Фалова О.Е. Санитарная защита городов и охрана окружающей среды

Подождите немного. Документ загружается.

РАЗДЕЛ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Тема 2.1. Общие указания

по проектированию очистных сооружений

1. Метод и степень очистки сточных вод должны определяться в

зависимости от местных условий с учетом возможного использования

очищенных сточных вод для промышленных или сельскохозяйственных нужд.

Очищенные сточные воды, сбрасываемые в водоемы, должны отвечать требо-

ваниям «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами».

Используемые очищенные сточные воды должны отвечать санитарно-

гигиеническим, а также технологическим требованиям потребителя. Необ-

ходимо также выявлять возможность использования обезвреженных осадков

сточных вод для удобрения и других целей.

Примечания 1. Очистку бытовых сточных вод, как правило, подлежит

ограничивать до степени, обеспечиваемой сооружениями полной биологической очистки

(БПКполн очищенной воды 10–15 мг/л).

2. Для удобрения и орошения сельскохозяйственных земель (земледельческие поля

орошения совхозов, колхозов, подсобных хозяйств и госземфонда) допускается использовать

бытовые сточные воды только после полной биологической очистки.

2. Смесь бытовых и производственных сточных вод при поступлении на

сооружения биологической очистки в любое время суток не должна иметь:

— концентрацию водородных ионов (рН) ниже 6,5 и выше 8,5,

— температуру ниже 6 °С и выше 30 °С;

— общую концентрацию растворенных солей более 10 г/л;

— БПК

полн

выше 500 мг/л при поступлении на биологические фильтры и

аэротенки-вытеснители и выше 1000 мг/л при поступлении на аэротенки с

рассредоточенным выпуском сточной воды (для бытовых сточных вод БПК

полн

надлежит принимать равной БПК20);

— концентрации вредных веществ более указанных в табл. 7 и 8.

— нерастворенных масел, а также смол и мазута;

— биологически жестких ПАВ (практически не окисляющихся на

сооружениях биологической очистки);

– содержание биогенных элементов менее указанного в табл. 8.

Примечания 1. Допустимые концентрации веществ, указанных в табл. 7 и 8, при

необходимости надлежит снижать для обеспечения предельно допустимых концентраций

вредных веществ в водоемах после сброса очищенных сточных вод, при этом необходимо

учитывать эффект очистки сточных вод и степень разбавления их водой водоема.

2. При необходимости снижения БПК

полн

сточной воды, поступающей на

биологическую очистку, разбавление ее надлежит предусматривать только очищенными

сточными водами.

3. При сбросе производственных сточных вод в существующие канализации населенных

пунктов ХПК общего стока не должно превышать БПК

полн

более чем в 1,5 раза.

3. В случае несоблюдения указанных в п. 2 условий отвод

производственных сточных вод в канализацию населенного пункта допускается

только после предварительной их очистки.

4. Требования к производственным сточным водам, подлежащим

биологической очистке, на сооружениях промпредприятий самостоятельно или

в смеси с бытовыми сточными водами допускается уточнять по

экспериментальным данным или данным аналогичных предприятий.

Таблица 7

Показатели содержания некоторых элементов в сточной воде

Наименование

вещества

Допустимые концентрации

отдельных веществ

в сточных водах при поступлении на

сооружения полной биологической

очистки, мг/л

Степень удаления в

процессе полной

очистки, %

Нефть и

нефтепродукты

25 85-90

Формальдегид 25 80

Сульфиды 1 99,5

Медь 0,5 80

Никель 0,5 50

Кадмий 0,1 60

Хром трехвалентный 2,5 80

Цинк 1 70

Сернистые красители 25 90

Синтетические

активные красители

25 70

Мышьяк 0,1 50

Цианиды 1,5 -

Ртуть 0,005 -

Свинец 0,1 50

Кобальт 1 50

5. Количество бытовых сточных вод и режим поступления их на станции

очистки следует принимать с учетом перспективного развития населенных

пунктов в соответствии с нормами водоотведения, общим коэффициентом

неравномерности и графиком суточного водоотведения.

