Расчет биоочистных сооружений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Р.М.Маркевич, Н.С.Ручай

 

 

РАСЧЕТ БИООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов дневного и заочного обучения специальностей I – 57 01 03 Биоэкология и I – 48 02 01 Биотехнология

 

Минск 2003

 

УДК 628.3

 

Рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом университета.

Маркевич Р.М., Ручай Н.С. Расчет биоочистных сооружений. Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов дневного и заочного обучения специальностей I – 57 01 03 Биоэкология и I – 48 02 01 Биотехнология. Мн.: БГТУ, 2003.

 

 

Рецензенты: директор УП «ЛОТИОС»

А.В.Якимова

Доцент кафедры машин и аппаратов

химических и силикатных производств

В.Н.Гуляев

 

Представлены методика и примеры расчета сооружений механо-биологической очистки производственных и бытовых сточных вод с обработкой осадка. В Приложении приведены необходимые справочные и нормативные материалы.

 

© УО “Белорусский государственный

технологический университет”

© Составление. Р.М.Маркевич,

Н.С.Ручай, 2003

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию “Расчет биоочистных сооружений” посвящено выбору и расчету сооружений механо-биологической очистки сточных вод. Пособие включает методику определения расчетных параметров очистной станции, необходимой степени очистки, расчет сооружений механической, биологической очистки, сооружений для обработки образующегося осадка, установок по обеззараживанию сточных вод и сооружений для их доочистки.

В пособии рассмотрены различные варианты оборудования и сооружений, входящих в комплекс очистных станций, приведены особенности расчета сооружений для очистки бытовых, производственных сточных вод или их смеси.

Материал в пособии изложен таким образом, что свобода выбора метода биологической очистки (аэробная, анаэробная, в биофильтрах), типа сооружений (отстойники – вертикальные, горизонтальные, радиальные; аэротенки – смесители, вытеснители, биотенки; стабилизация осадка – аэробная, в метантенках и т.д.) остается за студентом. Это предусматривает достаточную теоретическую подготовку студентов для решения практических задач по очистке сточных вод.

Пособие к курсовому и дипломному проектированию включает большой объем необходимых для расчетов справочных и нормативных материалов, что несомненно облегчит студентам работу над проектом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ И НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Определение расходов сточных вод

1.1.1. Расходы бытовых сточных вод от населения.

Средний суточный расход (q _{ср.сут.,}, м³/сут):

q _ср.сут. = n∙ N / 1000,

где n – норма среднесуточного водоотведения на одного жителя, л/сут, принимается по табл.1;

N – расчетное население города, чел.

Средний часовой расход в сутки среднего водоотведения, (q _ср.ч.,, м³/ч):

q _ср.ч = q _ср.сут. / 24

Средний секундный расход (q _ср.с, л/с):

q _ср.с = n∙ N / 86 400

Максимальный суточный расход (q _{макс.сут}, м³/сут):

q _{макс.сут} = К _сут ∙ q _ср.сут.,

где К _сут = 1,1 – коэффициент суточной неравномерности.

Максимальный часовой расход (q _макс.ч, м³/ч):

q _макс.ч = К _общ. ∙ q _ср.ч,

где К _общ. – общий коэффициент неравномерности притока бытовых сточных вод (Приложение, табл.1).

Максимальный секундный расход (q _макс.с, л/с):

q _макс.с = К _общ. ∙ q _ср.с

Таблица 1

Определение приведенного населения

Влияние производственных сточных вод на состав общего стока может учитываться по эквивалентному населению.

Эквивалентное население – это такое число жителей, которые вносят такое же количество загрязнений, что и данный расход производственных сточных вод.

Сумма расчетного (N) и эквивалентного (N _экв) числа жителей называется приведенным населением (N _пр):

N _пр = N + N _экв

Приведенное население по взвешенным веществам:

N _пр = N + b _пр ∙ q _ср.сут / 65

Приведенное население по БПК_п:

N _пр = N + L _пр ∙ q _ср.сут / 40

Таблица 2

РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Расчет решеток-дробилок

По расчетному расходу (q _макс.с, м³/с) выбирается марка и принимается количество решеток-дробилок (Приложение, табл.5).

