Очистка сточных вод города Рехтин А.Ф.

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Томский государственный архитектурно-строительный университет»
А.Ф. РЕХТИН
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ГОРОДА
Учебно-методическое пособие
Томск
Издательство ТГАСУ
2010
1
УДК 628. 32 (075.8)
Р 45
Рехтин, А.Ф. Очистка сточных вод города [Текст] : учеб.метод. пособие / А.Ф. Рехтин. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.строит. ун-та, 2010. – 100 с. – ISBN 978-5-93057-391-6.
В учебно-методическом пособии излагается методика проектирования очистных сооружений населенного пункта, выбор схемы
очистной станции.
Приведена методика определения состава и концентрации
сточных вод, их очистки, представлены состав, компоновка и расчет
очистных сооружений. Рассматривается проектирование очистных
сооружений, размещение их на площадке в плане и по высоте.
В пособии приведены задания и методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Водоотведение и очистка сточных вод».
Настоящее пособие предназначено для студентов специальности
270112 «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения. Также
может быть использовано инженерами, работающими в области проектирования канализации населенных мест.
Рецензенты:
В. Ф. Фокин, главный инженер проектов ИКТ «Сервис»;
А. Г. Дашковский, к.т.н. доцент, НИ ТПУ;
В. В. Дзюбо, д.т.н., профессор, ТГАСУ.
ISBN 978-5-93057-391-6
2
© Томский государственный
архитектурно-строительный
университет, 2010
© А.Ф. Рехтин, 2010
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие……………………………………………………..
Введение………………………………………………………….
1. Задание для выполнения курсового проекта…………….
1.1. Исходные данные для проектирования………………...
1.2. Состав и объем проекта………………………………….
1.2.1. Расчетно-пояснительная записка……………………
1.2.2. Чертежи………………………………………………..
2. Состав сточных вод, условия и расчеты их
выпуска в водоем после очистки………………………….
2.1. Определение расходов сточных вод и средних
концентраций загрязнений………………………...................
2.2. Определение температур общего стока………………...
2.3. Определение приведенного числа жителей……….……
2.4. Определение необходимой степени очистки
сточных вод……………………………………………………
2.4.1. Определение коэффициента смешения……………...
2.4.2. Определение степени очистки по показателю
вредности – взвешенным веществам…………………….…
2.4.3. Определение степени очистки сточных вод
по показателю вредности – БПК20 (полное)……………….
2.4.4. Определение степени очистки по растворенному
кислороду без учета реаэрации……………………….…….
3. Очистные сооружения города………………………………
3.1. Выбор метода очистки и схемы очистной станции….…
3.2. Расчет главной насосной станции…………………….…
3.3. Расчет сооружений очистной станции…………………….
3.3.1. Сооружения механической очистки………………....
3.3.2. Решетки…………………………………………….…..
3.3.3. Песколовки………………………………………….…
3.3.4. Песковые площадки и бункера…………………….…
3.3.5. Измерительные устройства……………………….…..
3.3.6. Преаэраторы……………………………………….…..
3.3.7. Отстойники первичные………………………….……
3.3.8. Расчет радиального отстойника, конструктивно
совмещенного с преаэратором……….……………………...
7
8
14
14
14
14
15
16
16
17
17
18
18
19
19
20
21
21
24
28
29
29
31
32
34
34
35
39
3
3.4. Расчет сооружений биологической очистки
сточных вод……………………………………………….….…
3.4.1. Капельные биофильтры……………………………..…
3.4.2. Аэрофильтры (высоконагружаемые биофильтры) ….
3.4.3. Аэротенки………………………………………………
3.4.3.1. Расчет аэротенков с регенерацией
активного ила……………………………………………….
3.4.3.2. Программа для вычисления рабочих
параметров аэротенков с регенерацией
активного ила………………………………………….……
3.4.4. Расчет вторичных отстойников…………………….....
3.5. Сооружения доочистки сточных вод………………….…
3.6. Обеззараживание сточных вод……………………….…..
3.6.1. Смесители………………………………………….…..
3.6.2. Контактные резервуары…………………………........
3.6.3. Выпуски сточных вод……………………………........
3.7. Сооружения по обработке осадка сточных вод……….
3.7.1. Илоуплотнители……………………………………….
3.7.2. Метантенки…………………………………………….
3.7.3. Газгольдеры…………………………………………….
3.7.4. Иловые площадки……………………………………...
3.7.5. Илоперегниватели………………………………….…..
3.7.6. Аэробная стабилизация осадков………………………
4. Компоновка генплана очистной станции…………………..
5. Составление профилей по воде и илу……………………….
6. Лотки, трубопроводы, водораспределительные
устройства……………………………………………………...….
Заключение………………………………………………….….…
Библиографический список……………………………….…….
Приложение 1. Расход бытовых сточных вод
по часам суток..………………………………………………….
Приложение 2. Расчет необходимой степени очистки
сточных вод на ПЭВМ..……………………………….…..…....
Приложение 3. Сводный график насосов СД – СДВ..…..…....
Приложение 4. Основные параметры механизированных
решеток……………….……..…………………………..……..
Приложение 5. Параметры аэрируемых песколовок……..…..
4
40
40
41
42
43
48
49
51
52
53
53
54
55
55
57
58
59
60
61
63
68
72
74
75
77
77
78
79
80
81
Приложение 6. Параметры типовых первичных
горизонтальных отстойников..……………………………...…..
Приложение 7. Параметры первичных вертикальных
отстойников.…………………………………………..……..…..
Приложение 8. Параметры первичных радиальных
отстойников.……...………………..………………………...…..
Приложение 9. Характеристики воздуходувных станций...…..
Приложение 10. Параметры вторичных вертикальных
отстойников.………………………………………………....…...
Приложение 11. Параметры вторичных радиальных отстойников...
Приложение 12. Размеры хлораторных с хлораторами
типа ЛОНИИ-100К, объединенные со складом хлора….……..
Приложение 13. Параметры контактных резервуаров……..…..
Приложение 14. Характеристики хлораторов марки «ЛК».…..
Приложение 15. Установки доочистки (блок-фильтров
и производственно-вспомогательных помещений)..…….….....
Приложение 16. Производительность типовых
сетчатых фильтров……………………………………….…..…..
Приложение 17. Число резервных фильтров…………...…..…..
Приложение 18. Основные данные газгольдеров……….....…..
Приложение 19. Компоновка песколовок с круговым
движением воды.…………………………………………..……..
Приложение 20. Компоновка вертикальных отстойников...…..
Приложение 21. Компоновка радиальных отстойников......…...
Приложение 22. Песколовка с круговым движением воды..….
Приложение 23. Компоновка первичных вертикальных
отстойников из сборного железобетона..…………………..…...
Приложение 24. Радиальные первичные отстойники
из сборного железобетона..……………………………………..
Приложение 25. Двухъярусный отстойник диаметром 9 м
из монолитного бетона...………………………………………....
Приложение 26. Вторичные радиальные отстойники
диаметром 30 м из сборного железобетона....…………………..
Приложение 27. Камера распределения первичных
отстойников.………………….……………………...………...
Приложение 28. Буквенно-цифровые обозначения
трубопроводов..………………..…………………………..…..
81
81
82
82
82
83
83
83
84
84
84
85
85
85
86
86
87
88
89
90
91
92
93
5
Приложение 29. Камера переключения перед
контактными резервуарами………………………..………...…..
Приложение 30. Схема метантенков……………………..……..
Приложение 31. Иловые площадки на естественном основании......
Приложение 32. Графики расчета илопроводов..……...…..…..
6
94
95
96
97
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Водоотведение и очистка сточных вод» является одной
из основных дисциплин цикла специальных дисциплин учебного плана подготовки инженеров-строителей по специальности
«Водоснабжение и водоотведение».
Изучению дисциплины «Водоотведение и очистка сточных вод» предшествует изучение следующих дисциплин: «Водоотводящие сети канализации», «Гидравлика», «Строительные
конструкции», «Химия воды и микробиология».
При выполнении курсового проекта «Очистные сооружения канализации» студенту надлежит определить необходимую
степень очистки сточных вод, разработать схему очистной станции, произвести гидравлический и технологический расчет всех
очистных сооружений, входящих в систему очистной станции,
разработать генплан станции, составить профили по движению
воды и осадка, разработать конструкцию одного из сооружений.
Выполнение курсового проекта должно закрепить теоретические знания студентов в области очистки городских сточных вод, привить навыки самостоятельной работы над вопросами проектирования очистных сооружений.
Учебное пособие написано в полном соответствии с программой дисциплины.
7
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие написано с использованием последних научных исследований в области очистки сточных вод,
опыта проектирования специализированных организаций в
России и предназначено для студентов, обучающихся по
специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение»
дневной и заочной формы обучения.
Структура учебного пособия и его содержание обусловлены последовательностью расчета и проектирования очистных
сооружений в соответствии с технологической схемой очистки
сточных вод и обработки осадка сточных вод.
Общая направленность проектных решений в области
очистки сточных вод населенных пунктов состоит в максимальном использовании передовых достижений науки и техники с целью интенсификации работы систем сооружений
очистки сточных вод, применения новых высокопроизводительных процессов и оборудования. Поэтому, прежде чем
приступить к проектированию очистных сооружений, студенту предстоит кропотливая самостоятельная работа по изучению состава сточных вод, условий утилизации очищенных
сточных вод и осадка, выбору метода очистки сточных вод и
состава сооружений в зависимости от местных условий, взаимного расположения сооружений с учетом возможности
строительства комплекса очистки сточных вод по очередям,
прокладки технологических коммуникаций, устройства
подъездных путей и проездов, требуемых разрывов, возможности блокировки, санитарных и гигиенических требований, противопожарных мероприятий и техники безопасности, пропускной способности очистных сооружений.
Учебное пособие имеет целью закрепить теоретические
знания по дисциплине «Водоотведение и очистка сточных вод»,
а также оказать помощь студентам при выполнении курсового
проекта. Исходные данные для проектирования представлены
в таблице, ниже даны варианты заданий.
8
9
200
80
4. Норма водоотведения,
л чел/сут
5. Число жителей,
тыс.чел.
средняя глубина реки,
Нср, м
скорость воды
водоёма,м3/с
вид
водопользования
расход водоёма,
Q95%, м3/сут
1,8
1,9
0,45
1 сан.быт.
2 санбыт.
0,4
12
15
19
среднезимняя
10
21
21
среднелетняя
7. Данные по водоёму:
14
12
70
270
7,5
среднегодовая
6. Температура бытовых
вод, ºС:
7,0
3. Глубина грунтовых
вод, м
2,0
0,55
2 санбыт.
15
9
20
12
150
250
4,0
2,1
0,5
рыбохоз.
20
14
20
18
200
300
5,5
Супеси
Киров
Супеси Суглинка Супеси
4
3
Нижний
Новгород
2. Грунты
Томск
2
Воронеж
1
6
7
8
9
10
2,5
0,4
рыбохоз.
25
15
20
13
60
200
6,5
Пески
3,0
0,35
2 санбыт.
