Учебное пособие 1964

Нагрузку на площадку следует предусматривать hдн.≤ 3 м3/(м2 год) при условии периодического вывоза подсушенного осадка в течение года. Песок подсыхает в течение Т = 10 – 15 дней, затем можно осуществлять повторный напуск. По мере накопления песка следует предусмотреть его вывоз в отвалы или использование для планировки.

Методика расчёта

1.Определяется необходимая площадь песковых площадок по объёму песка, поступающего на песковые площадки за 1 год:

где р – нормируемый объём песка в л, который задерживается за сутки в расчёте на 1 чел. при фактической влажности песка.

Для аэрируемых песколовок р = 0,03 л/(чел. сут); для всех остальных типов –

р= 0,02 л/(чел. сут). Nпр. – приведенное число жителей, чел..

2.Определяется полезная площадь песковых площадок по формуле

здесь hдоп – допустимая нагрузка песка в м3 на 1 м2 поверхности карты. Соглас-

но п. 6.33 [1] hдоп≤ 3 м3/(м2 год).

3.Принимается размер песковой площадки f = А В с высотой ограждающего валика 1...2 м и рассчитывается общее количество песковых площадок выбранного размера:

Расчётное число (mобщ) округляется до большего целого ( mобщ′ ) и пересчи-

4.Определяется общая площадь песковых площадок с учётом заградительных валиков и дорог вокруг площадок:

здесь К – коэффициент, учитывающий площадь, занимаемую оградительными валиками, зависит от производительности станции. К = 1,3…1,4 при малой производительности станции, К = 1,15…1,2 – при средней и крупной производительности станции.

5. Определяется высота слоя песка разового напуска на одну карту:

oc f

где W – объём песка, выгружаемого за 1 раз, равный объёму осадочной части песколовки, м3.

6.Определяется строительная высота бортов песковой карты из условия намораживания:

где hб- высота бортов над уровнем песка. hб=0,3…0,5 м;

51

hнам- толщина слоя намораживания песка на карте. Определяется по формуле

где W – суточный объём песка, задерживаемого в песколовках, м3/сут;

tнам – продолжительность дней намораживания. Определяется по картам изолиний [1, черт. 3, с. 60];

К1 – коэффициент, учитывающий уменьшение объёма песка за счёт вымораживания влаги и частичной её фильтрации в дренажную систему в момент намораживания К1 = 0,75…0,8; К2 – коэффициент, учитывающий, какую часть полезной площади песковых карт предусматривается отвести под зимнее вымораживание, К2 = 0,7…0,75;

Fполн – полезная площадь песковых карт;

hлёд – высота слоя льда, который образуется в результате таяния снега при выпадении атмосферных осадков, hлёд = 0,1 м.

Вместо песковых карт целесообразно включать в проект песковые бункеры (рис. 15) с подачей в них песка шнековыми насосами, если в песколовках будет улавливаться песок крупностью не менее 0,2 мм. Песковые бункеры принимают круглые или квадратные в плане.

Рис. 15. Бункеры для песка:

1 – трубопровод для подвода воды в систему отопления; 2 – трубопровод для отвода воды из системы отопления; 3 – затвор с электроприводом; 4 - теплоизоляция; 5 – бункеры; 6 – гидроциклон; 7 – трубопровод для отвода воды от гидроциклонов; 8 – трубопровод для подвода пульпы к гидроциклонам; 9 - патрубок для спуска воды в канализацию; 10 –отверстие с затвором для выгрузки песка

Стабилизация осадков

Определяется количество абсолютно сухого вещества сырого осадка, задержанного в первичных отстойниках:

где ∆Котс – фактическое снижение концентрации взвешенных веществ в первичных отстойниках, г/м3;

Qсут – суточный расход станции, м3/сут.

52

Величина абсолютно сухого вещества избыточного активного ила опреде-

Len – БПКполн сточных вод, поступающих в аэротенки (выход из первичных отстойников). Определяется по формуле (4.116), г/м3;

at – вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников. С вариантом доочистки принимается at =10 г/ м3, без доочистки – at =m – по расчёту необходимой степени очистки формула (7) [3].

Процесс минерализации органических веществ заключается в окислении только органических веществ. Поэтому необходимо знать количество абсолютно сухого беззольного вещества осадка (Обз) и ила (Uбз), которое можно опреде-

где Вг и Вг′ - гигроскопическая влажность осадка и ила. Принимается в пределах

5 – 6 %;

Зос и Зил – зольность первичного осадка и активного ила Зос = 26– 29 % и

Зил = 25 - 30 %.