Определяем скорость течения сточной воды (v, м/с) через щели барабана решетки:

v = q _макс.с / N ∙ F,

где N – число рабочих решеток-дробилок;

F – суммарная площадь щелей в барабане решетки-дробилки.

Расчет песколовок

Песколовки предусматриваются, если пропускная способность сооружений более 100 м³/сут. Число песколовок или отделений песколовок должно быть не менее двух, при механизированном сгребании песка следует предусматривать резервную песколовку.

2.3.1. Расчет горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды.

Типоразмеры горизонтальных песколовок с прямолинейным движением воды приведены в Приложении, табл.6.

Площадь живого сечения песколовки (ω, м²):

ω = q _макс.с / v ∙ n,

где v – скорость движения сточных вод: v ≤ 0,3 м/с при максимальном притоке сточных вод, v ≥ 0,15 м/с при минимальном притоке сточных вод;

n – число песколовок или их отделений.

Длина песколовки (l, м):

l = К ∙ 1000 ∙ Н _р∙ v / u ₀,

где К – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа песколовок и диаметра задерживаемых частиц (Приложение, табл.7).

Н _р – расчетная глубина песколовки: Н _р = 0,25 –1,0 м;

u ₀ – гидравлическая крупность песка, подлежащего задержанию: u ₀ = 18-24 мм/с;

Ширина отделения песколовки (В, м):

В = ω / Н _р

Продолжительность протока сточных вод в песколовке должна быть не менее 30 с при максимальном притоке:

Т = l / v ≥ 30

Объем осадочной части песколовки (W, м³):

- для смешанного стока:

W = р ∙ N _пр∙ Т _ос /1000,

где р – объем задерживаемого песка влажностью 60 % и плотностью 1500 кг/м³ на одного жителя в сутки: р = 0,02 л;

Т _ос = период между чистками песколовок: Т _ос ≤ 2 сут во избежание загнивания осадка.

- для производственного стока:

W = b _пр ∙ q _ср.сут∙ Т _ос ∙ α / а ∙1500 ∙ 1000,

где α – доля взвешенных веществ, удаляемых из сточных вод в песколовке: α = 18,5 %;

а – доля сухих веществ в осадке: а = 40 %.

Высота слоя песка в песколовке (h _ос, м) составит:

h _ос = W / l ∙ В ∙ n

Полная строительная высота песколовки (Н _стр, м):

Н _стр = Н _р + h _ос + 0,4

2.3.2. Расчет аэрируемой песколовки.

В аэрируемой песколовке имеет место поступательное движение жидкости со скоростью v = 0,08-0,12 м/с и вращательное со скоростью 0,25-0,3 м/с. Суммарная скорость в песколовке практически постоянна и равна 0,3 м/с.

Площадь живого сечения песколовки (ω, м²):

ω = q _макс.с / v ∙ n,

где v – поступательная скорость движения сточных вод при максимальном притоке: v = 0,08-0,12 м/с.

Ширина песколовки (В, м)принимается (Приложение, табл.8) и рассчитывается высота (Н, м):

Н = ω / В

Проверяется соотношение В: Н.

Длина песколовки (l, м) рассчитывается по формуле:

l = К ∙ 1000 ∙ Н _р∙ v / u ₀

Коэффициент К принимается в зависимости от типа песколовок и диаметра задерживаемых частиц (Приложение, табл.7).

Н _р для аэрируемых песколовок принимается равной половине высоты:

Н _р = Н / 2

Гидравлическая крупность u ₀ для аэрируемых песколовок принимается равной 18 мм/с.

Расход воздуха (V, м³/ч) на аэрацию составляет:

V = I ∙ В ∙ l ∙ n,

где I – интенсивность аэрации: I = 3-5 м³ / (м²∙ч).

Объем осадочной части песколовки определяется аналогично горизонтальным песколовкам.

Расчет усреднителя

Основные показатели усреднителей проточного типа приведены в Приложении, табл.9.

2.4.1. Расчет усреднителя концентрации загрязняющих веществ.