6. Количество загрязнений на одного жителя для определения

концентрации загрязнений бытовых сточных вод надлежит принимать по

табл. 9, концентрацию загрязнений

определяют исходя из норм водоотведения

на одного жителя.

7. Количество производственных сточных вод, режим их поступления на

станции очистки, состав и концентрации загрязнений в них необходимо

принимать по технологическим данным.

Таблица 8

Содержание биогенных элементов в сточной воде

Требуемое минимальное содержание

биогенных элементов, мг/л

БПК

полн

смеси бытовых, производственных

сточных вод

азота фосфора

На каждые 100 мг/л 5 1

Таблица 9

Концентрации загрязнений бытовых сточных вод

Наименование ингредиентов Количество загрязнений,

г/сут, на одного жителя

Взвешенные вещества 65

БПК5 неосветленной жидкости 54

БПК5 осветленной жидкости 35

БПКполн неосветленной жидкости 75

БПКполн осветленной жидкости 40

Азот аммонийных солей 8

Фосфаты 3,3

В том числе от моющих веществ 1,5

Хлориды 9

ПАВ 2,5

8. Расчетные расходы сточных вод надлежит определять как по

суммарному графику притока при подаче их насосами, так и при самотечном

поступлении на станции очистки.

9. Расчет сооружений биологической очистки сточных вод следует

производить на сумму органических загрязнений, выраженных БПК

полн

10. При совместной биологической очистке производственных и бытовых

сточных вод механическую очистку допускается предусматривать как

совместно, так и раздельно. Раздельную механическую очистку надлежит

применять для взрывоопасных производственных сточных вод, а также при

необходимости химической и физико-химической очистки производственных

сточных вод.

Примечание. Раздельная механически очистка обязательна в том случае, когда методы

обработки осадков производственных и бытовых сточных вод различны.

11. Состав сооружений должен выбираться в зависимости от харак-

теристики и количества поступающих на очистку сточных вод, требуемой

степени их очистки, метода использования осадка и от других местных

условий.

12. Выбор площадки для строительства станции очистки сточных вод

необходимо производить в увязке с проектом планировки и застройки

канализуемых объектов с учетом решений внешних коммуникаций (железной и

автомобильной дорог, водо-, газо, тепло- и электроснабжения).

13. Площадку для строительства станции очистки сточных вод надлежит

располагать, как правило, с подветренной стороны для господствующих ветров

теплого периода года по отношению к жилой застройке и ниже населенного

пункта по течению реки. Площадка должна по возможности иметь уклон,

обеспечивающий самотечное движение сточной воды по сооружениям и отвод

поверхностных вод, и располагаться на территории, не затопляемой паводко-

выми водами, с низким уровнем грунтовых вод.

Примечание. Допускается размещение станции очистки сточных вод с наветренной

стороны при увеличении санитарно-защитной зоны.

14. Планировка станции очистки сточных вод должна обеспечивать

рациональное использование территории, как на расчетный период, так и на

дальнейшее перспективное развитие станции. Компоновка и взаимное распо-

ложение сооружений должны обеспечивать;

— возможность строительства по очередям;

— возможность расширения в связи с увеличением притока сточных вод;

— минимальную протяженность коммуникаций—лотков, каналов, дю-

керов, трубопроводов и пр.;

— доступность для ремонта и обслуживания.

15. Сооружения должны располагаться по естественному уклону

местности; их высотное расположение должно устанавливаться с учетом

расчетных потерь напора в сооружениях, соединительных коммуникациях и

измерительных устройствах.

16. При разработке проектов станции очистки необходимо рассматривать

возможность блокировки сооружений и укрупнения их размеров.

17. Сооружения для очистки сточных вод должны, как правило, предус-

матриваться вне зданий.

Примечание. Размещение очистных сооружений в помещениях надлежит предус-

матривать в случаях, обоснованных теплотехническими расчетами и технико-

экономическими показателями.