18
16
22
15
120
180
10,0
Супеси
2,0
0,3
1 сан.быт.
14
20
24
16
120
200
8,0
2,2
0,6
2 санбыт.
13
15
25
15
140
250
5,6
2,5
0,55
1 сан.быт.
15
12
20
13
90
270
6,0
2,0
0,45
2 санбыт.
23
15
20
16
300
180
3,6
Супеси Суглинка Супеси Суглинка
Екатерин- С.-ПетерТюмень Кемерово Москва Николаев
бугр
бург
5
Варианты заданий (последняя цифра номера зачётной книжки студента)
1. Населённый пункт
Наименование
ингредиентов
Исходные данные для проектирования
10
2000
1800
1,5
560
620
1400
1500
1,3
600
750
3,0
2,5
3,5
3,2
700
600
1,4
2500
2000
5,0
4,3
100:80
10,0
4,5
6,8
3
540
560
1,6
3000
2500
5,5
4,5
50:25
12,0
2,5
6,3
4
700
620
1,5
3200
3000
6,4
5,5
65:35
15,0
4,6
7,0
5
750
560
1,7
4000
2000
3,0
2.,5
70:40
8,0
1,2
7,2
6
500
540
1,3
3000
2500
3,0
2,8
90:60
7,5
2,2
7,1
7
650
600
1,8
2500
2000
2,8
2,5
60:40
8,0
4,3
7,5
8
500
450
1,7
2000
1800
2,5
2,2
100:75
12,0
1,2
6,5
9
1000
800
1,5
4000
3000
3,0
2,8
100:90
11,0
1,8
7,0
10
9. Господствующий ветер
Генплан города в
масштабе 1:5000 и
разрез реки
рН сточных вод
Восточ.
7
5
6,8
Север.
6,5
10
Сев-зап.
7
8
7,8
6,2
1
8
4
2
Север. Сев-зап. Юго-вост. Южный
Варианты генпланов городов
7,5
6.,5
7
9
6
3
Запад. Юго-вост. Восточ.
7,5
температура стоков, ºС:
среднегодовая, летняя, зим18:24:22 17:26:16 12:26:17 13:25:18 15:20:15 18:26:16 16:24:14 18:23:15 20:24:14 15:23:12
няя
БПК20 - концентрация
взвесей, мг/л
коэф-т неравномерности
расход стоков, м3/сут
(1 смена; 2 смена)
8. Данные по предприятию:
120:60
9,0
2,8
6,5
2
Окончание табл.
Варианты заданий (последняя цифра номера зачётной книжки студента)
100:50
8,0
концентрация взвесей,
мг/л
ширина реки при ГВВ и
ГНВ, м
водопользование
ниже по фарватеру и
по прямой, км (Lф, Lпр)
2,4
6,2
1
БПК20=БПКполн в реке,
мг/л
Кол-во растворённого
кислорода в реке, мг/л
Наименование
ингредиентов
11
12
13
1. ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
КУРСОВОГО ПРОЕКТА
1.1. Исходные данные для проектирования
Основные данные для проектирования принимаются в соответствии с последней цифрой шифра по табл. исходных данных. Недостающие сведения нормативного характера, необходимые для расчетов, студент выбирает на основании литературных источников с соответствующими ссылками на них.
1.2. Состав и объем проекта
Проект должен содержать: пояснительную записку с технологическими расчетами всех сооружений, выполненную на
листах формата А4 с учетом требований к текстовым документам по ГОСТ 2.105–95* в объеме 20–30 рукописных страниц;
чертежи на 2–3 листах стандартного формата А1 в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации и ГОСТ 2.301–68*, а также согласно указаниям [7].
1.2.1. Расчетно-пояснительная записка
Пояснительная записка должна включать следующие
вопросы: исходные данные для проектирования; вычисление
средней концентрации загрязнений общего стока и определение приведенного числа жителей; выбор места выпуска сточных вод и расположения очистных сооружений; определение
коэффициентов смешения воды водоема со сточной водой;
определение требуемой степени очистки по основным показателям загрязнений (взвешенным веществам, БПК, растворенному кислороду); выбор метода очистки и схемы очистной станции; расчет и описание сооружений очистной станции (приемная камера, решетки, песколовки, измерительный
14
лоток, преаэраторы, первичные отстойники, аэротенки и т.
д.); подбираются основные и вспомогательные здания и сооружения (склады, хлораторные, котельная, иловые насосные
станции, гараж, административное здание) – эти сооружения
показываются на генплане очистной станции.
1.2.2. Чертежи
В состав проекта входят расчётно-пояснительная записка
и чертежи. В расчётно-пояснительной записке должны быть освещены все этапы проектирования.
Расчётно-пояснительная записка должна быть краткой. В
неё следует включать только расчеты с необходимыми пояснениями, мотивировками принятых решений. Не следует переписывать в расчетно-пояснительную записку нормативные
данные и общие сведения по тому или иному вопросу из библиографического списка; следует лишь в тексте записки делать
ссылки на соответствующую литературу.
К графической части проекта предъявляются следующие
требования: графический материал должен включать: ген-
план очистной станции в масштабе 1:500 или 1:1000; профили по движению сточных вод и движению осадка в масштабе: по горизонтали 1:500–1:1000 (в соответствии с масштабом генплана) и по вертикали 1:50–1:100; технологические чертежи одного из сооружений очистной станции в масштабе 1:50–1:100.
Чертежи могут быть выполнены тушью или карандашом.
Недостающие сведения нормативного характера принимаются на основании соответствующих литературных данных с указанием источника.
15
2. СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД,
УСЛОВИЯ И РАСЧЕТЫ ИХ ВЫПУСКА В ВОДОЕМ
ПОСЛЕ ОЧИСТКИ
2.1. Определение расходов сточных вод
и средних концентраций загрязнений
Расход сточных вод от населения города (бытовых) Q х-б
в м /сут принимается в зависимости от числа жителей Nр и нормы водоотведения qн в л/сут на одного человека
3
Q х-б =( Nр· qн) /1000.
(1)
Общий расход стоков складывается из суммы бытовых стоков
города и расходов отдельных предприятий города Qпр в м3/сут
Qобщ  Q х -б   Q пр .
(2)
Секундный расход соответственно составит, м3/с,
qc= Qобщ / 86400.
(3)
Концентрацию загрязнений бытовых сточных вод опрех -б
деляют по взвесям K ввх -б и БПК20, K БПК
в зависимости от
20
концентраций загрязняющих веществ в г/сут на одного жителя по [1, с. 21, табл. 25] или [2] соответственно по взвесям αвв
и БПК20 осветленной жидкости αБПК20 в мг/л:
х -б
K вв,
БПК 20 
α вв, БПК 20
qH
(4)
.
Средние концентрации общего стока будут равны соответственно по взвесям Cen и БПК20, Len в мг/л
C en 
16
K ввх -б  Q х -б   K ввпр  Q пр
Qобщ
,
(5)
Len 
х-б
пр
K БПК
 Q х -б   K БПК
 Q пр
20
20
Qобщ
,
(6)
пр
где  K ввпр  Q пр и  K БПК
 Q пр – соответственно сумма произ20
ведений концентраций загрязнений отдельных предприятий и
их расходов в м3/сут.
2.2. Определение температур общего стока
см
Средние температуры: среднелетняя t ср.летн
, среднезимсм
см
няя t ср.
зимн , среднегодовая t ср. год , ºС, определяются по формулам
t
см
ср.летн

х-б
пр
t летн
 Q х -б   t летн
 Q пр
Qобщ
,
(7)
пр
х -б
где t летн
и t летн
– соответственно температуры среднелетние
бытовых и производственных стоков в ºС (заданы).
Аналогично определяются среднегодовая и среднезимние
температуры.
2.3. Определение приведенного числа жителей
Приведенное число жителей складывается из суммы расчетного Np и фиктивного Nф числа жителей и определяется по
взвесям и БПК20 , чел.
вв
N прив
 N р  N фвв  N р 
N
БПК 20
прив
 Nр  N
БПК 20
ф
 Nр
K
пр
вв
 Q пр
K

пр
БПК 20
(8)
,
α вв
 Q пр
α БПК 20
.
(9)
17
2.4. Определение необходимой степени очистки
сточных вод
2.4.1. Определение коэффициента смешения
Коэффициент смешения определяется по методу В.А. Фролова
и И.Д. Родзиллера.
3
1  e  L
γ
,
Q95%
3
1
eα L
qc
(10)
где e – основание натурального логарифма, равное 2,72; Q95% –
расход воды в реке 95 % обеспеченности, м3/с; α – коэффициент,
α =  ζ  3
E
,
qc
где  – коэффициент извилистости реки, равный отношению
расстояния от места выпуска до расчетного створа по фарватеру
Lф
Lф к этому же расстоянию по прямой Lпр т. е.  
,  – коэфLпр
фициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоем
( = 1 при выпуске у берега,  = 1,5 при выпуске в фарватер
реки); E – коэффициент турбулентной диффузии, равный
E = (Vср·Hср) / 200,
где Vср – средняя скорость течения реки, м/с; Hср – средняя глубина реки, м;
L = Lф – 1000, м.
18
2.4.2. Определение степени очистки по показателю
вредности – взвешенным веществам
Предельно допустимое содержание взвесей в сточных водах, спускаемых в водоем Cex в мг/л, определяется по формуле
Cc  (
γ  Q95%
 1) K доп  K р ,
qc
(11)
где Kдоп – допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в воде водоема, мг/л (0,25 – для водоемов первого санитарнобытового назначения и рыбохозяйственного; 0,75 – для остальных
видов водоемов); Kp – концентрация взвесей в воде водоема, мг/л.
Если Cen > Cex , то на очистных сооружениях должна быть
обеспечена очистка этой воды до концентрации, равной или менее
Сex , а если Cex > Cen, то формально очистка от взвесей не требуется, однако механическую очистку следует считать целесообразной. Эффект очистки по взвешенным веществам составит, % :
Э вв
% 
C en  C ex
100.
C en
(12)
2.4.3. Определение степени очистки сточных вод
по показателю вредности – БПК20 (полное)
Концентрация загрязнений по БПК в сточных водах Lex , разрешаемая к сбросу в водоем, определяется по формуле в мг/л:
Lex 
K пр. доп
γ  Q95%
 k р t
(
K

L

10
)

,
пр. доп
р
qc  10 kст t
10 -kст t
(13)
где Kпр.доп – предельно допустимая для данной категории водоема
концентрация загрязнений по БПК20 после смешения сточной воды
с водой водоема, мг/л (для рыбохозяйственных – 3; для 2-го санитарно-бытового – 6; для 1-го санитарно-бытового – 3); Lp – концентрация загрязнений по БПК20 в воде водоема до спуска сточных
вод, мг/л; kст, kр – константы потребления кислорода сточной и реч19
ной водой, принимаемые в зависимости от температуры воды (в
проекте принять 0,1); t – время перемещения воды от места выпуска
до расчетного створа, сут:
t = ( Lф – 1000) / (Vср · 86400).