Объем усреднителя (W _з, м³) для погашения залпового сброса рассчитывается по формулам:

W _з = 1,3 ∙ q _ср.ч ∙ Т _з / ln (k _з / (k _з – 1)), при k _з < 5

W _з = 1,3 ∙ q _ср.ч ∙ Т _з ∙ k _з, при k _з ≥ 5,

где Т _з – продолжительность залпового сброса, ч;

k _з – требуемый коэффициент усреднения, равный:

k _з = (С _макс – С _ср) / (С _доп – С _ср),

где С _мах – концентрация загрязнений в залповом сбросе;

С _ср – средняя концентрация загрязнений в сточных водах;

С _доп – концентрация загрязнений, допустимая по условиям работы последующих сооружений.

2.4.2. Расчет усреднителя расхода сточной воды.

Объем усреднителя (W _р, м³) определяется исходя из графика притока сточных вод и требуемой степени усреднения по расходу. Для практических расчетов можно принимать время усреднения 4-8 ч:

W _р = (4-8) ∙ q _ср.ч

2.4.3. Расчет усреднителя для выравнивания концентрации сточных вод и регулирования их расхода производится по формуле:

W = W _мин + W _р,

где W _мин минимальный объем, обеспечивающий усреднение сточных вод по концентрации в период минимального водоотведения; рассчитывается по п.2.4.1.

Расчет аэротенков

Расчет аэротенков состоит в определении их размеров, расходов циркулирующего активного ила и воздуха, необходимых для обеспечения требуемой степени очистки сточных вод в зависимости от расхода и состава сточной жидкости, БПК_п отстоенной сточной жидкости, требуемого эффекта очистки и степени использования кислорода воздуха.

Для полной и неполной биологической очистки сточных вод применяются аэротенки различных типов (табл.7)

Таблица 7

Тип аэротенка в зависимости от параметров

поступающей в него воды

№пп	Тип аэротенка	Параметры поступающей в аэротенк сточной воды
	Аэротенк-вытеснитель с регенератором	БПКполн > 150 мг/л, наличие вредных производственных примесей
	Аэротенк-отстойник	Расход воды < 50 000 м3/сут
	Аэротенк-вытеснитель без регенератора	БПКполн ≤150 мг/л
	Аэротенк-смеситель	БПКполн > 500 мг/л, наличие медленно окисляемых веществ, колебания состава
	Аэротенк с нелинейно- рассредоточенным спуском сточных вод	БПКполн > 500 мг/л, наличие медленно окисляемых веществ, колебания состава
	Двухступенчатый аэротенк	БПКполн > 1000 мг/л

3.1.1. Расчет периода аэрации в аэротенках-смесителях

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу смесителей, определяется по формуле:

t = (L _a- L _t) / a _i∙ (1- s)∙ ρ,

где L _a – БПК_п поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L _t - БПК_п очищенной воды мг/л;

а _i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13); для производственных, в зависимости от модификации аэротенка, состава сточных вод, приведена в соот-ветствующем разделе /2/.

s – зольность ила (Приложение, табл. 14);

ρ – удельная скорость окисления, мг БПК_п на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч, определяемая по формуле:

ρ = ρ _max ∙ L _t ∙ С _о / (L _t ∙ С _О + К _l ∙ С _о + К _о ∙ L _t) ∙ (1 + φ ∙ a _i),

где ρ _max – максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14);

С _О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

К _l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл. 14);

К _О – константа, характеризующая влияние кислорода, мг О₂/л (Приложение, табл. 14);

φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение, табл. 14).

Формула для расчета продолжительности аэрации справедлива при среднегодовой температуре сточных вод 15⁰С. При иной среднегодовой температуре сточных вод (t _w) продолжительность аэрации, должна быть умножена на отношение 15/ t _w.

Во всех случаях продолжительность аэрации должна быть не менее 2 ч.

3.1.2. Расчет периода аэрации в аэротенках-вытеснителях

Период аэрации (t, ч) в аэротенках, работающих по принципу вытеснителей, определяется по формуле:

t = (1 + φ ∙ a _i) / ρ _max ∙ С _о ∙ a _i ∙ (1- s)[(С _о + К _о) ∙ (L _m- L _t) +

К _l ∙ С _о ln (L _a / L _t)] ∙ К _р,

где φ – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г (Приложение, табл. 14).

