, двумя сменными бочками АКХ на весах. Вентиляция принудительная шестикратная, отопление- центральное водяное. Склад хлора на 8т, хранение в емкостях- 12 бочек.

Смесители и контактные резервуары

После вторичного отстаивания сточная вода обеззараживается жидким хлором. Хлорный раствор вводится в начале отводящего канала. На канале устраивается разветвление на два потока, в которых размещаются смесители. Принято два ершовых смесителя производительностью по 400 л/с каждый.

Максимальный часовой приток сточных вод по часовой работе равен 2800 м³/ч.

Общая емкость резервуаров по максимальному притоку составляет:

W_к.р.= 2800×0,5= 1400 м³

Типовые контактные резервуары принимаются четырехсекционные вертикального типа размером в плане 14×14м. Полезный объем одной секции- 353 м³. Резервуары монолитные железобетонные из вибрированного бетона М 200. После определения состава очистных сооружений и выполнения их расчета составляется план компоновки их и высотная схема.

Стоимость строительства определяется на основании установленного расчетами объема работ, но укрупненным показателем стоимости отдельных сооружений.

После определения капиталовложений на строительство производится расчет рабочей силы, необходимой для эксплуатации сети и очистных сооружений, численности обслуживающего персонала, составляется штатное расписание. Определяется стоимость материалов и электроэнергии, расходы на текущий ремонт и амортизацию, устанавливается общая годовая сумма расходов по эксплуатации. Для определения себестоимости отведения и очистки 1 м³ сточных вод годовая сумма эксплуатационных расходов делятся на годовой расход сточных вод в м³. Выполнение указанных расчетов производить по данным, содержащимся а СНиП или по справочнику проектировщика.

29