Специальные методы очистки сточных вод

С_P2O5 = ( 3,3 · 100000 ) / 28000 = 11,78 (мг/л)

2.2   Расчет концентраций  производственных сточных вод

Концентрации производственных сточных  вод даны нам по заданию:

Концентрация взвешенных веществ  промышленных сточных вод С_{взв.в.псв} = 180 (мг/л). БПК_полн. промышленных стоков С_{бпк.псв} = 250 (мг/л);

 

2.3   Расчет концентраций смеси  сточных вод

Так как на очистные сооружения сточная  вода поступает как смесь бытовых  и промышленных стоков необходимо рассчитать концентрацию смеси сточных вод :

С _смеси = (С_бсв · Q_бсв + С_псв · Q_псв) / Q _{смеси сут.}, (мг/л)                    (2.2)

где С_бсв, С_псв – концентрации веществ, (мг/л); Q_бсв, Q_псв – расходы сточных вод, (м³/сут); Q _{смеси сут} - среднесуточный расход бытовых и производственных сточных вод, 40000 (м³/сут).

Концентрация взвешенных веществ  смеси сточных вод:

С _{смеси взв.в} = (С_взв.в · Q_бсв + С_{взв.в.псв} · Q_псв) / Q _{смеси сут.}, (мг/л)         (2.3)

С _{смеси взв.в} = (232 · 28000 + 216,4 · 12000) / 40000 = 227,32 (мг/л)

БПК _полн смеси сточных вод:

С _{смеси БПКполн} = (С_{бпкполн} · Q_бсв + С_{бпк псв} · Q_псв) / Q _{смеси сут.}, (мг/л)    (2.4)

С _{смеси БПКполн} = (267,86· 28000 + 250 · 12000) / 40000 = 262,5_. (мг/л)

БПК _осв смеси сточных вод:

С _{смеси БПК осв} = (С_{бпк осв} · Q_бсв + С_{бпк псв} · Q_псв) / Q _{смеси сут.}, (мг/л)     (2.5)

С _{смеси БПК осв} = (160 · 28000 + 142,86 · 12000) / 40000 = 148,002_. (мг/л)

3.  РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ 

3.1   Характеристика  качества воды водоема

 в расчетном створе.  

Нормативы качества воды в водоёме для разведения ценных пород рыб. Таблица 3.

 

Показатель	Хозяйственно-питьевой водоем	Рыбохозяйственный водоём дляразведения ценных порд рыб
БПК мг /л О2	3	3
ХПК мг /л О2	15	15
Взвешенные вещества	Не должны увеличиваться  после сброса более чем на 0,25                                        0,75
РН	6,5 - 8	6,5 - 8
Плёнки	Не должно быть плёнок, пятен
Запах	Не превышает 2 балла	Не должен предавать  запах мясо-рыб
О2 мг/л	4	6
Количество микроорганизмов	10000	-

Таблица 3.1 (согласно СанПиНу 46.30. – 88.)

 

3.2   Расчет коэффициента  смешения

Чтобы определить допустимые концентрации веществ в сточных водах перед  сбросом в водоем, необходимо рассчитать коэффициент смешения:

γ = (1 – е^-αL⅓) / (1 + (Q_P/q_ст) е^-αL⅓)                                   (3.1)

где L – расстояние от места выпуска  сточных вод до пункта водопользования 5000 м минус 1000 м, дано по заданию; Q_P – расход воды в водоеме в гидрологический год 95% обеспеченности, 7,1 (м³/сек), дано по заданию; q_ст – среднесекундный расход сточных вод 0,463 (м³/сек), рассчитано по формуле (1.9); α – коэффициент, учитывающий гидравлическое условие смешения; 

Коэффициент, учитывающий гидравлическое условие смешения α находим по формуле:        

                                 α = ξ · φ · (Е / q_ст)^⅓                                                        (3.2)

где ξ – коэффициент извилистости реки, 1,15 дано по заданию;  φ – коэффициент, зависящий от места сброса; Е – коэффициент турбулентной диффузии, = ξ =1,5 – русловой тип выпуска.

Коэффициент турбулентной диффузии Е:

      Е = (V_ср · Н_ср) / 200                                                         (3.3)

где V_ср – средняя скорость течения воды в водоеме 0,51 м/с, дано по заданию;

      Н_ср – средняя глубина водоема, 1,5 м, дано по заданию.  

Е = (0,51 · 1,5) / 200 = 0,004.

Выбираем русловой тип  выпуска.