А _i- доза ила, г/л (для бытовых сточных вод принимается (Приложение, табл.13); для производственных, в зависимости от модификации аэротенка, состава сточных вод, приведена в соот-ветствующем разделе /2/.

ρ _max – максимальная скорость окисления, мг БПК_п/(г·ч) (Приложение, табл.14);

С _О – концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимается 2 мг/л);

s – зольность ила (Приложение, табл.14);

К _О – константа, характеризующая влияние кислорода, мгО₂/л (Приложение, табл.14);

L _a – БПК_п поступающей в аэротенк сточной воды, мг/л;

L _t - БПК_п очищенной воды мг/л;

К _l – константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ, мг БПК_п/л (Приложение, табл.14);

К _р – коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания: К _р = 1,5 при биологической очистке до L _t = 15 мг/л; К _р = 1,25 при L _t> 30 мг/л;

L _m – БПК_п, определяемая с учетом разбавления рециркуляционным расходом:

L _m = (L _a + L _t ∙ R _i) / (1 + R _i),

где R _i – степень рециркуляции активного ила (п.3.1.3).

3.1.3. Расчет степени рециркуляции активного ила

Степень рециркуляции активного ила (R _i) в аэротенках следует рассчитывать по формуле:

R _i = а _i / (1000 / J _i – а _i),

где J _i – иловый индекс, см³/г, принимается (Приложение, табл.15) в зависимости от нагрузки на ил (п.3.1.5).

Формула справедлива при J _i < 175 см³/г и а _i до 5 г/л.

Величина R _i должна быть не менее 0,3 для отстойников с илососами, 0,4 – с илоскребами, 0,6 – при самотечном удалении ила.

3.1.4. Расчет рабочего объема аэротенков

Рабочий объем аэротенков рассчитывается по формуле:

W = q _макс.ч ∙ t

Число секций аэротенков (n) следует принимать не менее двух.

Объем одной секции определяется по формуле:

W _с = W / n

Принимается типовой проект аэротенка (Приложение, табл.16,17).

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W _с / n _к ∙ b _к∙ h _к,

где n _к – число коридоров аэротенка;

b _к – ширина коридора, м;

h _к – рабочая глубина аэротенка, м.

3.1.5. Расчет нагрузки на ил.

Нагрузка на ил (q _i, мг БПК_п на 1 г беззольного вещества ила в сутки) рассчитывается по формуле:

q _i = 24 (L _a- L _t) / а _i ∙ (1 – s) ∙ t,

где t – период аэрации, ч.

3.1.6. Расчет продолжительности обработки сточных вод в аэротенках с регенераторами.

При проектировании аэротенков с регенераторами продолжительность окисления органических загрязняющих веществ (t _О, ч) определяется по формуле:

t _О = (L _a- L _t) / R _i ∙ а _r∙ (1 – s) ∙ ρ,

где ρ – удельная скорость окисления для аэротенков-смесителей и вытеснителей, определяемая по п.3.1.1. при дозе ила а _r;

а _r – доза ила в регенераторе, г/л, определяемая по формуле:

а _r = а _i (1 / 2 ∙ R _i + 1)

Продолжительность обработки воды в аэротенке (t _а, ч) необходимо определять по формуле:

t _а = 2,5 / √ а _i ∙ lg(L _a/ L _t)

Продолжительность регенерации (t _r, ч) рассчитывается по формуле:

t _r = t _О – t _а

Объем аэротенка (W _а, м³) следует определять по формуле:

W _а = t _а ∙ (1 + R _i) ∙ q _ср.ч

Объем регенератора (W _r, м³) рассчитывается по формуле:

W _r = t _r ∙ R _i ∙ q _ср.ч

Общий объем аэротенка с регенератором:

W = W _а + W _r

Число секций аэротенков (n) следует принимать не менее двух.