Если Lex > Len , то биологическая очистка не требуется, если же наоборот, то биологическая очистка обязательна, %:
Э %БПК 20 
Len  Lex
100 .
Len
(14)
2.4.4. Определение степени очистки
по растворенному кислороду без учета реаэрации
Расчет по этому показателю ведут по формуле в мг/л
L0en  2,5
γ  Q95%
(Ор  0,4  Lр  σ)  10 ,
qc
(15)
где Ор – содержание кислорода в воде водоема до спуска сточных вод, мг/л (задано);  – минимальное содержание кислорода
в воде водоема (для рыбохозяйственных водоемов равно 6 мг/л,
для других видов – 4 мг/л).
Если Lex > Len , то в этом случае кислородный режим реки
не лимитирует спуск сточных вод и биологическая очистка не
требуется, а если наоборот, то она обязательна. Если по расчету
L0en – отрицательна, то требуется полная биологическая очистка
сточных вод, спускаемых в водоем с последующей их доочисткой (спуск таких вод в водоем не допустим). Эффект очистки по
растворенному кислороду равен, %:
Len  L0en
Э 
100 .
Len
0
%
(16)
Примечание: необходимая степень очистки может быть выполнена на
ПЭВМ. Программа расчета приведена в прил. 2.
20
3. ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ГОРОДА
3.1. Выбор метода очистки и схемы очистной станции
Выбор метода очистки зависит от необходимой степени
очистки, характера загрязнений сточных вод и конкретных местных условий. Для очистки городских сточных вод применяют
в основном механическую очистку и биологическую.
Физико-химические методы очистки используют главным
образом для доочистки городских сточных вод.
При выборе состава очистных сооружений для осуществления метода необходимо использовать нормативы и данные практики по количеству извлекаемых из сточных вод загрязнений.
Например, комплекс сооружений механической очистки
(решетки, песколовки и отстойники) могут обеспечить эффект очистки 30–50 % по взвешенным веществам и 10–20 %
по БПК20 . При этом отстойники обеспечивают разные степени очистки от взвешенных веществ: вертикальные – до 40 %,
горизонтальные и двухъярусные – 45–50 %, радиальные – до 60
%. Если механическая очистка недостаточна как окончательная, то дополнительно предусматривается биологическая
очистка на аэротенках или биофильтрах. При подаче сточной
жидкости на сооружения биологической очистки концентрация взвесей должна быть снижена до 150 мг/л на сооружениях механической очистки. Если после механической очистки
концентрация взвесей будет выше этого показателя, то применяют интенсификацию отстаивания путем преаэрации или
биокоагуляции, которая повышает эффект очистки вместе с
отстаиванием по взвесям до 65 %, по БПК20 до 85 % (при преаэрации) и соответственно до 70 % и снижение БПК на 30–50 %
при биокоагуляции. При полной биологической очистке остаточные загрязнения составляют 10–15 мг/л.
Метод очистки сточных вод выбирается на основании
вычисленной необходимой степени очистки по данным табл. 1.
21
Таблица 1
Рекомендации по выбору метода очистки
Требуемая степень очистки воды, мг/л
Методы очистки
сточных вод
по взвешенным веществам
по БПК20
до 80
–
до 25–80
до 25–80
до 15–25
до 25–80
до 15–25
до 15–20
механическая
механическая + неполная
биохимическая
механическая + полная
биохимическая
то же
менее 15
менее 15
то же с доочисткой на фильтрах
Примечание: большего снижения концентраций загрязнений до 2–5 мг/л
можно достигнуть путем доочистки на фильтрах [2, гл. 15], [3, гл. 11], [6,
с. 273…283], [12].
В выборе схем очистки рекомендуется использовать данные источника [2, гл. 8] и данные табл.: 2; 3; 4; 5.
Таблица 2
Выбор сооружений биологической очистки
БПК20 стоков,
мг/л
Тип сооружения
Аэротенки без регенераторов, аэротенки-отстойники, аэрофильтры, аэротенки с рассредоточенным впуском воды
Аэротенки-регенераторы, аэрофильтры, аэротенки-отстойники
Аэротенки-смесители, аэротенки с регенераторами, биофильтры
с рециркуляцией, двухступенчатые биофильтры
100–150
150–250
250–500
Таблица 3
Схемы очистки городских сточных вод
и соответствующие им качества очищенных стоков
Схемы очистных
сооружений
Концентрация в очищенной воде, мг/л
Взвеси
БПК5
ХПК
Фосфор
Азот
М+Б
20–25
15–20
30–50
7–10
20–30
М+Б+Ф
3–12
3–17
30–50
7–10
20–30
М+Б+ХМ
3–10
3–7
30–50
7–10
20–30
М+Б+ХМ+Ф
3–10
3–7
30–50
0,3–1
20–30
М+ХМ+Ф+С+Ф
2–4
5–10
25–45
0,2–1,3
20–30
Примечания: М – механическая очистка; Б – полная биологическая в аэротенках или биофильтрах с вторичными отстойниками; Ф – фильтрация на одно- или
22
многоступенчатых фильтрах; С – сорбция активным углем; ХМ – химическое
осаждение в контактных бассейнах.
Таблица 4
Рекомендации по выбору сооружений механической очистки
Наименование
сооружений
1. Решетки
2. Песколовки:
горизонтальные
с круговым
движением воды
тангенциальные
аэрируемые
3. Отстойники:
вертикальные
горизонтальные
радиальные
4. Горизонтальные
и радиальные
отстойники:
с преаэратором
биокоагулятором
Диапазон
применения,
тыс.
м3/сут
Концентрация
взвеси
в исходной
воде,
мг/л
Содержание в воде
взвеси, при
которой
требуется
интенсификация
отстаивания, мг/л
–
–
–
300
375
375
более 250
более 300
более 300
10…15
30
500
500
Достигаемый
эффект
осветления,
%
Снижение
БПК20,
%
до 20
более 15
более 20
до 50
до 60
до 60
более 15
до 50
до 70
до 70
Любой
более 10
более 10
до 50
более 20
Выбор метода и схемы обработки осадков сточных
вод зависит от многих факторов (влажности, вязкости,
удельного сопротивления, пластичности, форм связи воды,
объема и вида осадков) и принимается в соответствии с источниками [2, глава 14], [3, глава 12], [6, с. 314–360].
23
3.2. Расчет главной насосной станции
Расчет насосной станции производится в соответствии
с [1, п. 5.1–5.26] на максимальный часовой приток qw по графику притока сточных вод по часам суток согласно табл. 5.
Таблица 5
Приток сточных вод на главную насосную станцию
Часы
суток
0–1
1–2
…
и т. д.
до 24
Итого
Расход
от населенного
пункта при Кобщ
%
м3
100
Q х-б
Расход от
предприятия
Суммарный
приток сточных вод, м3
м3
%
100 в каждую смену
Q пр
…
…
qw = qmax ч
…
…
Qобщ
Расход по часам суток бытовых стоков Qх-б в процентах
определяют согласно прил. 1, а производственных – в соответствии с табл. 6.
Таблица 6
Распределение производственных сточных вод
по часам смены
Коэффициент
неравномерности
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
24
Расход стоков в % от общего расхода в смену
1-й
2-й
3-й
4-й
5-й
6-й
7-й
8-й
13
12
12
11,3
12,51
12,5
10
10,5
10,8
11,4
11,6
11,5
10
10,8
10,8
11,41
11,6
12,0
22,5
21,2
20
18,7
17,5
16,0
10
10,5
10,8
11,4
11,6
12,0
10
10,5
10,8
11,4
11,6
12,0
9,5
10,5
10,8
11,4
11,6
11,5
15
14
14
13
12
12,5
По данным табл. 5 намечается число рабочих и резервных
насосов, их производительность с учетом указаний [1, табл. 21].
При двух рабочих насосах принимается один резервный насос,
при трех и более – два резервных.
Количество напорных трубопроводов насосной станции рекомендуется принимать не менее двух. Диаметры напорных трубопроводов определяют из условия обеспечения при аварии на одном
из них пропуска 100 % расчетной подачи. По расчетному расходу
и скорости в напорном водоводе (от 1,0 до 2,5 м/с) согласно источникам [8; 9] определяем диаметр, скорость и сопротивление напорного водовода hн.в, м, при аварийном режиме работы.
При двух и более напорных линиях значительной протяженности (от 1,5 км и более) и при напоре в них более 0,4 МПа
на водоводах устанавливают камеры переключения, чтобы при
аварии на каком-либо участке можно было выключить из работы только этот участок, а не весь трубопровод, тем самым обеспечить перекачку сточных вод. При этом потери напора hн.в определяются по формуле
hн.в  1,1 J 1 ( L 2)  1,1 J 2 ( L 2) ,
(17)
где L – длина напорного водовода, м; 1,1 – коэффициент, учитывающий местные сопротивления; J1 – сопротивление водовода (гидравлический уклон) на участке водоводов при одновременной их работе; J2 – то же, при работе одного водовода (аварийный участок).
При отсутствии камеры переключения hн.в равна:
hн.в = (1,1 ÷ 1/2) · J1 · L .
(18)
Для определения длины напорного водовода, потребного
напора насосов Hпотр предварительно строят схему и профиль
напорных водоводов, ситуационный план очистной станции.
Такие схемы представлены на рис. 1 и 2.
25
Ситуационный план очистной станции строят в масштабе
1:5000. При этом санитарно-защитная зона принимается согласно
данным [1, табл. 1], площадь очистных сооружений по табл. 7, а
водоохранная зона принимается в зависимости от категории, мощности водоема и его длины (в проекте принять 100 или 200 м).
Таблица 7
Площадь для размещения сооружений очистки
Производительность
очистной станции,
м3/сут
5000
10000
15000
20000
30000
40000
50000
Наименование сооружений по очистке, га
Механическая очистка
0,7–0,5
1,2–0,8
1,5–1,0
1,8–1,2
2,5–1,5
3,2–2,0
3,8–2,5
Биологическая на
биофильтрах
3–2
6–4
9–6
12–8
18–12
24–16
30–20
Биологическая
на аэротенках
1,5–1,0
2,0–1,5
2,5–1,8
3,0–9,2
4,5–3,0
6,0–4,0
7,0–5,0
Определив длину водовода L, м, согласно схеме ситуационного плана очистных сооружений путем простого измерения,
вычисляют потребный напор Hпотр, м, по формуле
Hпотр = Z2 – Z1 + Hн.в + hизл. + hн.с ,
(19)
где Z2 = Zгвв + Z′изл + hос + hк , м; Zгвв – отметка горизонта высоких вод в водоеме, м; Z′изл – свободный напор на излив на выпуске в водоем, равный 1–1,5 м; hк – потери напора в коммуникациях очистной станции, принимаются 3–3,5 м; Z1 – отметка
среднего уровня воды в приемном резервуаре насосной станции, принимается на 1 м ниже отметки Zк (обычно принимается
по расчету водоотводящей сети), м; Zк – отметка подводящего
коллектора к главной насосной станции (в проекте принять на 5,5
или 7,0 м ниже отметки земли, где находится насосная станция),
м; hизл – свободный излив в приемную камеру ПК очистной
26
станции, равный 1 м; hн.с – потери напора внутри насосной
станции, принимаются равными 3 м; hо.с– сумма потерь напора
в сооружениях очистной станции, принимается в зависимости
от выбранного состава сооружений по очистке сточных вод и в
соответствии с [2], [3, табл. 13.4] или указаний прил. 10 настоящего пособия.