Для расчёта сооружений стабилизации осадка необходимо знать объёмы осадка и ила, задержанных за сутки.

Объём осадка первичных отстойников без биокоагуляции определяется по формуле (4.120).

Объём избыточного активного ила определяется по формуле

где γил – удельный вес ила, γил= 1,003 – 1,005 т/ м3.

Вил – влажность ила, подаваемого на стабилизацию, %. Влажность неуплотнённого ила зависит от дозы ила в аэротенках:

здесь аср. – средняя доза ила в аэротенке, г/л;

После уплотнения ил имеет влажность в зависимости от типа уплотнения: 99,6 – 98 % - в вертикальных уплотнителях; 99,8 – 98,5 % - во флотационных и 97 – 97,3 % - в радиальных уплотнителях.

53

Влажность, зольность и удельный вес смеси осадка и ила определяется по формулам:

Если на станции в первичных отстойниках предусматривается биокоагуляция избыточным илом, то общий объём смеси осадка и ила, который удаляется из первичных отстойников, составит при влажности смеси Всм = 96 -96,5 %

Далее, в зависимости от соотношения Осух/Uсух и Обз/Uбз, следует выбрать сооружения для стабилизации осадка, ила или их смеси, руководствуясь п.6.338 – 6.342 [1].

5.2. Расчёт метантенков и газгольдеров

Совместно с канализационными осадками в метантенки можно подавать дроблёные отбросы с решёток. В этом случае суточный объём отбросов следует плюсовать к другим видам осадка.

Для сбраживания осадков в типовых метантенках допускается принимать мезофильный (Т = 33°С) или термофильный (Т = 53°С) режимы. В метантенках новой конструкции (с разделением фаз брожения по отдельным ёмкостям) целесообразно первую ступень сбраживания принимать термофильной, а вторую

– щелочную проектировать с мезофильным режимом сбраживания. Такой приём позволит сократить затраты на последующую обработку и утилизацию осадков.

Вместимость метантенков следует определять в зависимости от фактической влажности осадков по суточной дозе загрузки, табл. 36 или [1, табл. 59].

Таблица 36

Суточная доза загружаемого в метантенки осадка, Дmt, %,

в зависимости от влажности загружаемого осадка и режима сбраживания

Общий объём метантенков (рис. 16) определяется по формуле

Для варианта с биокоагуляцией осадка первичных отстойников и подачи отбросов с решёток в метантенки общий объём составит

Дmt

где Wотб – определяется по формуле (4.12).

Рис. 16. Метантенк:

1 – загрузочный трубопровод; 2 – трубопровод выгрузки сброженного осадка; 3 – трубопровод откачки; 4 – труба с бобышкой для термометра

Основные показатели типовых ёмкостей метантенков принимаются по табл. 37. Количество метантенков следует принимать не менее двух, согласно

[1, п. 6.356].

55

Степень распада беззольного вещества загружаемого осадка Rr, %, в зависимости от дозы загрузки следует определять по формуле

Rr =Rlim - Kr Дmt, (5.20)

где Rlim – максимально возможное сбраживание беззольного вещества загружаемого осадка. Определяется по формуле

где Rос – степень распада осадка первичных отстойников, Rос = 53 %; Rил – степень распада активного ила, Rил = 44 %;

Кr – коэффициент, зависящий от влажности осадка, принимается по табл. 38.

Таблица 38 Значения коэффициентов Кr в зависимости от режима сбраживания

и влажности загружаемого осадка

Далее следует рассчитать газгольдеры.

Газгольдеры станции очистки сточных вод рассчитываются для хранения трёхчасового запаса газа метантенков. Для этого необходимо определить общий объём выделяемого в результате сбраживания в метантенках газа. Согласно [1, п. 6.354], весовое количество газа, получаемого при сбраживании, надлежит принимать 1 г на 1 г распавшегося беззольного вещества загружаемого осадка. Объёмный вес газа – 1 кг/м3, теплотворная способность – 5000 Ккал/м3.

где К1 – коэффициент неравномерности образования биогаза, принимается К1 = 1,5…2; t - время хранения газа в газгольдерах, t = 3ч.

Основные размеры газгольдеров приведены в табл. 39 или [8, табл. 36.6]. Таблица 39

Основные параметры газгольдеров

Газгольдеры принимаются с резервом.

5.3.Расчёт аэробных стабилизаторов

На аэробную стабилизацию допускается направлять неуплотнённый или уплотнённый в течение не более 5 ч активный ил, а также смесь его с сырым осадком.