Объем одной секции определяется по формуле:

W _с = W / n

Принимается типовой проект аэротенка (Приложение, табл.16,17). По отношению W: W _rпринимается решение, сколько коридоров аэротенка отводится под регенератор.

Длина секции рассчитывается по формуле:

l = W _с / n _к ∙ b _к∙ h _к,

где n _к – число коридоров аэротенка;

b _к – ширина коридора, м;

h _к – рабочая глубина аэротенка, м.

3.1.7. Прирост активного ила (Р _i, мг/л) в аэротенках определяется по формуле:

Р _i = 0,8 ∙ b + К _пр ∙ L _a,

где b – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л (п. 2.5.3);

К _пр – коэффициент прироста: для городских и близких к ним по составу производственных сточных вод К _пр = 0,3; при очистке сточных вод в окситенках величина К _пр снижается до 0,25.

3.1.8. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) включает просветы между ними шириной до 0,3 м. Фильтросные пластины (аэраторы) размером 0,3×0,3 м укладывают в три ряда вдоль длинной стороны аэротенка. Площадь аэрируемой зоны для пневматических аэраторов (f, м²) рассчитывается по формуле:

f = 0,3 ∙ 5 ∙ l

Площадь одного коридора аэротенка определяется по формуле:

F = b _к ∙ l

Отношение f / F используется при определении удельного расхода воздуха в аэротенке (п.3.1.9).

3.1.9. Удельный расход воздуха (q _в, м³/м³ очищаемой воды) при пневматической системе аэрации рассчитывается по формуле:

q _в = q _о ∙ (L _a- L _t) / К ₁ ∙ К ₂∙ К _т∙ К ₃∙ (С _а – С _о),

где q _о – удельный расход кислорода воздуха, мг на 1 мг снятой БПК_п: принимается при очистке до БПК_п 15-20 мг/л равным 1,1; при очистке до БПК_п свыше 20 мг/л – 0,9;

К ₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора: для мелкопузырчатых аэраторов (фильтросные пластины) принимается в зависимости от отношения площади аэрируемой зоны к площади аэротенка

f / F; для среднепузырчатой и низконапорной аэрации К ₁ = 0,75 (Приложение, табл.18);

К ₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора (h _а) (Приложение, табл.19);

К _т – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:

К _т = 1 + 0,02 (Т _w – 20),

Здесь Т _w – среднемесячная температура воды за летний период, ⁰С;

К ₃ – коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85; при наличии СПАВ принимается в зависимости от величины f / F (Приложение, табл.20), для производственных сточных вод – по опытным данным, при их отсутствии допускается принимать К ₃ = 0,7;

С _а – растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по формуле:

С _а = (1 + h _а / 20,6) С _т,

здесь С _т – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемая по справочным данным /4/;

h _а – глубина погружения аэратора, м;

С _о – средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л (принимается 2 мг/л).

3.1.10. Интенсивность аэрации (J _а, м³/(м²∙ ч)) определяется по формуле:

J _а= q _в ∙ Н / t,

где Н – рабочая глубина аэротенка, м;

t – период аэрации, ч.

Если вычисленная интенсивность аэрации свыше J _а,_max для принятого значения К ₁, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если менее J _а,_min для принятого значения К ₂ – следует увеличить расход воздуха, приняв J _а,_min (Приложение, табл.19).

3.1.11. Расход воздуха, подаваемого в аэротенк (H _в, м³/ч), рассчитывается по формуле:

V = q _в q _макс.ч

Необходимый напор определяется по формуле:

H _в= h + h _ф + h _дл + h _м,

где h – глубина слоя жидкости в аэротенке (h = 3,20 м);

h _ф – потери напора в фильтросных элементах (пластинах, трубах) с запасом на увеличение сопротивления во время эксплуатации h _ф = 0,70 м;

h _дл – потери напора по длине воздуховодов от воздуходувки до наиболее удаленного стояка к фильтросам, м;

h _м – потери напора на местные сопротивления в воздуховодах, м.

Суммарные потери напора на местные сопротивления и сопротивления на трение в воздуховодах не должны превышать 0,30-0,35 м, поэтому принимается h _дл + h _м = 0,35 м.