По расчетному расходу сточных вод и потребному напору H потр по каталогу [10] или сводному графику полей
насосов (прил. 4) принимают марку необходимых насосов.
Если выбранный насос не соответствует приведенным требованиям, необходимо произвести обточку рабочего колеса
насоса.
Рис. 1. Ситуационный план очистной станции
27
Рис. 2. Схема и профиль напорных водоводов
Мощность электродвигателя N эдв , кВт, определяют по формуле
Nэдв = k · Q · H /102 · ηн ,
(20)
где k – коэффициент запаса, равный 1,05; Q – подача насоса, л/с;
H – напор насоса; ηн – КПД насоса.
3.3. Расчет сооружений очистной станции
Расчет всех сооружений, входящих в состав очистной станции, рекомендуется вести в соответствии с данными СНиПа [1] на
максимальный часовой приток qmax ч= qw сточных вод по часам
суток согласно графику притока на главную насосную станцию.
Прежде, как правило, рассчитываются сооружения для очистки
сточных вод (от приемной камеры до выпуска очищенного стока в
водоем), а затем проектируют сооружения для обработки осадков
сточных вод.
28
3.3.1. Расчет сооружений механической очистки
Приемная камера служит для приема сточных вод из напорных трубопроводов главной насосной станции. Размеры
приемной камеры зависят от пропускной способности очистных сооружений, от количества напорных водоводов, условий
обеспечения самотечного движения стоков по отдельным сооружениям станции очистки и принимаются согласно источнику [3, табл. 13.5] и [2].
3.3.2. Решетки
Расчет решеток ведется в соответствии с данными [1,
пп. 6.16–6.25] по методике, приведенной в [3, гл. 9], [5], [2, с. 227].
Для задержания крупных и волокнистых материалов используются решетки типа: МГ (горизонтальные) и РМУ (вертикальные) с механической очисткой и со стержнями толщиной
6 и 8 мм, прозорами от 16 мм и более; с канатным тяговым элементом граблины с прозорами 6 мм; РД (решетки-дробилки) и
КРД (круглые решетки-дробилки).
Чаще всего для устройства решеток применяются стержни
прямоугольной формы и реже круглой формы. Толщина стержней, как правило, S = 6–10 мм, а ширина прозоров между стержнями b = 16 мм.
Размер решеток определяется из условия обеспечения в прозорах решеток оптимальной скорости Vр = 0,8–1,0 м/с, при максимальном расходе сточных вод, а для решеток-дробилок – 1,2 м/с.
Площадь живого сечения одной решетки , м2, при скорости движения в прозорах стержней Vр, м/с, и количестве рабочих решеток n составит:
 = qw / Vр· n .
(21)
При ширине прозоров b = 0,016 м и глубине воды перед
решеткой h, м, число прозоров m, шт., будет равно:
29
m = (k · ) / (b · h),
(22)
где k – коэффициент, учитывающий стеснение потока граблями
и загрязнениями, равный 1,03–1,05.
Ширина камеры решетки B р, м, при толщине стержней S = 6–10 мм составит:
Bр = b · m + S (m – 1).
(23)
Потери напора в решетке hр, м равны:
hр = [ (S / b)4/3 sin Vр·kз] / (2 · 9,81),
(24)
где  – угол наклона решетки к горизонту; kз – коэффициент,
учитывающий засорение решетки, равный 3;  – коэффициент,
учитывающий форму стержней решетки, равный: 2,42 (для прямоугольных), 1,83 (для полукруглых) и 1,79 (для круглых).
Количество резервных решеток принимается в зависимости от количества рабочих решеток: при числе рабочих решеток
до 3-х резервных – 1, а при рабочих более 3-х резервных – 2.
Количество отбросов при их влажности Pотб = 80 %, зольности 7–8 %, плотности γ равной 750 кг/м3 [1]; удельном количестве отбросов, задерживаемых на решетках, при ширине прозоров b = 16–20 мм равном 8 л/год на 1 человека; при приведенвв
ном числе жителей N прив
, чел., будет равно:
вв
Wотб = (8 · N прив
) / (1000 · 365) м3,
(25)
где Wотб – объем отбросов за сутки.
Вес отбросов G, кг/сут, определяют:
G = 0,750 · Wотб.
(26)
Для измельчения отбросов в здании решеток устанавливаются дробилки молоткового типа Д-3 производительностью
30
0,3–0,6 т/ч, Д-3а – 0,3–0,6 т/ч, Д-2 – 2 т/ч с мощностью электродвигателя, кВт, соответственно 20, 20 и 100. Основные данные решеток приведены в прил. 3 и в источниках [3, табл. 9.1],
[6, с. 90], [15, прил. 4].
Решетки устанавливаются в отапливаемом здании, уровень пола которого расположен над уровнем воды в решетке
выше на 0,5 м.
Размеры здания решеток ориентировочно можно принять:
6×12×5,7 м; 6×18×5,4 м; 9×36×7,8 м; 9×30×7,8 м соответственно при
производительности очистной станции Q, м3/сут, от 1400 до 17000; от
17000 до 32000; от 140000 до 280000; от 100000 до 140000.
Дробленые отбросы возвращаются в поток воды перед решеткой или транспортируются в метантенки для сбраживания.
3.3.3. Песколовки
При расходе сточных вод более 100 м3/сут для выделения
из сточных вод тяжелых минеральных примесей непосредственно после решеток устанавливают песколовки: горизонтальные с прямолинейным движением воды (при расходе
10000 м3/сут), аэрируемые (при расходе более 20000 м3/сут), с круговым движением воды (при расходе от 1400 до 64000 м 3/сут),
тангенциальные (при расходе до 75000 м3/сут).
Порядок расчета и данные для расчета песколовок приводятся в [3, с. 172–175], [6, табл. 11,3; 11,4], [15, прил. 5].
Количество песка, задерживаемого на очистных станциях,
3
Wп, м /сут, при норме 0,02 л/чел.-сут (для горизонтальных и тангенциальных), 0,03 л/чел.-сут (для аэрируемых) принимается равным:
вв
Wп = N прив
· 0,02 / 1000 .
(27)
Объем пескового приямка песколовки Wпр, м3, следует
принимать в зависимости от количества суток, t, между двумя
чистками (равно 2 сут)
31
Wпр = Wп · 2.
(28)
Влажность задерживаемого песка составляет 60 %, а объемный вес 1,5 т/м3 согласно [1].
Откачка осадка из песковых бункеров производится гидроэлеваторами или эрлифтами. Обычно выгрузка (из опыта
эксплуатации) производится 1 раз в смену (через 7–8 часов).
Количество песколовок принимается не менее двух.
3.3.4. Песковые площадки и бункера
Песковые площадки, бункера, накопители, песковые
площадки или гидроциклоны применяются для обезвоживания песка.
На станциях производительностью до 75000 м 3/сут для
обезвоживания песка рекомендуется применять песковые
бункера с выгрузкой песка в автотранспорт. Они рассчитываются на 1,5–9 – суточное хранение песка и применяются в сочетании с гидроциклонами.
Песковые площадки проектируют согласно [1, пп. 6.33],
[5] исходя из годового количества песка Wг, м3 и годовой нагрузки на песковые площадки qн, м3/м2, в год равной 3:
Fп.п = Wг / qн = 365 · Wп· 1,25 / qн ,
(29)
где Fп.п – площадь песковых площадок, м2.
Количество песковых площадок принимается не менее
двух. Размещение песковых площадок в плане показано на
рис. 3.
Вода с площадок и накопителей удаляется через камеры
с водосливами и перекачивается в канал перед песколовками
или направляется в резервуар местной насосной станции с последующей перекачкой их на очистные сооружения. Песок
используется в строительстве.
32
Рис. 3. Песковые площадки
33
3.3.5. Измерительные устройства
Для контроля за работой очистной станции возникает необходимость в измерении расхода сточных вод. Для этой цели
используют: лотки Вентури (применяются при производительности от 25 до 10000 м3/ч ), лотки Паршаля (применяются при
производительности от 2700 до 280000 м3/сут). Для измерения
малых количеств воды используются: водосливы с порогом различного профиля (треугольного, прямоугольного и т. д.).
Основные параметры измерительных устройств приведены в источниках [2], [3, с. 325], [5].
3.3.6. Преаэраторы
Преаэраторы применяются в тех случаях, когда требуется
повысить эффективность работы первичных отстойников и избежать повышенного прироста избыточного активного ила.
Преаэраторы следует проектировать при исходной концентрации взвешенных веществ, поступающих на отстаивание более
300 мг/л. Преаэраторы проектируются как отдельно стоящими
от первичных отстойников, так и могут совмещаться (встраиваться) с ними. Эффективность задержания загрязнений в отстойниках с преаэраторами увеличивается на 10–15 % – как по
взвешенным веществам, так и по БПК.
При преарации с добавлением избыточной биомассы
(ила или биопленки) эффект осветления по взвесям повышается на 20–25 %, БПКп снижается на 20–25 % от исходной величины, т. е. для сточной воды, поступающей на аэротенки,
количество взвеси составит:
Cen· 0,65, мг/л,
а БПК20:
(30)
Len· 0,85, мг/л.
34
Количество ила, подаваемого на преаэрацию, следует принимать 50–100 % от избыточного, биопленки (после биофильтров) – 100 %.
Количество воздуха Qвоз, м3/ч, необходимое для аэрации,
принимается исходя из удельного расхода его, согласно [1], 5 м3
на 1 м3 сточных вод:
Qвоз = 5 qw .
(31)
Расчет преаэраторов ведут согласно [1, пп. 6.113–6.116]
исходя из времени аэрации 10–20 мин (0,33 ч).
Wпр = qw· t ,
(32)
где t – время аэрации, ч.
Длина преаэратора L , м будет равна:
L = Wпр / (B·H·nc·nk),
(33)
где B – ширина коридора преаэратора; H – глубина преаэратора, равная глубине проточной части отстойника; nc – количество
секций (принимается не менее двух); nk– количество коридоров
в секции.
Расчет преаэратора, совмещенного конструктивно с радиальным отстойником, приведен в [11], [13, с. 21].
3.3.7. Отстойники первичные
Первичные отстойники располагаются в технологической
схеме непосредственно за песколовками после измерительного лотка и предназначаются для гравитационного выделения взвешенных
веществ из сточной воды, что при достигаемом эффекте осветления
40–60 % приводит также к снижению величины БПК в осветленной
сточной воде на 20–40 % исходного значения.
35
Во избежание повышенного прироста избыточного активного
ила в аэротенках и биопленки в биофильтрах остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100–150 мг/л.