18. В составе станции очистки сточных вод следует предусматривать:

— устройства для равномерного распределения сточных вод и осадкой

между отдельными элементами очистных сооружений;

— устройства для выключения из работы, опорожнения и промывки

сооружений и трубопроводов при их ремонте и очистке;

— устройства для аварийного выпуска сточных вод до и после сооружений

механической очистки, при этом к запломбированным запорным приспособ-

лениям на аварийном выпуске должен быть обеспечен свободный проход;

— устройства для замера расходов сточных вод, сырого осадка, возвратного

и избыточного активного ила, воздуха, пара и газа;

– установку автоматических пробоотборников и приборов, регистри-

рующих качественные параметры сточной воды, ила и осадка.

19. Каналы станции очистки сточных вод и лотки сооружений должны

рассчитываться на максимальный секундный расход с коэффициентом 1,4.

Кроме основных производственных сооружений в зависимости от

производительности станции очистки и местных условий надлежит

предусматривать вспомогательные и обслуживающие сооружения.

20. Территория станции очистки сточных вол должна быть ограждена,

благоустроена и освещена. В зависимости от местных условий надлежит

предусматривать мероприятия по защите сооружений от снежных заносов,

дождевых и талых вод. В необходимых случаях для отдельных сооружений

следует предусматривать ограждения в соответствии с правилами техники

безопасности [5].

Особенности выбора и проектирования основных узлов

очистных сооружений. Первичные сооружения

Решетки

1.1. В составе очистных сооружений должны предусматриваться решетки

с прозорами 16 мм или решетки-дробилки. Количество и габариты решеток,

скорости протока жидкости в прозорах, нормы съема отбросов, расстояние

между устанавливаемым оборудованием и т. д. должны определяться в соот-

ветствии с характеристиками стоков.

1.2. Механизированная очистка решеток от отбросов и транспортировка

их к дробилкам должны предусматриваться при количестве отбросов 0,1м

/сут

и более, при меньших количествах отбросов допускается установка решеток с

ручной очисткой.

1.3. Дробленые отбросы допускается направлять в сточную воду перед

решетками, а также перекачивать в метантенки. Расход жидкости, подаваемой к

дробилке, надлежит определять из расчета 40 м

на 1 т отбросов.

1.4. При проектировании здания решеток необходимо предусматривать

мероприятия, предупреждающие поступление холодного воздуха в помещение

через подводящие и отводящие каналы. Пол здания решеток надлежит распо-

лагать выше расчетного уровня сточной воды в канале не менее чем на 0,5 м.

1.5. Потери напора в решетках следует определять по формулам для

расчета чистых решеток с коэффициентом 3. Для возможности отключения

решеток в каналах до и после решеток надлежит предусматривать установку

щитовых затворов и возможность опорожнения каналов решеток.

1.6. Для монтажа и ремонта решеток, дробилок и другого оборудования

необходимо предусматривать установку подъемно-транспортного

оборудования.

1.7. В здании решеток целесообразно предусматривать размещение

насосных установок гидроэлеваторов для удаления песка из песколовок.

Проектирование решеток

Решетки служат для улавливания из воды крупных загрязнений.

Наиболее распространены решетки, устанавливаемые под углом 60º и

очищаемые граблями, которые движутся перед решеткой (рис. 3).

Рис. 3. Наклонная решетка

Если устанавливается одна решетка, то минимальный прозор между

стержнями должен быть равен b=16 мм; уменьшение прозора приводит к

затруднению протекания воды. Такая одиночная решетка задерживает менее

50% всех отбросов, содержащихся в воде. Более эффективно устанавливать по-

следовательно две решетки, из которых вторая имеет размер прозоров между

стержнями в два раза меньше, чем

первая, например, 20 и 10 мм. Опыт

эксплуатации действующих очистных станций показывает, что большое

количество загрязнений все-таки проходит через решетку, что ухудшает работу

последующих сооружений очистных станций (например, приводит к

загрязнению песколовок органическими примесями). Органические вещества

не осаждаются в песколовках, и на них налипает песок, который затем

заносится в отстойники.

Для того чтобы повысить эффективность работы решеток, их надо

правильно спроектировать, т. е. определить конструктивные размеры самих

решеток и камер, в которых они устанавливаются. Общая ширина решетки при

известном числе прозоров между стрежнями решетки n определяется по

формуле

B = s (n – 1 ) + b·n, (4)

где s – толщина стержней;

b – ширина прозоров между стержнями;

l – длина стержней.