Воздуходувки подбираются в зависимости от общего напора и расчетного расхода воздуха (Приложение, табл.21).

Расчет биофильтров

3.4.1. Расчет аэрофильтров. БПК_п сточных вод, подаваемых на аэрофильтры, не должно превышать 300 мг/л. При большем значении БПК_п необходимо предусматривать рециркуляцию очищенных сточных вод.

3.4.1.1. Расчет без рециркуляции. Рассчитывается коэффициент К:

К = L _a / L _t,

где L _a – БПК_п исходной сточной воды, мг/л;

L _t - БПК_п очищенной сточной воды мг/л.

По ближайшему значению К или путем интерполяции при средней зимней температуре сточных вод 12⁰С определяются рабочая высота (Н, м), гидравлическая нагрузка(q _а, м³ / (м² сут.)) и удельный расход воздуха (q _в, м³ / м³) (Приложение, табл.22).

Общая площадь аэрофильтров определяется по формуле:

F = q _ср.сут / q _а

По площади фильтрования принимается типовой проект аэрофильтра (Приложение, табл.23).

Объем фильтрующей загрузки (W, м³) рассчитывается следующим образом:

W = Н ∙ F

Необходимый расход воздуха для аэрации биофильтров (D, м³/ч):

D = q _в ∙ q _ср.сут / 24

3.4.1.2. Расчет с рециркуляцией. Рассчитывается коэффициент К и принимаются параметры биофильтра аналогично 3.4.1.1.

Коэффициент рециркуляции (К _р) следует определять по формуле:

К _р = (L _a – L _см) / (L _см - L _t),

где L _a – БПК_п исходной сточной воды, мг/л;

L _t - БПК_п очищенной сточной воды мг/л;

L _см - БПК_п смеси исходной и циркулирующей воды:

L _см = К ∙ L _t

L _см должно быть ≤ 300 мг/л;

Общая площадь аэрофильтров определяется по формуле:

F = q _ср.сут (К _р + 1) / q _а

По площади фильтрования определяется необходимое количество биофильтров.

Объем фильтрующей загрузки и необходимый расход воздуха рассчитываются аналогично п. 3.4.1.1.

3.4.2. Расчет биофильтров с пластмассовой загрузкой.

БПК_п сточных вод, подаваемых на биофильтры с пластмассовой загрузкой, не должно превышать 250 мг/л.

Необходимый эффект очистки определяется по формуле:

Э = (L _a - L _t) ∙ 100 / L _a

Принимается рабочая высота биофильтра и при средней зимней температуре сточных вод 12⁰С определяется гидравлическая нагрузка (q ₀, м³/(м² сут)) (Приложение, табл.24).

Площадь биофильтров и объем загрузки рассчитываются аналогично п.3.4.1.1.

ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ

Расчет илоуплотнителей

4.1.1. Расчет радиальных илоуплотнителей.

Необходимый объем илоуплотнителя (W, м³) рассчитывается по формуле:

W = q _макс.ч ∙ Т,

где Т – продолжительность уплотнения: Т = 11 ч.

В качестве илоуплотнителей выбираются радиальные или вертикальные отстойники (Приложение, табл.11,29).

Количество илоуплотнителей определяется следующим образом:

N = W / W _з.о.,

где W _з.о. – объем зоны отстаивания, м³.

Нагрузка на зеркало уплотнителя рассчитывается по формуле:

q ₀ = q _макс.ч / N ∙ π R ²,

где R – радиус отстойника, м.

Нагрузка должна находиться в пределах допустимой для радиальных илоуплотнителей: q ₀ = 0,2-0,5 м³ / (м²∙ч).

Максимальный часовой приток избыточного активного ила (q _макс.0, м³ /ч) рассчитывается по формуле:

q _макс.0 = 1,3 ∙ Р _i ∙ q _макс.ч / С,

где Р _i – прирост активного ила, мг/л (3.1.7);

С – концентрация избыточного активного ила при влажности 99,6 %: С = 4000 г/м³.

