Учебное пособие 1964

где а – эмпирический коэффициент, который зависит от K0 и Hset, определяется по формуле (4.109):

а= 0,004 K0 + 0,62 Hset = 0,004 292,43 + 0,62 3,1 = 3,09;

Эос – эффект оседающих взвешенных веществ при K0 = 292,43 мг/л и улавливании в песколовках песка крупностью dп = 0,2 мм определяется по табл. 34 (Эос = 67,9 %).

Эффект осветления сточной воды в рабочем радиальном отстойнике находится по формуле (4.111): Э н= Эt КПДt (см. табл. 55).

Высокая концентрация взвешенных веществ перед первичными отстойниками затрудняет осветление сточных вод, поэтому требуется интенсификация процесса осветления за счёт использования биокоагуляции. Применение биокоагуляции даёт увеличение эффекта осветления воды на 15 – 20 %. С учётом использования биокоагуляции эффект осветления сточной воды в рабочих радиальных отстойниках составит: Эн’= Эн 1,15 (см. табл. 55).

Следовательно, при использовании биокоагуляции в рабочих отстойниках с продолжительностью отстаивания 3 часа можно добиться максимального снижения концентрации взвешенных веществ на 65,24 %. При этом гидравлическая нагрузка на один рабочий отстойник должна быть равна не более

Для очистки максимального расхода сточных вод Qmax = 3 113,86 м3/ч зимой потребуется радиальных отстойников Дset = 24 мвколичестве

Следовательно, необходимопринятьколичествоотстойниковравное7 шт. Это в4 разаменьше, чемнайденноепометодуСНиП[1].

Для осветления того же количества и качества сточных вод, но в тёплое время года, когда температура воды составляет Тw(л) = 21°С и µpr= 0,01 см2/с (табл. 33), расчётные параметры отстойников определим по табл. 56.

Таблица 56 Расчётные параметры радиальных первичных отстойников

µlab= 0,0108 см2/с; µpr= 0,01 см2/с; Kо.и.= 0,62

Сравнение эффектов отстаивания по табл. 55 и 56 показывает, что при условии применения биокоагуляции в летнее время для достижения того же эф-

фекта Этр = 65,24 % (как при tрасч = 3 ч из табл. 55) потребуется время отстаивания tот.(л)б.к = 2,4 ч. Гидравлическая нагрузка на 1 рабочий отстойник составит:

Qг.н( л)б.к =Wраб tотс( л.)б.к =1 400 2,4 = 583,3(3) м3/ч,

а потребное количество отстойников для осветления максимального расхода

сточных вод Qmax= 3 113,86 м3/ч составит:

nпер.отс( л)б.к = 3 113,86 / 583,33 = 5,34 шт.

Следовательно, летом в работе можно оставить 6 из 7 отстойников, а один можно будет вывести на ремонт.

Вариант II (усреднение расходов и концентрации загрязнений). Расчёт от-

стойников ведём на пропуск среднего расхода сточных вод Qmid=1 911,91 м3/ч с концентрацией взвешенных веществ после песколовок, в которых улавливаются частицы песка крупностью до 0,1 мм включительно. При этом

К0(I) = Ксм - ∆Кр - ∆Кп(0,1) = 337,34 – 21,51 – 134,94 = 180,89 г/м3,

здесь ∆Кп(0,1) – снижение концентрации взвешенных веществ в песколовке нового типа «в» при улавливании песка dп= 0,1 мм (см. табл. 54).

∆Кп(0,1)= 134,94 г/м3.

Величина эффекта оседающих веществ: Эос= 55,7 % при К0= 180,89 г/м3. Уточним расчётные параметры. Значение величины а в формуле (4.109) будет:

а = 0,004 K0 + 0,62 Hset = 0,004 180,89 + 0,62 3,1 = 2,65.

Эффекты осветления сточных вод для зимнего и летнего времени рассчитаем в табл. 57.