α = 1,5 · 1,05 · (0,004 / 0,463)^⅓ = 0,149

γ = (1 – е^{-0,149·10000⅓}) / (1 + (5.2 / 0,463) е^{-0,149· 10000⅓}) =0,96

 

3.3   Расчет необходимой степени  очистки сточных вод

 по взвешенным веществам.

С_доп = р (1 + ((γ Q_P)/q_ст)) + С_р                                                        (3.4)

где р – ПДК, 0,25 мг/дм³, из таблицы №3; С_р – концентрация взвешенных веществ в водоеме до спуска в него сточных вод, 18 мг/л; Q_P - расход воды в водоеме в гидрологический год 95% обеспеченности, 7,1 (м³/сек), дано по заданию; q_ст – среднесекундный расход сточных вод 0,463 (м³/сек), рассчитано в пункте 1.2; γ – коэффициент смешения, 0,96 рассчитано в пункте 3.2.

С_доп = 0,25 (1 + (7,1 · 0,96 / 0,463)) + 11 = 29,7 мг/л. 

 

3.4   Расчет необходимой степени  очистки сточных вод

 по БПК.

L_доп ≤ (γ·Q_р) / (q_ст10^-кt) · (L_nд-L_р10^-кt) + L_пд / 10^-кt ; мг /л О₂.                                           (3.6)

где γ – коэффициент смешения, 0,96 , рассчитано в пункте 3.2; q_ст – среднесекундный расход сточных вод 0,463 (м³/сек), рассчитано в пункте 1.2; Q_P – расход  воды в водоеме в гидрологический год  95%  обеспеченности,  7,1 (м³/сек) ,

дано по заданию; L_nд – БПК воды водоема в расчетном створе, 3 мгО₂/дм³, по таблице 3; L_р – концентрация органических загрязнений по БПК в водоеме до спуска сточных вод, 2 мг мг /л О₂, по заданию; К – константа скорости; t – время добегания.

Константа скорости

  К = К₂₀ · 1,047^(Тр-Т20);                                                                                                       (3.7)

где Т_р – средняя температура воды водоема самого жаркого месяца, 23ºС, дано по заданию.

  К = -0,1

Время добегания

  t = L / (V_ср· 86400);                                                                                                           (3.8)

где V_ср – средняя скорость течения воды в водоеме 0,51 м/с, дано по заданию; L – расстояние от места выпуска сточных вод до пункта водопользования 500 м, дано по заданию; 86400 – переводной коэффициент.

t =10000 / (0,51· 86400) = 0,23 сут.

L_доп ≤ (0,96·7,1) / (0,463·10^-0,1·0,23) · (3-2·10^-0,1·0,23) + 3/ 10^-0,1·0,23 = 10,58 мг/л О₂.

Концентрация кислорода в водоеме после сброса сточных вод снижается и достигает своего минимального значения, после двух суточного добегания до створа, поэтому  величину коэффициента смешения можно принять равное 1.

L_ст ≤ (γ·Q_р) / (0,4q_ст) · (О_р - 0,4L_р- О_мин) - О_мин/0,4; мг/л О₂.        (3.9)

Где Q=7,1 м³/с – расход воды в створе реки при 95% обеспеченности,

q_ст=0,463 м³/с – среднесекундный расход сточной воды,

 О_р – концентрация растворенного кислорода в водоеме в летний период, 7,95 мг/л;                  О_мин - концентрация растворенного кислорода в расчетном створе, 6 мг/дм³, по таблице 3.

L_ст ≤ (0,96·7,1) / (0,4·0,463) · (7,95 - 0,4·7,68 – 6) - 6/0,4 = 19,18 мг/л О₂

Из двух расчетных показателей L_ст и L_доп выбираем меньшее, которое и будет определять необходимую степень очистки по БПК.

 

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ОЧИСТКИ.

 

Для выбора технологической схемы  очистки сточных вод необходимо знать расчетные расходы и  концентрации загрязнений на входе  и выходе из очистных сооружений.

Расходы: q_ст – среднесекундный расход сточных вод 0,463 (м³/сек), рассчитано в пункте 1.2;

Концентрации на входе: С_{смеси взв.в} - концентрация взвешенных веществ смеси сточных вод, 227,32 мг/л; С _{смеси БПК ос.} - концентрация БПК осветленное смеси сточных вод, 148 мг/л; С _{смеси БПК пол.} - концентрация БПК полное смеси сточных вод, 410,72 мг/л.