Расход уплотненного ила при его влажности 97,3 % составит:

q _у = q _макс.0 (100-99,6) / (100-97,3)

Объем жидкости, отделяющийся в процессе уплотнения:

q = q _макс.0 (99,6-97,3) / (100-97,3)

РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ ДООЧИСТКИ

СТОЧНЫХ ВОД

Расчет биологических прудов

5.1.1. Биологические пруды с естественной аэрацией. Такие пруды рекомендуется устраивать трехсекционными: первая секция выполняет функции отстойника, вторая является основным окислителем, третья представляет собой стабилизатор, в котором заканчивается процесс минерализации, БПК_п достигает предельных значений и повышается содержание растворенного кислорода в воде.

Для обеспечения надежности работы биопруды проектируются в виде трех равных по объему трехсекционных каскадов. Расход на один каскад (W, м3/сут) составляет:

q ₁= q _ср.сут. / 3

В каждом каскаде отстойная секция предусматривается из двух отделений. Объем каждого отделения (W ₁, м³) рассчитывается на суточное пребывание воды:

W ₁ = q ₁ / 2

Площадь одного отделения при глубине 2м составляет:

F ₁ = W ₁ / 2

БПК_п в первой секции снижается на 10-15 %. Тогда во вторую секцию поступают сточные воды с концентрацией БПК_п:

L _а1 = 0,9 L _а,

где L _а - БПК_п сточных вод, поступающих в биопруды после биологической очистки: БПК_п = 15 мг/л.

Продолжительность пребывания сточных вод во второй секции биопрудов определяется по формуле:

Т ₂ = lg (L _а1 / L _а2) / К ₁,

где К ₁ – константа скорости потребления кислорода: К ₁ = 0,05 при температуре 6⁰С;

L _а2 - БПК_п выходящих из второй секции сточных вод; рекомендуется принимать равным (0,5-0,6) L _а.

Полезный объем прудов принимается в размере 75 % общего. Тогда объем второй секции (в каждом каскаде) составит:

W ₂ = q ₁ ∙ Т ₂ / 0,75

Площадь второй секции (F ₂, м²) при рекомендуемой глубине 1м составит:

F ₂ = W ₂ / 1

Продолжительность пребывания воды в третьей секции:

Т ₃ = lg (L _а2 – L _и) / (L _ст- L _и) / К ₁,

где L _и - БПК_п воды, обусловленная процессами, связанными с выделением продуктов жизнедеятельности водных организмов и разложением отмерших форм. L _и зависит от температуры воды: при температуре до 5⁰С L _и = 0,5 мг/л; до 10⁰С – 1 мг/л; до 20⁰С – 1,5 мг/л; свыше 20⁰С и для интенсивно цветущих водоемов – 2-3 мг/л;

L _ст- БПК_п сточных вод, допускаемых к спуску в водоем (п.1.4.3; если требуемая степень очистки по БПК_п не рассчитывалась, принимается L _ст = 7 мг/л);

К ₁ - константа скорости потребления кислорода: К ₁ = 0,018 при температуре 2⁰С.

Объем третьей секции (в одном каскаде) (W ₃, м³):

W ₃ = q ₁ ∙ Т ₃ / 0,75

Площадь третьей секции (F ₃, м²) при рекомендуемой глубине 1м составит:

F ₃ = W ₃ / 1

Общая площадь прудов доочистки составит:

F = 3 ∙ (F ₁ + F ₂ + F ₃)

Так как насыщение воды кислородом происходит через поверхность пруда, полезная площадь должна быть не менее (F ≥ F _а) активной поверхности (F _а, м²), которая определяется по формуле:

F _а = а ∙ q _ср.сут. (L _а - L _ст) / (а – b) ∙ r ₁,

где а – растворимость кислорода в воде: при температуре 2⁰С

а = 13,84 г/м³;

b – фактическое содержание кислорода, которое должно поддерживаться в очищенной воде: b = 2-3 г/м³;

r ₁ – атмосферная реаэрация, для слабопроточных водоемов r ₁ = 2,5 г/(м² ∙сут).

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. – Взамен СНиП П-32-74. Введ.01.01.86. – М.: Государственный Комитет СССР по делам строительства, 1986. – 74 с.

2. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1981. – 638 с.