Тип отстойника выбирают в зависимости от производительности станции очистки сточных вод: до 10000 м3/сут – вертикальные или двухъярусные, свыше 15000 м3/сут – горизонтальные, более 20000 м3/сут – радиальные или с вращающимися
распределительными устройствами (при концентрации взвеси не
более 500 мг/л), до 30000 м3/сут – осветлители-перегниватели.
Количество первичных отстойников следует принимать не
менее двух. Все отстойники являются рабочими.
Отстойники рассчитываются согласно указанием [1, пп.
6.57–6.77], [2], [5] на максимальный приток сточных вод qw, м3/ч.
Требуемая эффективность снижения концентрации взвесей при первичном осветлении воды в отстойнике Этр, %, определяется по формуле
Этр = (Cen– Ct)100 / Cen ,
(34)
где Ct – концентрация взвеси после первичного отстаивания,
мг/л, принимаемая 100–150 мг/л; Cen – исходная концентрация взвеси, мг/л.
Гидравлическая крупность взвешенных веществ u0, мм/с,
определяют согласно [1] в зависимости от принятых значений: глубины проточной части принятой конструкции отстойника Hset, м,
по [1 табл. 31], глубины при отстаивании в покое hset = 0,5 м [1],
показателя степени n2, зависящего от способности взвесей к агломерации и принятого согласно [1].
u0 = 1000 · Hset / tset (Hset/hset)n2 .
(35)
Продолжительность осветления воды в отстойнике в зависимости от выбранного типа отстойников и коэффициента Kset
использования его объема согласно [1] будет равна:
36
t = 1000 ·Hset C / Kset u0 .
(36)
Расчетный объем первичных отстойников Wрас, м3, определяется по формуле
Wрас = qw· t / 3600 .
(37)
Исходя из выбранного типа отстойников и их возможной
компоновки в схеме очистной станции принимается число проектируемых отстойников n, шт., и их размеры:
а) горизонтальных отстойников:
задаваясь числом отстойников n , шт., шириной отстойника Bset, м, (принимается 6 или 9 м) определяют длину Lset, м,
Lset = Wрас / (n Bset Hset);
(38)
б) радиальных и радиальных с вращающимся сборнораспределительным устройством:
– площадь отстойников, м2,
Fотс = Wрас / Hset ;
(39)
– диаметр отстойника при принятом их количестве n, шт.,
будет равен:
Dset  4 Fотс π n ,
(40)
в) вертикальных:
глубина проточной части отстойника Hset, м, исходя из скорости Vset = 0,5–0,7 мм/с [1], времени отстаивания tset = 1,5–2 ч
будет равна:
Hset = 3,6 Vset  tset .
(41)
Площадь отстойника Fотс, м2, будет равна:
37
Fотс = Wрас / (Hset· n).
(42)
Диаметр отстойника Dset, м,
D set  4  ( Fотс  f цт ) π ,
(43)
где fцт – площадь сечения центральной трубы отстойника, м 2,
fцт = qw/(Vцт · n) ,
(44)
где Vцт – скорость воды в центральной трубе, принимается не
более 30 мм/с [1].
Диаметр центральной трубы dцт , м, равен:
d цт  4  f цт π .
(45)
Объем задерживаемого в отстойниках осадка Qmud, м3/ч,
независимо от их принятого типа определяется по формуле
Qmud  [q w  (C en  C ex0 )] : [(100  Pmud )  γ mud  10 4 ] ,
(46)
где C ex0 – остаточная концентрация взвесей после первичного
отстаивания, мг/л.
C ex0  C en (1  Э) ,
(47)
где Э – эффективность работы отстойника в долях единицы
в зависимости от типа принятого отстойника (0,4; 0,5 и т. д.);
Pmud – влажность осадка, % (95 % – при удалении осадка
самотеком; 93,5 % – при удалении насосами; 94,5 % – в
схеме с преаэрацией); γ mud – плотность осадка, 1 т/м 3.
38
3.3.8. Расчет радиального отстойника, конструктивно
совмещенного с преаэратором
Расчет отстойника, конструктивно совмещенного с преаэратором, осуществляют в следующей последовательности.
Определив прикидочным расчетом размеры отстойника
и преаэратора согласно п. 3.3.8, рассчитываем радиус отстойника с преаэратором, м, по формуле
R  Wпр /( π  n  H set )  q maх /(3,6  K set  u 0 ) ,
(48)
где n – количество отстойников; u0 – гидравлическая крупность, мм/с [1]; Kset – коэффициент использования объема [1].
Радиус преаэраторов, м,
r
Wпр
π  n  H set
.
(49)
Длина собственно отстойника по радиусу равна разности
величин R – r, м. Скорость движения воды, мм/с, в среднем течении будет равна:
V= qmax 3,6 ,
(50)
где qmax – расчетный расход стоков на отстойник, м3/ч.
Далее определяют длину отстойника по радиусу, м,
Lset = V Hset / Kset u0 .
(51)
Полный радиус отстойника с преаэратором, м, равен:
R = r + Lset .
(52)
39
Суммарно количество W осадка определяют так:
W = Wи + Qmud ,
(53)
где Wи – объем задержанного избыточного ила за сутки, м3/сут.
Средняя влажность выгружаемого осадка, %, составит:
Pср  100 
Wи (100  P2 )  Qmud (100  P )
.
W
(54)
Эта величина необходима для расчета коммуникаций и сооружений по обработке осадка.
3.4. Расчет сооружений биологической очистки
сточных вод
Биологическая очистка сточных вод может быть проведена в искусственно созданных условиях (биофильтры, аэротенки) или в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды).
При проектировании биофильтров число их должно быть
не менее двух и не более восьми, для аэротенков число секций –
не менее двух.
3.4.1. Капельные биофильтры
Капельные биофильтры принимают для полной биологической очистки с доведением БПК20 до 15 мг/л на станциях производительностью до 1000 м3/сут и могут быть рассчитаны по гидравлической нагрузке qbf = 1–3 м3/(м2 сут) согласно 1, пп. 6.128–
6.131 по методике, приведенной в 2, § 11.5 или [5, с. 140].
Схема работы биофильтра с рециркуляцией принимается
при Len  220 мг/л, а при Len  220 мг/л – без рециркуляции. Необходимость рециркуляции устанавливается расчетом. Расчет
40
ведут в такой последовательности: в зависимости от среднео
см
зимней температуры сточных вод t ср.
зимн = T w , С, принятой
высоты слоя загрузочного материала Hbf, м, определяем коэффициент kbf = Len / Lex по 1, табл. 37  и находим ближайшее
табличное значение kbf и нагрузки qbf; требуемая площадь биофильтров Fbf, м2, определяется по формуле
Fbf = Q / qbf, ,
(55)
где Q – среднесуточный расход сточных вод, м3/сут.
Далее принимается количество биофильтров и их размеры
согласно 6.
Количество избыточной биопленки Gи.б, т/сут, влажностью 96 % определяется в зависимости от ее количества по сухому веществу равное 8 г/(чел. сут.)
БПК 20
Gи.б  28  N прив
/ 10 6 .
(56)
Cуточный расход избыточной биопленки Wи.б , м3/сут, по
объему составит:
W и.б= Gи.б100 / (100 – 96).
(57)
3.4.2. Аэрофильтры (высоконагружаемые биофильтры)
Расчет аэрофильтров ведут согласно 1, пп. 6.132–6.136,
[6, п. 26.3]. Концентрация Len при подаче на аэрофильтры не
должна превышать 300 мг/л, иначе необходимо устраивать рециркуляцию очищаемых стоков.
При расчете аэрофильтров в зависимости от Tw, оС и вычисленного значения kbf определяют высоту аэрофильтра Haf,
нагрузку qaf, удельный расход воздуха qв и площадь Faf.
При очистке без рециркуляции Faf , м2, равна:
41
Faf = Q / qaf.
(58)
При расчете с рециркуляцией в зависимости от коэффициента рециркуляции kr [1, п. 6.132]. Площадь Faf, м2, определяется по формуле
Faf = Q (kr + 1)/ qaf.
(59)
Объем фильтрующей загрузки V, м3, будет равен:
V = Faf  Haf.
(60)
Расчет воздуха для вентиляции биофильтров Qв, м3/сут,
будет равен:
Qв = qв  Q .
(61)
Количество избыточной биопленки для аэрофильтров по сухому веществу влажностью 96 % надлежит принимать 28 г/(чел.сут).
Расчетные и конструктивные параметры аэрофильтров
надлежит принимать согласно [1], [3, с. 241] или [6].
3.4.3. Аэротенки
Тип аэротенка выбирают исходя из следующих условий:
1) одноступенчатые аэротенки без регенерации применяют
при БПК20 поступающих стоков 150 мг/л и менее, с регенерацией – более 150 мг/л БПК20 сточных вод после очистки составляет
15–50 мг/л в зависимости от необходимой степени очистки их;
2) аэротенки-отстойники рекомендуется принимать на
станциях производительностью до 50 000 м3/сут, при БПК20 исходной жидкости до 500 мг/л. Конечная БПК20 очищенных стоков составляет 15 мг/л.;
3) аэротенки-смесители используются с начальной концентрацией по БПК20 очищенной сточной жидкости 20–25 мг/л;
42
4) аэротенки с двукратным впуском сточных вод используют при исходной БПК20 250–300 мг/л и конечной концентрации взвешенных веществ до 20–25 мг/л.
Расчет аэротенков производят в соответствии с указаниями
СНиП I, пп. 6.140–6.159, 2, § III, с. 353 4, с. 46 6, с. 227–258
по среднечасовому поступлению воды за период аэрации tat в часы
максимального притока по табл. 5.
qw  (
q1  q 2  ...q n
).
t nt
(62)
Рассмотрим наиболее часто применяемые аэротенки.
3.4.3.1. Расчет аэротенков с регенерацией активного ила
Ход расчетов таков. Определяют продолжительность окисления органических веществ t0 в ч по формуле
t0 = (Len – Lex) / [Ridr (1 – S) ρ] ,
(63)
где Ri – степень рециркуляции активного ила, равная
Ri  d i /[
1000
 di ] ,
I1
(64)
di – доза ила в аэротенке, г/л, принимается в зависимости от
БПК20 исходной жидкости Len = 100–150; di – доза ила в аэротенке, г/л, принимается в зависимости от БПК20 исходной
жидкости Len (при Len  100 мг/л di = 1,2 г/л; при Len =100–
150 мг/л; di =1,5 г/л; при L en = 150–200 мг/л, di =1,8 г/л при Len 
200 мг/л di = =1,8–3 г/л); Ii – иловой индекс, см3/г, принимается
в зависимости от суточной нагрузки qi (табл. 8), равной:
qi = 24 ( Len – Lex) / di(1 – S) tat, мг/(гсут) .