Число прозоров n определяется следующим образом.

Расход сточных вод через решетку равен произведению площади живого

сечения потока на величину его скорости

Q = F · v , (5)

F = l · b · n = (H / sinα) · b · n,

·sinα ,

тогда q=H

·b·n·v

откуда n=q/(b·H

·v

Скорость потока v

принимают не более 1 м/с, так как в противном случае

загрязнения будут продавливаться через решетку.

Для учета стеснения потока граблями и задерживаемыми на решетке

засорениями вводят коэффициент засорения k

, т. е. n

’

= k

·n. При механической

очистке решетки k

= 1,1+1,2.

Рис. 4. Нормальная составляющая скорости потока

Уловленные на решетках загрязнения дробятся в дробилках, а затем их

либо возвращают в воду перед решетками, либо с уплотненными активным

илом транспортируют в метантенки для сбраживания. Последнее мероприятие

сильно повышает эффективность работы песколовок, отстойников и других

очистных сооружений [4].

Пример 1:

Требуется рассчитать одиночную решетку с механической очисткой,

устанавливаемую в водоем с глубиной H = 1,2 м.

Расход сточных вод - 2,5·10

л/ч.

Порядок расчета:

1. Выбираем ширину прозоров между прутьями b > b

min

= 16 мм при

установке одной решетки. Пусть b = 20 мм.

2. Скорость потока v

принимаем равной 0,8 м/с, т. е. меньше v

pmax

= 1 м/с.

3. Переводим расход сточных вод через решетку q из литров в час в

кубический метр на секунду.

1 л/ч = 1 дм

/3600 с = 0,1

/3600 с = 1·10

-3

/ 3600 с = 2,78·10

-7

/с.

Тогда q=2,5·10

(л/ч)=2,78·10

-7

· 2,5·10

= 0,695 м

/с.

4. Определяем число прозоров между прутьями решетки по формуле 5.

n=q/(b·H

·v

) = 0,695/(20·10

-3

·1,2·0,8) = 36.

Вводим коэффициент к

=1,05.

Тогда n

=1,05·36=38.

5. Толщину стержней принимаем s=b=20 мм.

6. Общая ширина решетки

B = s(n–1)+b·n= 20·10

-3

·37 +20·10

-3

·38 = 1,5 м.

7. Полезная длина стержней решетки

l = (H / sinα)=1,2/sin60º=1,39=1,4 м.

Над решеткой необходимо предусмотреть лоток для сбора загрязнений,

счищаемых механическими граблями. Поэтому стержни решетки должны

выступать над поверхностью воды на величину

l. Примем Δ l=0,5 м. Тогда

длина стержней равна 1,4+0,5=1,9 м.

Исходные данные для проектирования устройств механической очистки

Для проектирования сооружений и аппаратов механической должны быть

заданы следующие данные:

- общее количество сточных вод q

, м

/ч;

- температура сточных вод, Т

°С;

- периодичность образования сточных вод;

- концентрация тяжелых механических примесей, мг/л;

- концентрация нефтепродуктов, масел, мг/л;

- плотность тяжелых и легких загрязнений, г/см

;

- кинетика осаждения механических примесей тяжелее и легче воды.

Кинетика отстаивания изображается экспериментальными данными,

отражающими зависимость между временем отстаивания t и количеством

выпавших за это время взвешенных веществ Э (%). На рис. 5 в качестве

примера изображены кинетика отстаивания сточных вод прокатного

производства при исходной концентрации загрязнений 200 мг/л [4].

Рис.5. Отстаивание сточных вод прокатного производства: 1 — кривая при высоте

отстаивания 200 мм; 2 — кривая при высоте отстаивания 500 мм

Зависимость между высотой отстаивания и продолжительностью

отстаивания выражается соотношением

=(h

)

, (6)

где t

и t

– продолжительность отстаивания в цилиндрах высотой h

и h

при

одинаковом проценте выпадения взвеси.