Таблица 57 Расчётные параметры радиальных первичных отстойников

µlab= 0,0108 см2/с; µpr(з) = 0,0125 см2/с; µpr(л)= 0,01 см2/с; Kо.и= 0,62

Рис. 22. График эффекта осветления сточных вод в радиальном первичном отстойнике

Для снижения концентрации взвешенных веществ в первичных отстойниках до той же величины, что и в варианте I (Квых=100 мг/л), требуемый эффект составит: Этр = (180,89-100) 100/180,89=44,718 %.

Даже без использования биокоагуляции продолжительность отстаивания сточной воды в первичных отстойниках должна составлять зимой 2,5 ч, а летом 2,1 ч. Тогда величины гидравлической нагрузки на один радиальный отстойник диаметром Дset = 24 мбудутравны(приЭтр = 44,718 % и Квых = 100 мг/л):

необходимое количество отстойников:

необходимое количество отстойников:

Следовательно, летом без снижения качества осветления сточных вод можно отключать на ремонт один отстойник из четырёх расчётных для зимы.

93

Число отстойников несколько выше расчётного количества снизит фактическую гидравлическую нагрузку и увеличит продолжительность отстаивания воды, что приведёт к дополнительному снижению концентрации загрязнений в первичных отстойниках, поэтому требуемый эффект биологической очистки будет ниже, чем по варианту I.

Фактические параметры первичных отстойников рассчитаем в таблице Excel (табл. 58).

Таблица 58 Фактические параметры первичных отстойников при Qmid = 1 911,91 м3/ч

Следовательно, выбор технологической схемы по варианту II с усреднением расходов и концентраций загрязнений (в усреднителе), а также с более полным улавливанием загрязнений на решётках и в песколовках обеспечивает снижение стоимости всего технологического процесса механической очистки сточных вод (по сравнению с типовым решением по варианту I). Это происходит за счёт уменьшения числа сооружений каждого типа и лучшей подготовки воды к последующей биологической очистке.

Дальнейшее совершенствование первичных отстойников по принципу многоступенчатого осветления сточных вод позволит дополнительно уменьшить число отстойников и одновременно повысить эффект осветления сточных вод.

Сравнение технологических параметров сооружений механической очистки типового и нового решения для выбора наиболее рациональной схемы очистной станции представлено в табл. 59.

Таблица 59 Технологические параметры сооружений механической очистки

станции пропускной способностью Qсут = 45 885,93 м3/сут

Наиболее предпочтительный вариант сооружений:

усреднитель;

решётки шириной Вр = 0,8 м и величиной прозоров b = 0,005 м;

песколовки нового типа «в» с центральной воронкой и тонкослойными модулями;

усовершенствованные первичные радиальные отстойники с биокоагуляцией

сточнойводы.

Сравнение данных табл. 59 показывает, что при рекомендуемой схеме сооружений можно добиться наибольшего снижения концентрации взвешенных веществ и БПКполн (по сравнению с типовым решением) при меньшем количестве рабочих ёмкостей: в двух решётках – вместо четырёх по типовому проекту; в трёх песколовках – вместо пяти; в трёх отстойниках – вместо 18 шт. по СНиП.

Выбор технологической схемы биологической очистки сточных вод следует рассматривать с учётом варианта II механической очистки.

7. Примеры проектирования сооружений обработки осадков

7.1. Песковые карты и бункеры

Осадок из песколовок выгружается несколькими способами, например: гидроэлеваторами, шнековыми насосами и др. Выгружаемый из песколовок осадок содержит большое количество воды, поэтому его необходимо подвергать обезвоживанию на песковых картах или в бункерах для песка.

Песковые карты

Количество песка (осадка), которое задерживается в песколовках за сутки, составляет при улавливании песка крупностью 0,2 мм по весу сухого вещества 4,51 г/(чел. сут), что составляет по объёму ∆Wп при влажности Вп = 60 % и объёмном весе γп = 1500 г/л:

Суточный объём песка, который будет задерживаться в песколовках, равен

Полезную площадь песковых карт с искусственным (водонепроницаемым) основанием и дренажем вычислим по формуле

где hдоп – допустимая нагрузка напуска песка. Принимается по СНиП [1] и не должна превышать 3 м3/(м2 год);

K – поправочный коэффициент, находится по карте с изолиниями для соответствующего населённого пункта (например, для г. Воронежа K = 0,97).