43
Таблица 8
Определение илового индекса
qi
100
200
300
400
500
600
Ii
130
100
70
80
95
130
Доза ила в регистраторе dr, г/л, определяется по формуле
d r  di (
1
 1) ,
2 Ri
(65)
 – скорость окисления, мг БПК20 на 1 г беззольного вещества
ила в 1 ч, определяется по формуле
  max
Lex  C0
1
,
Lex  C0  K1  C0  K 0 1   di
(66)
где Со – концентрация растворенного кислорода, мг/л, равная 2 мг/л;
Kl – константа, равная 33 мг БПК20/л [1, табл. 40]; K0 – константа,
равная 0,625 мг О2/л [1, табл. 40];  – коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, л/г, принимаемый 0,07
[1, табл. 40]; S – зольность ила, равная 0,3.
Далее рассчитывают время обработки воды в аэротенке tat, ч,
и время регенерации tr по формулам:
t at 
2,5
di
log
Len
,
Lex
tr = to – tat.
(67)
(68)
Продолжительность аэрации не должна приниматься менее двух часов [I].
Объем аэротенка определяют по формуле в м3
46
44
Wat = tat (1 + Ri) qw,
(69)
где qw – расчетный расход сточных вод, м3/ч.
Объем регенераторов Wr, м3, будет равен:
Wr = tr Ri qw.
(70)
Если среднегодовая температура стоков отличается от 15 оС,
то величины tat и tr включают в расчеты с поправкой
15
t ср. год
, т. е. t at
15
t ср. год
и tr
15
t ср. год
.
Общий объем аэротенков определяют по формуле
Wобщий = Wat + Wr.
(71)
Далее определяем объем регенератора в % от общего объема
аэротенков Wr / Wобщ . Конструкция секций аэротенка назначается в зависимости от соотношения Wr / Wобщ: при 50 % целесообразно назначить двухкоридорные аэротенки, при 33 или 66 % – трехкоридорные, при 25, 50 или 75 % регенерации – четырехкоридорные.
Затем, назначив глубину аэротенка H равной 3,2 м, 4,4 м
или 5 м, ширину коридора В – 4,5 м, 6 или 9 м, число отделений
в секции n, определяем длину аэротенка L в м
L = Wобщ / B H n m.
(72)
Далее определяем удельный расход воздуха qair, м3/м3 по
формуле
qair = [qo (Len – Lex)] : [K1 K2 Kт K3 ( Ca – Cо)];
(73)
45
где qo – удельный расход кислорода, принимается равным
при полной очистке 1,1 мг/л на 1 мг БПК20, при неполной 0,9;
K1 – коэффициент, учитывающий тип аэратора, принимается
по СНиП [1, табл. 42] в зависимости от faz /f at = 1,5 B; K2 – коэффициент, учитывающий глубину погружения аэраторов и принимаемый по [I, табл. 43] при глубине, равной ha = H – 0,2;
Kт – коэффициент, учитывающий температуру воды Tw в летний период; K3 – коэффициент качества воды, равный 0,85;
Ca – растворимость кислорода в воде, мг/л, равная:
С a  (1 
ha
)C t ,
20,6
(74)
Сt – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и давления (в проекте можно принять при 20 оС Сt = 9,17;
при 15 оС Сt=10,15 мг/л); Со – средняя концентрация кислорода
в аэротенке, равная 2 мг/л.
Общий расчетный расход воздуха с учетом его расхода на
собственные нужды станции составит, м3/ч,
Qвоздух = 1,1 qair qw.
(75)
Необходимый напор воздуходувок, м, определится:
Hвозд = ha + hф +hл + hм + hз = hа + 0,7 + 0,5 + 0,1.
(76)
Напор, развиваемый воздуходувкой, Мпа,
P = 0,1 + Hвозд·0,01
(77)
Согласно Qвозд и P принимаем воздуходувки (рабочие и резервные) по [6, табл. 28.1, табл. 28.2, табл. 28.3], [прил. 9].
Прирост активного ила Рi, мг/л, в аэротенках надлежит
определять по формуле
46
Рi = 0,8 Ccdp + Kg Len,
(78)
где Cex = Ccdp – концентрация взвешенных веществ в сточной
воде, поступающей на аэротенк, мг/л; Kg – коэффициент прироста, равный 0,3.
Количество циркулирующего ила можно принять 30–70 %
к расчетному объему очищаемых сточных вод в аэротенках.
Растворимость кислорода воздуха в воде Сt при расчете
аэротенков, зависящая от температуры и давления, может быть
принята по табл. 9.
Таблица 9
Растворимость кислорода воздуха в воде
Температура
сточных вод,
о
С
Растворимость кислорода в 1 л
воды Ст при
давлении
0,1 МПа, мг/л
12
14
16
18
20
22
26
28
10,75
10,26
9,82
9,4
8,67
8,33
8,27
9,72
Если число рабочих воздуходувок не превышает трех, то
принимается одна резервная воздуходувка; если более – две резервные. Число рабочих воздуходувок при производительности
станции более 5000 м3/ч принимается не менее двух, при меньшей – допускается устанавливать одну рабочую воздуходувку.
При определении удельного расхода воздуха коэффициент К 1 следует в первом приближении соотношения площади аэрируемой зоны и площади аэротенка принимать
равной f/F = f/B, где В – ширина коридора аэротенка, м; f – ширина полосы аэрации (зазор между фильтросным каналом и стеной аэротенка 0,3 м + зазор между фильтросами 0,3 м + два ряда фильтросов 2×0,3 м = 1,2 м).
Основные параметры типовых аэротенков-вытеснителей
приведены в [5], [6, с. 232].
47
3.4.3.2. Программа для вычисления рабочих параметров
аэротенков с регенерацией активного ила
О программе
Программа Аэро-I позволяет рассчитывать рабочие параметры одноступенчатых аэротенков с регенерацией активного ила.
Данный тип аэротенка применяется для очистки сточных вод
в случае, если БПК20 поступающих стоков более 150 мг/л. После
очистки сточных вод на данном аэротенке БПКп может составлять
15–80 мг/л в зависимости от необходимой степени очистки.
Расчет аэротенков производят в соответствии с указаниями [1, пп. 6.140–6.159] по среднечасовому поступлению
воды gw, м3/сут, за период аэрации tat в часы максимального
притока (таблица притока сточных вод на главную насосную
станцию)
q w  (q1  q 2      q n ) / t a .
(79)
Работа с программой
Для поэтапного выполнения программы или перемещения
в ее конец с целью просмотра используйте кнопку с изображенной перед ней стрелкой  либо кнопки ОК, Далее.
Чтобы вернуться в начало программы, воспользуйтесь кнопкой <Назад.
В случае, если Вы хотите завершить работу с программой,
нажмите кнопку Выход.
Для ввода значений используйте ячейки со светлым фоном, окруженные черной рамкой. Чтобы ввести значение, щелкните указателем компьютерной мыши на данную ячейку и наберите необходимое численное значение.
Расчет выполняется поэтапно и состоит из нескольких
формул. Каждый этап расчета соответствует вычислению оп48
ределенной формулы и обозначается цифрами 1, 2, 3. Каждый
этап расчета разбит на шаги, в результате выполнения которых вычисляются значения величин, входящих в формулу.
После выполнения очередного шага расчетов, рамка, окружающая слово «Шаг», а также буквенное обозначение вычисляемой формулы для данного шага меняет свой цвет с черного на красный, что говорит о завершении расчета для этого
шага. Все буквенные обозначения величин, входящих в формулу, которые уже были рассчитаны, выделяются красным
цветом. Этим же цветом выделяются вычисленные значения
для данных буквенных обозначений.
При завершении очередного этапа вычислений индекс,
стоящий напротив вычисленной формулы, принимает тот же
красный цвет.
3.4.4. Расчет вторичных отстойников
Расчет отстойников ведут по нагрузке на поверхность qssb
(после биофильтров) и qssa (после всех типов аэротенков) в соответствии с требованиями [1 пп. 6.160–6.165] по формулам, м3/(м2·ч):
qssb = 3,6 Kset  U0 ,
q sst 
0 ,8
(4,5  K ss  H set
)
(0,1  J i  d i ) 0,50,1dt
(80)
,
(81)
где Kset и Hset принимаются согласно СНиП [1, п. 6.61]; Uo – гидравлическая крупность, мм/с (Uo = 1,4); Kss – коэффициент, принимаемый для радиальных отстойников – 0,4, вертикальных – 0,35, горизонтальных – 0,45; d t следует принимать не менее 10 мг/л;
d i – не более 15 г/л.
Конструктивные параметры отстойников надлежит принимать согласно [1, пп. 6.61–6.63], (прил. 10 и 11).
Необходимая поверхность отстойников, м2,
49
F = qmax /qssa ;
(82)
F = qmax /qssb ,
(83)
где qmax – максимально часовой расход сточных вод при отсутствии рециркуляции, м3/ч.
При введении рециркуляции расчет, м3/ч, ведут на расход,
равный:
q = qmax + (Qсут / 24) n ,
(84)
где n – кратность рециркуляции; Qсут – суточный приток сточных вод, м3/сут.
Объем отстойников Wотст вычисляют при отстаивании
в течение времени t = 1,5 ч по формуле в м 3
Wотст=qmax· t.
(85)
Высота зоны отстаивания Hset будет равна, м,
Hset=Wотст /F .
(86)
Количество избыточного активного ила (после аэротенков)
Wи и биопленки (после биофильтров) Wизб определяют, м3/сут, следующим образом:
Wи=Pi  Qсут100 / [106 (100 – 99,5)] ;
(87)
БПК
Wизб = ( N прив
· 28 · 100)/[106 (100 – 96)] .
(88)
Время хранения осадка два часа (для аэротенков) и двое
суток (для биофильтров).
Суммарный объем циркулирующего и избыточного ила за
два часа составит, м3,
50
W=2 (Qц.и + Wи /24).
(89)
Высота иловой части отстойников при их диаметре, равном D, м, будет равна:
hи=Wи / [m π (D2:4)],
(90)
где m – число отстойников.
Параметры отстойников приведены в [15, прил. 10, 11, 26].
3.5. Сооружения доочистки сточных вод
Биологическая очистка сточных вод позволяет снизить
концентрацию загрязнений по взвесям и БПК п лишь до 15 мг/л
и не может обеспечить достаточную, по требованиям настоящего времени, глубину удаления соединений азота, и очистка
дополняется фильтрованием, прудами доочистки или физикохимическими методами доочистки. Введение узла доочистки
позволяет удалить из биологически очищенных сточных вод
остаточные загрязнения до предельно допустимых концентраций
органических соединений: 3–5 мг/л по БПКп, соединений азота
0,5–2 мг/л по  4   10 мг/л по 3   , 3–5 мг/л по взвешенным веществам.
Установки доочистки на 10000; 17000 и 25000 м3/сут сточных вод применяются в системах водоотведения и представляют собой блоки фильтров и производственно-вспомогательных
помещений размерами в плане соответственно подземной части
24×24; 36×22,5 и 24×36 м и надземной соответственно 12×9,
12×18 и 12×18 м.
Для доочистки применяются фильтры и биореакторы с различным загрузочным материалом.
Расчет сооружений для глубокой очистки сточных вод проводится согласно [1] или согласно [2, гл. 15], [3, с. 252], [2; 6; 13].