Для аэробной стабилизации предусматривают сооружения типа коридорных аэротенков. Продолжительность аэрации следует принимать для различного состава и температуры осадков по табл. 40.

Объём аэробного стабилизатора определяется по формуле

Wа.с = V tat, м3, (5.24)

где tat – время обработки осадка. Принимается по табл. 40.

V – объём осадка, подаваемого на обработку. Если обрабатывается только ил, то V = Vил. Если обрабатывается смесь осадка первичных отстойников и ила, то V =Мобщ.

Интенсивность аэрации следует принимать не менее 6 м3/(м2 ч).

Расход воздуха, который должен быть подан в аэробные стабилизаторы, составляет

где q0 – удельный расход воздуха в аэробном стабилизаторе, м3/(м3 ч). Его следует принимать 1…2 м3/ч на 1 м3 вместимости стабилизатора в зависимости от концентрации осадка (99,5…97,5 %).

Для аэробных стабилизаторов следует выбирать не менее двух ёмкостей по табл. 41 или [8, табл. 27.6 или 27.7].

Таблица 41

Основные параметры типовых аэротенков–вытеснителей при ширине коридора 4,5 м

(конструкции ЦНИИЭП инженерного оборудования)

5.4. Расчёт иловых площадок

Иловые площадки как основные сооружения для обезвоживания осадка предусматриваются при производительности очистной станции до 40 тыс. м3/сут. При больших производительностях станции они предусматриваются на случай аварии и рассчитываются на 20 % от общего объёма обрабатываемого осадка. Основание площадок предпочтительно искусственное. При проектировании иловых площадок надлежит принимать:

рабочую глубину карт – 0,7…1 м;

высоту оградительных валиков – на 0,3 м выше рабочего уровня;

ширину валиков поверху – не менее 0,7 м, при использовании механизмов для ремонта земляных валиков 1,8…2 м;

уклон дна разводящих труб или лотков – по расчёту, но не менее 0,01;

число карт – не менее четырёх [1, п. 6.391].

Полезная площадь иловых площадок определяется по формуле

где hдоп – допустимая нагрузка на иловые карты. Принимается по табл. 42 или

[1, табл. 64].

Ширина иловой площадки на малых станциях принимается от 10 до 15 м, средних и крупных – от 35 до 50 м. Полезную площадь одной карты следует принимать от 0,25 до 2 га [1, п. 6.392]. Отношение ширины к длине площадки 1:2…1:2,5. Крытые иловые площадки используют как теплицы для выращивания декоративных растений. Нагрузка на них в 10…12 раз больше, чем на открытые иловые площадки.

58

Следует принять размер одной иловой площадки F1, м2 и рассчитать количество иловых площадок:

где Мобщ – общий объём обрабатываемых осадков, м3;

tнам – количество суток, в течение которых происходит намораживание осадка на иловых площадках, по черт. 3 [1];

К1 – коэффициент, учитывающий уменьшение объёма осадка за счёт зимнего вымораживания влаги и частичной фильтрации в дренажную систему (0,75 - 0,8) [1, п.6.395];

К2 – коэффициент, учитывающий часть полезной площади карт, которая предназначена для намораживания осадка (0,7 - 0,75);

hз.о – слой зимних осадков (толщина слоя осадка). Принимается равным

0,1 м.

Общая площадь, занимаемая иловыми площадками, с учётом площади оградительных валиков и устройства дорог определяется по формулам:

- для малых очистных станций

5.5.Расчёт вакуум-фильтров

На крупных очистных станциях из-за большого количества осадка сушка на иловых площадках экономически невыгодна, т.к. требует больших площадей для устройства площадок. Методы механического обезвоживания осадков, в частности на вакуум-фильтрах, являются наиболее распространёнными способами снижения влажности осадка. При фильтровании происходит два процесса: протекание жидкости через пористую массу и образование слоя осадка (кека). При вакуум-фильтрации скорость водоотдачи осадков возрастает в несколько раз по сравнению с естественной фильтрацией. Сырые осадки обезвоживаются на вакуум-фильтрах более эффективно, чем сброженные, и при этом с более высокой производительностью и меньшим расходом химических реагентов. Различают два способа организации процесса фильтрования: периодический (рис.17) и непрерывный (рис.18).

Для интенсификации процесса обезвоживания осадка необходимо предусмотреть предварительную его обработку по схеме, представленной на рис. 19.

При расчёте вакуум-фильтров определяют нагрузку на фильтры, необходимую площадь поверхности вакуум-фильтров и необходимое количество типовых установок (табл. 43).