Примем размеры одной песковой карты: ширину А= 5,5 м, длину Lп.к=10 м.

96

Потребное количество песковых карт вычислим по формуле

Высоту оградительных валиков определим из условия намораживания осадка в холодное время года по формуле

Нвал.=hнам.+hб=0,4+0,3=0,7 м,

где hнам. – высота слоя намораживаемого осадка, м:

hб – высота бортов валика над слоем намороженного осадка (hб = 0,3 м); Тнам – количество дней намораживания осадка, определяется по СНиП [1]

(для г. Воронежа Тнам = 35 дней в году);

hз.ос – высота слоя зимних осадков в пересчёте на толщину льда

(hз.ос= 0,1 м);

K1 – коэффициент, учитывающий снижение объёма песка за счёт частичного вымораживания влаги и за счёт зимней фильтрации воды в дренажную систему(K1 = 0,8);

K2 – коэффициент, учитывающий ту часть полезной площади песковых карт, которая отведена под зимнее намораживание (K2 = 0,75).

Полезная площадь карт будут зависеть от объёма улавливаемого песка:

- в случае улавливания в песколовках песка крупностью 0,15 мм его количество в расчёте на одного человека за 1 сутки составит 18,59 г/(чел. сут) по сухому веществу, а по объёму влажностью 60 %, - ∆Wп =18,59/(40 1,5) = 0,031 л/(чел. сут).

При этом условии объём песка, задерживаемого в песколовках по формуле (4.24), составит

∆Wп(0,15) =0,031 238 1411000 = 7,38 м3/сут.

Тогда полезная площадь песковых карт будет

Принимаем число карт nп*.к = 17 шт.

И только наличие тонкослойных модулей и воронки в центральной части горизонтальной песколовки с круговым движением воды (вариант «в») даёт возможность уловить песок крупностью dп= 0,1 мм включительно. Тогда количество задерживаемого песка в песколовках составит: по сухому веществу – 26 г/(чел. сут); по объёму влажностью 60 % – 0,043 г/(чел. сут).

Объём песка (включая крупность фракций 0,1 мм) составит

Wп** = 0,043 238 1411 000 =10,24 м3/сут.

97

Для этого случая полезная площадь песковых карт должна быть равна

а количество карт площадью f1=A Lп.к = 5,5 10 = 55 м2 определим по формуле nп**.к =1 28455 ,4 = 23,35шт. Примем 24 карты.

Вместо песковых карт целесообразно включить в проект песковые бункеры с подачей в них песка шнековыми насосами при условии, что будет улавливаться песок, крупность которого не менее dп=0,2 мм. Тогда песковые бункеры можно принять круглыми в плане диаметром Дбун =1,5 м. Для конкретного примера целесообразно принять два бункера (один рабочий и один резервный), конструкции которых показаны на рис. 15.

7.2. Стабилизация осадков

Определим сначала параметры для расчёта метантенков и аэробных стабилизаторов. Количество абсолютно сухого вещества сырого осадка определим по формуле (5.9):

Осух =∆Котс Qсут 10−6 = 83,7 45 885,93 = 3,841 т/сут,

и избыточного активного ила – по формуле (5.10):

Uсух =(Пр −at ) Qсут 10−6 =[(0,8 97,19+0,3 251,78)-10] 45 885,93 10-6=6,575 т/сут.

Количество абсолютно сухого беззольного вещества осадка (Обз) и ила

= 119,35 10-6 45 885,93 100/((100-93) 1,05) = 74,51 м3/сут.

Концентрация принята для первого варианта решения (см. табл. 59). Влажность 93 % – при удалении осадка из первичных отстойников плунжерными насосами; γос=1,04…1,05 т/м3.