Показатель степени n зависит от природы загрязнений, в том числе и от

агломерируемости взвесей (способности частиц укрупняться, объединяясь в

группы). t

и t

и h

известны из кинетик отстаивания, тогда из формулы 6

n=(lgt

–lgt

)/(lgh

–lgh

). (7)

Гидравлическая крупность частиц определяется по формуле

=(1000·кН)/[t

(кН/h

)

], (8)

где к – коэффициент использования объема, зависящий от типа отстойника,

который определяет гидравлическую эффективность отстойника и зависит от

конструкции водораспределительных устройств и водосборных устройств;

Н – высота отстаивания, мм.

При проектировании очистных установок, как правило, применяются

типовые конструкции отстойников с известными геометрическими размерами

(в том числе Н). Поэтому за расчетную величину следует принимать

производительность одного отстойника q

set

, при которой обеспечивается

заданный эффект очистки. После расчета q

set

, исходя из общего расхода

сточных вод, определяется количество рабочих единиц отстойников N:

N=q

set

. (9)

При расчете и

необходимо учитывать поправку на изменение вязкости воды

при изменении температуры. Тогда

=и

/μ,

где μ – коэффициент вязкости воды (табл. 10).

Таблица 10

Зависимость коэффициента вязкости воды от температуры

С 60 50 40 30 25 20 15 12 10 5 0

μ 0,45 0,55 0,65 0,8 0,9 1 1,14 1,23 1,3 1,5 1,8

Пример 2:

Требуется определить гидравлическую крупность частиц для

проектирования отстойника при очистке сточных вод прокатного

производства.

Исходные данные:

1. Расход сточных вод q

= 1000 м

/ч.

2. Температура сточных вод Т

= 30

С.

3. Расход сточных вод постоянен в течение суток.

4. Исходная концентрация тяжелых механических примесей 200 мг/л.

5. Исходная концентрация маслопродуктов 50–60 мг/л.

6. Плотность тяжелых загрязнений 5 г/см

7. Кинетики отстаивания механических примесей тяжелее воды показаны на

рис. 5.

8. В очищенной воде содержание тяжелых примесей не должно превышать

60 мг/л, маслопродуктов – 25 мг/л.

В проекте принимаются горизонтальные отстойники с рабочей глубиной

отстаивания Н=1,5 м.

Определение расчетной гидравлической крупности, исходя из заданных

параметров, производится в следующем порядке:

1. По заданным величинам концентраций тяжелых механических

примесей в исходной и

осветленной воде определяем требуемый эффект

очистки Э

тр

=(200–60)/200·100%=70%.

2. По кривым кинетики отстаивания (рис. 5) определяется

продолжительность отстаивания, при которой в слоях воды h

=200 мм

и h

=500 мм достигается Э

тр

= 70%: t

= 13,5 мин (810 с); t

= 17,5 мин (1050 с).

3. После этого по формуле (7) определяется показатель степени n:

n=(lgt

–lgt

)/(lgh

–lgh

=(lg1050–lg810)/(lg500–lg200)=0,283.

4. Затем по формуле (8) определяется гидравлическая крупность

частиц взвесей, при этом для горизонтального отстойника к=0,5 (табл. 11).

=(1000·кН)/[t

(кН/h

)

=(1000·0,5·1,5)/[1050(0,5·1,5/0,5)

0.283

]=0,64 мм/с.

5. Поскольку температура сточных вод, поступающих на отстойник,

= 30

С, требуется внести поправку:

=и

/μ=0,64/0,8=0,8 мм/с.

Таким образом, отстойники, принятые как сооружения для механической

очистки сточных вод прокатного производства, должны рассчитываться на

задержание частиц гидравлической крупностью 0,8 мм/с.

Тема 2.2. Проектирование гравитационных устройств для очистки

сточных вод

Проектирование отстойников

Тип отстойника (горизонтальный, радиальный, вертикальный, с

вращающимся сборно-распределительным устройством и др.) выбирается с

учетом принятой технологической схемы очистки сточных вод и обработки

осадка, производительности сооружений, очередности строительства, числа