51
Здание барабанных сеток совмещается со зданием насосных установок (подача на сетки, промывка сеток и фильтров,
при необходимости – подача на фильтры).
Данные по узлу доочистки приведены в [15, прил., 15, 16].
3.6. Обеззараживание сточных вод
Способ обеззараживания выбирают согласно [1, пп. 6.221–
6.226] и местным условиям. Производительность установки для
хлорирования сточных вод рассчитывают на принятую дозу
хлора с коэффициентом 1,5 [1, п. 6.223].
Максимально часовой расход хлора, кг/ч,
Pч=1,5 qmax d/1000.
(91)
Для дозирования хлора и приготовления хлорной воды
предусматривают вакуумные или эжекторные хлораторы
ЛОНИИ-100 с ротаметром РС-5. Для обеспечения максимального расхода хлора используют баллоны или бочки соответственно со съемом хлора 0,5 кг/ч и 3 кг/ч с одного
квадратного метра их поверхности. Бочки принимаются объемом 500 л весом 428 кг, вес жидкого хлора – 640 кг, давление – 15 кгс/см 2, длина – 1800 мм, диаметр – 640 мм, боковая
поверхность – 4,2 м2 (F = 3,14×0,64×1,8+3,14×0,642/4 = 4,2 м2). Для
весового контроля расхода хлора устанавливаются весы марки
РП-2Ц13М с пределом взвешивания 100–2000 кг. В складе хранится 30-дневный запас хлора. Общее количество бочек, шт.,
будет равно в зависимости от суточного расхода хлора Р сут
по формуле в шт.:
n = Рсут 30/640.
(92)
Бочки располагают в два ряда по 5 и 4 в ряду. Расстояние
между бочками и стенами – 0,8 м.
52
Размеры хлораторной и тип хлоратора выбирают в соответствии с указаниями [2, с. 516], (прил. 12), [13], (прил. 14).
3.6.1. Смесители
При расходе сточных вод до 400 л/с применяют ершовые
смесители, а свыше 400 л/с – смесители типа лотка Паршаля с механическим перемешиванием согласно [6, c. 153], [3, табл. 11, 12].
Размеры подводящих лотков к смесителю рассчитывают согласно [8] на максимальный расход q max ( подбираются
Вл , Н л, iл, и Vл ).
3.6.2. Контактные резервуары
Контактные резервуары предназначены для обеспечения расчетной продолжительности контакта очищенных сточных вод
с хлором или гипохлоритом натрия. Контактные резервуары проектируют в виде отстойников без скребков не менее двух, на время
пребывания сточных вод 30 минут. При этом учитывается и время
протока сточных вод в выпуске. Размеры типовых контактных резервуаров приведены в [2], [3, табл. 11.3], (прил. 13).
В качестве контактных резервуаров следует проектировать первичные отстойники. Во время удаления осадка влажностью 98 % допускается барботаж воды сжатым воздухом при
интенсивности 0,5 м3/(м2ч). Количество осадка, л, выпадающего
в кон-тактных резервуарах, следует принимать на 1 м3 сточной
воды при влажности 98 % следующим:
после механической очистки……………………………...
после неполной биологической очистки в аэротенках….
после полной биологической очистки на биофильтрах…
после полной биологической очистки в аэротенках…….
1,5
0,5
0,5
0,25
Осадок удаляется периодически после слива отстоенной
воды (один раз в 5–7 сут) перекачкой его в начало очистных со53
оружений. Емкость (общая) контактных резервуаров рассчитывается по максимальному часовому притоку сточных вод, м3,
согласно [1, пп. 6.288–6.231]
Wк.р= 0,5 qw.
Контактные резервуары бывают горизонтальные, вертикальные или укрупненные квадратные с ячеистым дном.
3.6.3. Выпуски сточных вод
Выпуски проектируются согласно [1, пп. 4.42–4.43] на расход, равный 1,4 qmax, л/с. Причем наименьшая скорость в подводящей части выпуска должна быть не менее 0,7 м/с.
Общие потери на выпуске равны сумме потерь по длине
h = i  l и потерь на местные сопротивления, равные 0,5 м.
Расчет ведут согласно [8].
Потери на выход в водоем могут быть определены по формуле
hвых 
(V1  V2 ) 2
,
2  9,81
(94)
где V1 – скорость сточной жидкости в трубе; V2 – скорость в водоеме, принимается равной нулю, т. к. скорость водоема создается не потоком сточной жидкости, а присуща самому водоему.
Местные сопротивления, м, вычисляют по формуле
V2
hм     
,
2  9,81
(95)
где V – расчетная скорость движения воды, м/с;  – коэффициент местного сопротивления (принимается по гидравлическим
справочникам);  – поправка к местным сопротивлениям.
54
Отметка воды в береговом колодце должна быть выше
максимального горизонта воды в водоеме 1 % обеспеченности
на величину суммы потерь в выпуске.
3.7. Сооружения по обработке осадка сточных вод
В процессе очистки сточных вод на решетках задерживаются: отбросы с решеток влажностью 80 %, сырой осадок первичных отстойников влажностью 94–96 %, активный ил из вторичных отстойников влажностью 99,2–99,5 %.
Высокие концентрации органических веществ в сыром
осадке и активном иле вызывают способность их быстро загнивать, а высокая бактериальная загрязненность и наличие яиц
гельминтов вызывают опасность возникновения инфекций.
В связи с этим осадок подвергают: обеззараживанию (нагреванием, дегельминтизацией, компостированием, анаэробным
сбраживанием, аэробной стабилизацией сырого осадка и активного ила), обезвоживанию (сушкой его на иловых площадках,
термической сушкой, механическим обезвоживанием на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах, сжиганием).
Сброженный осадок в зависимости от типа сооружения, в котором он обрабатывается, имеет влажность 90–97 %.
Сооружения по обработке осадка сточных вод рассчитывают согласно [1, пп. 6.338–7.16], [2, гл. 14], [3, гл. 12], [5].
3.7.1. Илоуплотнители
При влажности избыточного активного ила 99,2–99,6 %
и концентрации его 4–8 г/л, удаляемого из вторичных отстойников, необходимо снижать влажность избыточного активного ила путем уплотнения. Для этих целей используют различные
илоуплотнители: вертикальные и радиальные гравитационного типа; флотационные (работают по принципу напорной флотации).
Уплотнители рассчитывают согласно [1, п. 6.342], [2, гл. 13], [5].
55
Объем илоуплотнителей Wупл, м3, определяется исходя из
максимального часового притока избыточного активного ила
qmax, м3/ч, времени уплотнения, t, ч (принимается согласно [1] )
по формуле
Wупл=qmax tупл,
(96)
где qmax=Pmax Q/24dmud; Q – расчетный расход сточных вод, м3/сут;
dmud – концентрация уплотняемого ила, г/м3, согласно [1];
Pmax=K м P – максимальный прирост избыточного активного
ила, г/м3; Kм=1,15–1,2 – коэффициент месячной неравномерности.
P = 0,8Cen – 0,3Len,
(97)
где Cen – вынос взвешенных веществ с осветленной водой из
первичных отстойников, г/м3; Len – концентрация загрязнений
по БПК в воде, поступающей в аэротенки.
Число илоуплотнителей n принимается не менее 2.
Объем иловой части илоуплотнителя рассчитывают из 8-часового пребывания в нем ила:
Wил=qmax [(100 – W1)/(100 – W2)](tил/n),
(98)
где W1 и W2 – влажность соответственно поступающего и уплотняющего ила, %; tил= 8 ч – время пребывания ила в иловой
части; n – число илоуплотнений.
Максимальное количество жидкостей qж, м3/ч, отделяемое
в процессе уплотнения ила, будет равно:
qж = qmax (W1–W2)/(100–W2).
(99)
Концентрация активного ила в иловой воде, выделяемой
в илоуплотнителе, составляет 50–100 мг/л. Иловая вода после
илоуплотнителей рециркулируется самотеком обычно в аэротенки.
Типоразмеры уплотнителей представлены в [2, табл. 9.6–9.8],
(прил. 7 и 8).
56
3.7.2. Метантенки
Обычно в метантенки подается смесь сырого осадка из
первичных отстойников, избыточного уплотнения активного
ила из вторичных отстойников (ил из илоуплотнителей).
Допускается подача в метантенки отбросов с решеток после их дробления. В зависимости от температуры сбраживания
различают мезофильный режим (при температуре 33 ºС) и термофильный (при температуре 53 ºС). Для нагрева осадка при
мезофильном режиме требуется 25–40 кг острого пара и при
термофильном 50–70 кг на 1м3 осадка.
Для сбора, хранения и последующего использования газа
применяются газгольдеры.
Расчет метантенков ведут согласно [1, пп. 6.347–6.363], [2,
с. 436] в зависимости от объема смеси осадков Wtot, м3/сут,
средней влажности Рср, %, и дозы загрузки Dmt, %, принятой согласно [1, табл. 59] по формуле в м3:
Wmt=Wtot 100 /Dmt .
(100)
Влажность смеси осадков Рср, %, равна:
Pср=Wi Pi / Wtot ,
(101)
где ∑Wi Pi – сумма произведений объема осадка в м3/сут из отдельных сооружений и их влажности.
Если Рср не более 94 %, осадки целесообразно сбраживать
в термофильном режиме. Приняв количество метантенков и их
типоразмера согласно [3, с. 286], [6, табл. 36.5], уточняют:
Dmt=(Wtot 100)/Wmtт,
(102)
где Wmt т – табличная величина объема метантенков.
57
Далее определяется распад беззольного вещества осадка
Rr, %, по формуле
Rr=Rlim–Kr Dmt ,
(103)
где Kr – коэффициент, принимаемый [1, табл. 61], Rlim – средняя
величина возможного предела сбраживания, %, равная:
100  Pотб
100  Pmud
100  W2
 Wотст
)0,75  53  (W упл
)0,7  44
100
100
100
,
100  Pотб
100  Pmud
100  W2
(Wотб
 Wотст
)0,73  (W упл
)0,7
100
100
100
(Wотб
Rlim 
(104)
Rlim – принимается: для осадка из первичных отстойников Rlim = 53 %
и для избыточного активного ила 44 %.
Количество газа, полученное при сбраживании осадков,
Gгаз, м3/сут, определяют по формуле
G газ  [(W отб
100  Pотб
100  Pmud
100  W 2
 W отст
)0,73  W упл
0,7 ] Rlim
100
100
100
.
(105)
Объем газа Vгаз, м3/сут, при его объемном весе γо=1 кг/м3 равен:
Vгаз = Gгаз  γо.
(106)
3.7.3. Газгольдеры
Емкость газгольдеров Wгаз, м3, принимается равной притоку газа за время t = 2 – 4 часа, т. е.
Wгаз=Vгаз t / 24.
58
(107)
Типоразмеры газгольдеров принимаются согласно [3,
табл. 12.8], [6, табл. 36.6], (прил.18).