Объём образовавшегося избыточного активного ила определим по форму-

ле (5.15):

Влажность ила при средней дозе ила в аэротенке 2 г/л по формуле(5.16):

Вил = 100-2/10 = 99,8 %.

98

Влажность, зольность и удельный вес смеси осадка и ила определим по формулам (5.17 – 5.17,б):

Так как беззольного вещества ила на 2 тонны больше, чем сырого осадка первичных отстойников, предусматривать обработку их смеси в метантенках не целесообразно. Выход газа будет маленьким из-за преобладания белка в смеси. Поэтому рассмотрим два варианта стабилизации осадков:

1)сырого осадка в метантенках, а избыточного ила в аэробных стабилизаторах;

2)смесь осадка и ила в аэробных стабилизаторах.

Вариант раздельной обработки

7.2.1. Расчёт метантенков

Вместимость метантенков определим в зависимости от фактической влажности осадков по суточной дозе загрузки. При влажности Вос = 93 % для мезофильного режима сбраживания доза загрузки Дmt = 7 %.

Общий объём метантенков будет складываться из фактического объёма сырого осадка и объёма отбросов с решёток (Wотб= Р/γ = 987/750 = 1,316 м3/сут):

По табл. 37 примем параметры типовых метантенков - 2-х рабочих и 1-го резервного: Д = 10 м, Wкол = 500 м3, hв.к = 1,45 м, hц = 5 м, hн.к = 1,7 м.

Распад беззольного вещества загружаемого осадка составит:

Rr = Rlim - Kr Дmt = 53-1,05 7 = 45,65 %.

Общий объём газа, выделяемого в результате сбраживания осадка в метантенках, принимаем из расчёта 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества:

Объём газгольдера находим по формуле (5.23):

Wг= 24Г К1 t = 1 199,23 2 3/24 = 299,81 м3.

По табл. 39 подберём размеры газгольдеров. Принимаем два газгольдера по типовому проекту 7-07-02/66: W = 300 м3; h = 12,5 м; Д = 9,3 м.

99

7.2.2. Расчёт аэробных стабилизаторов

Объём аэробного стабилизатора определим в зависимости от объёма избыточного активного ила Vил = 3 277,67 м3/сут, продолжительности аэрации – tat = 2 сут и температуры t = 20°С, т.к. влажность ила высокая (чем меньше влажность ила, тем больше времени потребуется на аэрацию):

Wа.с = 3 277,67 2 = 6 555,3 м3.

Определим расход воздуха, который необходим для стабилизации избыточного активного ила в аэробных стабилизаторах при интенсивности аэрации,

равной 6 м3/(м2 ч):

Qвозд = Wа.с q0 = 6 555,3 1,05 = 6 883 м3/ч.

В качестве аэробного стабилизатора примем из табл. 41 трёхкоридорный аэротенк-вытеснитель длиной 51 м, рабочей глубиной 3,2 м, с шириной кори-

дора 4,5 м. Число ёмкостей примем три. Общий объём аэробных стабилизато-

ров 6 610 м3.

Вариант совместной обработки избыточного активного ила и сырого осадка в аэробных стабилизаторах

Продолжительность аэрации изменится из-за типа обрабатываемого осадка

(см. табл. 40) - tat = 6 сут.

Объём смеси осадка и ила составит: Wсм = 3 352,18 м3/сут. Объём аэробного стабилизатора составит:

Wа.с = 3 352,18 6 = 20 113,08 м3,

что в 3 раза больше, чем по первому варианту, т.е. тех же принятых ёмкостей потребуется 9 штук.

Расход воздуха, подаваемого на аэробный стабилизатор, составит:

Qвозд = Wа.с q0 = 20 113,08 1,15 = 23 130 м3/ч.

Сравним затраты на строительство сооружений по стабилизации осадков по двум вариантам (табл. 60).

Как видно из табл. 60, первый вариант является предпочтительнее.

100