3. Очистка сточных вод (примеры расчетов) / М.П. Лапицкая, Л.И. Зуева, Н.М. Балаескул, Л.В. Кулешова. – Мн.: Вышэйшая школа, 1983. – 255 с.

4. Маркевіч Р.М. Экалагічная біятэхналогія. Лабараторны практыкум па аднайменным курсе для студэнтаў спец. Т.15.07 “Біяэкалогія”. – Мн.: БДТУ, 1999. – 64 с.

5. ГОСТ 9931-79. Корпуса цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов. Типы, основные параметры и разделы. – Взамен ГОСТ 9931-69. Введ. 01.01.86. – М.:Издательство стандартов, 1979. – 18 с.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..……………………………………………………….3

1. Определение расчетных параметров очистной станции

и необходимой степени очистки сточных вод……………………... ….4

1.1. Определение расходов сточных вод………………………..4

1.2. Определение концентрации загрязнений

в сточных водах…………………………………………………………..5

1.3. Определение приведенного населения…………………..6

1.4. Определение необходимой степени очистки

сточных вод……………………………………………………………….6

2. Расчет сооружений механической очистки сточных вод……10

2.1. Приемная камера очистных сооружений…………….……10

2.2. Расчет решеток-дробилок……………………………….....10

2.3. Расчет песколовок……………………………………….….10

2.4. Расчет усреднителя…………………………………………12

2.5. Расчет первичных отстойников……………………………13

3. Расчет сооружений биологической очистки сточных вод….17

3.1. Расчет аэротенков…………………………………………..17

3.2. Расчет аэротенков с продленной аэрацией

(аэрационных установок на полное окисление)……………………….23

3.3. Расчет анаэробных биореакторов………………………….23

3.4. Расчет биофильтров………………………………………..24

3.5. Расчет вторичных отстойников………………………….25

3.6. Расчет установки по обеззараживанию сточных вод…..26

4. Расчет сооружений и установок для обработки осадков…....28

4.1. Расчет илоуплотнителей……………………………………28

4.2. Расчет сооружений стабилизации осадков………………..28

4.3. Расчет установок для механического обезвоживания

осадка……………………………………………………………………..33

5. Расчет сооружений доочистки сточных вод………………….35

5.1. Расчет биологических прудов…………………………..….35

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………….37

ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………..…….39

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Р.М.Маркевич, Н.С.Ручай

 

 

РАСЧЕТ БИООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов дневного и заочного обучения специальностей I – 57 01 03 Биоэкология и I – 48 02 01 Биотехнология

 

Минск 2003

 

УДК 628.3

 

Рассмотрено и рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом университета.

Маркевич Р.М., Ручай Н.С. Расчет биоочистных сооружений. Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов дневного и заочного обучения специальностей I – 57 01 03 Биоэкология и I – 48 02 01 Биотехнология. Мн.: БГТУ, 2003.

 

 

Рецензенты: директор УП «ЛОТИОС»

А.В.Якимова

Доцент кафедры машин и аппаратов

химических и силикатных производств

В.Н.Гуляев

 

Представлены методика и примеры расчета сооружений механо-биологической очистки производственных и бытовых сточных вод с обработкой осадка. В Приложении приведены необходимые справочные и нормативные материалы.

 

© УО “Белорусский государственный

технологический университет”

© Составление. Р.М.Маркевич,

Н.С.Ручай, 2003

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию “Расчет биоочистных сооружений” посвящено выбору и расчету сооружений механо-биологической очистки сточных вод. Пособие включает методику определения расчетных параметров очистной станции, необходимой степени очистки, расчет сооружений механической, биологической очистки, сооружений для обработки образующегося осадка, установок по обеззараживанию сточных вод и сооружений для их доочистки.

В пособии рассмотрены различные варианты оборудования и сооружений, входящих в комплекс очистных станций, приведены особенности расчета сооружений для очистки бытовых, производственных сточных вод или их смеси.

Материал в пособии изложен таким образом, что свобода выбора метода биологической очистки (аэробная, анаэробная, в биофильтрах), типа сооружений (отстойники – вертикальн