 Концентрации на выходе: С_доп - концентрация взвешенных веществ в расчетном створе, 15 мг/л; L_доп – концентрация БПК в расчетном створе   3 мг/л О₂

 Полная биологическая очистка  сточных вод дает по БПК 3 мг/л О₂, по взвешенным веществам 12,5 мг/л. На основании этих данных можно определить, что в нашем случае требуется доочистка.

В технологическую схему очистки  сточных вод входят:

• Сооружения механической очистки СВ (решетки, песколовки, отстойники).
• Сооружения биологической очистки СВ (аэротенки).
• Сооружения доочистки (биореакторы).
• Обеззараживание и обработка осадков.

В настоящее время  при очистке сточных вод используют:

- Физические методы;

- Физико-химические методы;

- Биохимические методы.

Выбор того или иного метода определяется составом сточных вод, концентрацией загрязнений в них, а также требованиями к качеству очищенной воды при сбросе её  в водоём.

С учётом фазово-диссперсного состава загрязнений технология очистки на очистных сооружениях  всегда включает в качестве первого элемента механическую очистку. Этот элемент предусматривает удаление из сточной воды грубо-диссперсных примесей, взвешенных веществ, песка.

Механическая очистка  сточной воды происходит в следующих  сооружениях: приемная камера, решетки, песколовки, отстойники.

- приёмная камера предназначена для приёма сточных вод, располагается в наивысшей точке очистной станции, что позволяет распределить сточную воду по сооружениям в самотёчном режиме по лоткам. В приёмную камеру сточную воду подают насосами. Высота поднятия приёмной  камеры зависит от величины гидравлических потерь. Размер и количество приёмных камер принимают по максимальному часовому расходу в соответствии с нормативными данными.

- для улавливания и измельчивания твердых отбросов крупных нерастворённых загрязнений применяются решётки-дробилки.

- песколовки предназначаются  для выделения из сточной воды  тяжёлых примесей и устанавливаются  перед отстойниками. Применение  песколовок обусловлено тем, что  при совместном выделении в  отстойниках минеральных и органических примесей возникают значительные затруднения при удалении осадка из отстойников и дальнейшем его сбраживании в метантенках.

- первичный отстойник  предназначен для удаления основной  массы нерастворённых примесей, преимущественно органического происхождения

- вторичные отстойники  служат для задерживания активного  ила, поступающего вместе с  очищенной водой из аэротенков.

Для изъятия органических веществ, находящихся в растворённой и коллоидной форме, на станции очистки  применяют сооружения биохимической очистки, к которым относятся аэротенки. Также на станции задействованы метантенки, которые служат для сбраживания осадка.

- аэротенки- искусственные биологические сооружения. Основные факторы, оценивающие интенсификацию биоочистки в искусственно созданных сооружениях следующие: позволяют окислять высококонцентрированные сточные воды, позволяют использовать высокие концентрации микроорганизмов, позволяют использовать искусственный биоценоз, в том числе чистые биокультуры для очистки сточных вод, в данных сооружениях могут быть изъяты специфические загрязнения ( биогенные элементы, ионы тяжёлых металлов, красители, ПАВ, детергенты, скорость разложения которых мала), позволяют интенсифицировать процесс за счёт поддержания  в сооружении определённой величины рН, концентрации кислорода, оптимального перемешивания.

К физико-химическим методам  очистки относятся методы обеззараживания  сточных вод, в основу которых  положены окислительные процессы. Для  обеззараживания используется ультрафиолетовые установки.

 

5. РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.

 

5.1.  Расчет приемной камеры.

Т.к. Q_{max ч} = 1890 м³/ч , то принимаю три приёмных камеры

      А = 1000 мм                       b = 500 мм

           В  = 1200 мм                      l = 1000 мм

 

 

 

5.2.Расчет решеток.

. Учитывая производительность очистной станции q = 0,715 (м³/сек), (рассчитано в пункте 1.2) При установке решеток-дробилок число резервных решеток необходимо принимать по [1] табл.22. Учитывая производительность очистной принимаем 2 рабочих и 1 резервную.

Допустимая скорость при проходе  сточной воды через прозоры решеток определяется как

V=1,25·К· q=1,25·0,75·0,715=0,7 м/с;

 где К коэффициент стеснения потока, равный 0,75.Принимаем решетки-дробилки РД-600:  Диаметр барабана- 625мм.

Число вращения барабана –24 мин^-1

Пропускная способность по воде – 48000 м³/сут.

 

5.2   Расчет песколовок

Песколовки необходимо предусматривать  при производительности очистных сооружений свыше 100 м³/сут. Число песколовок или отделений песколовок надлежит принимать не менее двух, причем все песколовки или отделения должны быть рабочими.