Количество тепла S0, ккал/сут, требуемое для нагрева
осадка до расчетной температуры tсб в зависимости от режима
сбраживания (33 С или 53 С), согласно [1, п. 3,68], принимается равным:
S 0  S (t сб  t 0 )Wtot
1 
,
η
(108)
где S0 – удельное количество тепла, потребное для подогрева
осадка, равное 1350 ккал/м3; град [1]; t0 – минимальная температура осадка в зимний период времени, равная температуре сточных вод в тот же период;  – потери тепла при его передаче,
составляющие 0,1 от общего количества тепла;  – КПД котельной, принимаемый равным 0,65.
При сжигании газа теплотворной способностью 5000 ккал/м3 [1]
количество тепла, выделяющегося при сжигании, S2, ккал, составит:
S2=Vгаз · 5000.
(109)
3.7.4. Иловые площадки
Иловые площадки для обезвоживания сырых или сброженных осадков рассчитывают в соответствии с [1, пп. 6.387–6.400].
Иловые площадки на естественном основании проектируют по
методике [2]. Ход расчета таков.
Площадь иловых площадок Fи.п, м2, с учетом валиков и
дорог составит:
Fи.п = (1,2…1,4)[(Wобщ · 365)/( · q0)] ,
(110)
где q0 – нагрузка в м3/м2; год [1, табл.64];  – климатический коэффициент [1,черт. 3]; Wобщ – количество осадка, м3/сут.
59
При напуске осадка слоем h = 0,25–0,3 м площадь залива Fзал будет равна Fзал = Wобщ /h, м 2. Принимая размеры
одной карты f = в · z м 2, рассчитываем число карт площадок, шт.:
n = Fпол /f,
(111)
где Fпол = Wобщ 365/µ q0, м2.
Полезная площадь проверяется на намораживание согласно [2, с. 297].
Количество сухого осадка Wсух в м3 влажностью Р2 = 75–80 %
при его исходной влажности Рср равно:
Wсух=Wобщ 365 (100 – Рср)/(100 – Р2).
(112)
Механическое обезвоживание осадка рассчитывают в соответствии [1, пп. 6.368–6.386].
3.7.5. Илоперегниватели
Илоперегниватели служат для обработки сырого осадка из
первичных отстойников. Количество сухого вещества осадка
Qсух в т/сут и количество беззольного вещества осадка Qбез в т/сут
рассчитывают соответственно по [2, формулы (4.100) и (4.102)].
Расход сырого осадка Vос в м3/сут определяют по [2, формуле (4.104)].
Объем илоперегнивателя рассчитывают, м3, по формуле
Vпер=Vос 100 /d,
(113)
где d – доза загрузки осадка, %, в зависимости от выбранного
режима сбраживания при температуре сбраживания Т ºС, принимается по [1, табл. 53].
60
3.7.6. Аэробная стабилизация осадков
На станциях аэрации производительностью до 50000 м3/сут
применяют аэробную стабилизацию избыточного активного
ила, а также смеси его с осадком первичных отстойников. В качестве стабилизаторов (минерализаторов) применяют двухкоридорные аэротенки-вытеснители ЦНИИЭП. Их рассчитывают
в соответствии с [1, пп. 7.190–7.194], [4, с. 145], [2, с. 436].
Количество сухого вещества активного ила Uсух, т/сут, и беззольного активного ила Uбез, т/сут, определяют по [2, формулы (14.2) и (14.4)], а расход избыточного активного ила Vил, м3/сут,
по [2, формуле (14.6)].
Возраст ила τ в сутках равен:
τ = tаэр · dаэр · 100 / Cen · 24 ,
(114)
где tаэр – время обработки стоков в аэротенке; dаэр – доза активного ила, равная 2–4 г/л; Cen – количество взвесей в сточной воде, поступающей в аэротенк, мг/л.
Время стабилизации неуплотненного активного ила tил,
сут, рассчитывают по формуле
tил = [(8…10) + 0,02 (20 – Ta)(τ + 5)]1,0820 – Tc ,
(115)
где Tа и Tc – соответственно температура сточной жидкости в
аэротенке и ила в стабилизаторе, ºС.
Объем стабилизатора, м3, равен:
Vст = Vилф · tил ,
(116)
где Vилф – расход ила по объему фактической влажности, м3/сут,
равный:
Vилф = Vил (100 – Wу.и)/(100 – Wн.и) ,
(117)
61
где Wу.и и Wн.и – соответственно влажность уплотненного и неуплотненного ила по [1].
Удельный расход воздуха D м3/м3 рабочей емкости сооружения в час принимают в соответствии с [1, п. 7.191].
Расход воздуха будет равен, м3/ч,
Qв=Qр· D,
где Qр – расход обрабатываемой воды в стабилизаторе, м3.
При обработке смеси осадка и активного ила объем стабилизатора рассчитывают по формуле, м3,
Vст= (Vос+Vил) tc,
(118)
где tc – время стабилизации смеси осадка и ила, сут.
tc=tил+ 2B;
(120)
B = Qбз / Qбз+ Uбз.
Возможные варианты схем аэробной стабилизации представлены в [3, рис.12.6].
Порядок расчета и пример расчета стабилизаторов приводятся в [5], [4, c. 288].
Типоразмеры минерализаторов даны в [2], [3].
______________________
Примечание. БПКполн= Len, мг/л, поступающей в аэротенк сточной
жидкости снижается в процессе отстаивания в первичных отстойниках усреднено на 20 %, т.е. Len= БПКполн(1–0,2), мг/л.
62
4. КОМПОНОВКА ГЕНПЛАНА ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ
К составлению генплана очистной станции приступают после
выполнения гидравлических и технологических расчетов отдельных сооружений, их элементов, сечений лотков и трубопроводов,
соединяющих сооружения между собой. Площадка очистных сооружений располагается вблизи канализуемого объекта с учетом
санитарно-защитной зоны, принимаемой согласно [1, табл. 1] и водоохранной береговой зоны реки (в проекте принять для средних и малых рек 100 м, для крупных рек – 200 м).
По отношению к канализуемому объекту площадка станции очистки должна размещаться вниз по течению реки, а также
вниз по направлению господствующих в летнее время ветров.
Выбор площадки и компоновка отдельных сооружений очистной станции производится согласно[1 пп. 1.17–
1.18 и пп. 7.11–7.22].
Генплан очистной станции составляется в масштабе 1:200,
1:1000 или 1:500 в зависимости от производительности станции
и состава очистных сооружений. Очистные сооружения размещаются в направлении уклона, обеспечивающего самотечное
движение воды по возможности без выемок и насыпей, и получению наименьшей длины лотков между сооружениями, однако с учетом возможности использования транспортных средств
и других механизмов. Размещая сооружения вдоль уклона, целесообразно по одной стороне проложить дорогу, обеспечивающую
подъезды к сооружениям, а другую сторону стремиться оставить
свободной для будущего расширения станции в случае увеличения производительности, а также строительства по очередям.
На генплан наносят расположение всех сооружений
очистной станции (основных и вспомогательных), подводящих и отводящих открытых лотков, трубопроводов, указывают трассы илопроводов, газопроводов, дренажей, водопроводов, канализации, дорог, электросетей, телефонной
связи, ограждений, освещения.
63
Территория станции должна быть ограждена, освещена,
благоустроена.
Вдоль низовой стороны основных очистных сооружений
по очистке воды целесообразно разместить сооружения по обработке осадков и вспомогательные сооружения, связанные с обработкой осадков, а также общеэксплуатационные службы станции:
административные, бытовые здания, лаборатории, мастерские,
гаражи, склады, проходную и т. п.
К каждому сооружению и зданию должен быть обеспечен
подъезд с шириной дороги 3,5 м (одностороннее движение) или
5,5 м (двухстороннее движение). Радиус поворота дорог принимают равным 8 м.
Сооружения следует располагать как можно компактнее,
при этом блокируя прямоугольные в плане сооружения. Например, можно объединить воздуходувную станцию с иловой насосной станцией, ремонтной мастерской и складом механизмов
и запчастей, насосной станцией перекачки осадков. В административно-бытовом здании блокируют: химическую и бактериологическую лаборатории, санузел, душевые и подсобные
помещения, венткамеру, весовую, бухгалтерию, отдел кадров,
буфет, помещение дежурной смены, библиотеку, помещения
личной гигиены, помещения для инженерно-механических
служб. Размеры административного здания в плане принимаются в зависимости от производительности станции Q, тыс. м3/сут:
от 10 до 40 – размер 12×42×3 м,
от 40 до 100 – размер 12×42×7,26 м (двухэтажное здание),
от 100 до 280 – размер 12×48×3,3 м,
от 10 до 25 – размер 30×12×3 м
Можно блокировать, например, сооружения: преаэраторы,
горизонтальные первичные отстойники, аэротенки, вторичные
горизонтальные отстойники и контактные резервуары.
Размеры насосной станции первичных отстойников назначаются в зависимости от размеров отстойника (диаметра), для
отстойников диаметром 18, 24, 30, 40 и 50 м размер насосной
64
станции соответственно будет равен: 12×6 (3,8/4,15), 12×6
(3,8/4,15), 15×6 (4,2/4,15) и 18×6 (4,2/4,15) м. В скобках даны:
– числитель – высота подземной части насосной,
– знаменатель – высота надземной части насосной.
В надземной части располагаются: помещение электрощитов,
санузел, грузоподъемное оборудование. Подземная часть включает
в себя: плунжерные насосы для очистки сырого осадка, фекальные
– для откачки всплывающих веществ и опорожнения отстойников,
вихревые насосы типа ВКС-1/16 – для откачки дренажных вод.
Плунжерные насосы применяются типа НП-28 или НП-50 производительностью соответственно 28 или 50 м3/ч.
На очистной станции предусматривается аварийный коллектор для выпуска сточных вод. Он берет начало от приемной
камеры (колодец-успокоитель), идет вдоль сооружений и присоединяется к выпуску очищенной сточной воды в колодце после контактных резервуаров. К выпуску присоединяются выпуски от крупных сооружений очистной станции на случай опорожнения их для ремонта или строительных работ.
Размеры котельной (площадь) F, м2, принимается в зависимости от производительности очистной Q, м3/сут: при производительности станции от 35000 до 100000 F = 175 м2, а при
производительности станции Q = 7000 площадь котельной
равна F = 133 м 2. В плане котельные могут иметь размеры:
12×12, 35×6, 3×6 м. Котлы марки КВГМ-4.
Вспомогательные здания и сооружения в проекте можно применять, м: проходная – 3×6 или 6,88×6,55, склады мастерских – 45×25,
мастерские – 11,5×35,5, насосная метантенков 6×12×4,35, газовый
киоск – 6×6×3,85, гараж на пять машин – 24,5×12,5.
При разработке узлов доочистки сточных вод и обработке
осадков возникает необходимость применения односекционных
резервуаров. Разработаны две серии типовых резервуаров: односекционные и многосекционные. Размеры односекционных
резервуаров представлены в табл. 10.
65
Таблица 10
Односекционные резервуары для сточных вод и осадков
(типовой проект № 902-2-407.86)
Габариты в осях, м
Вместимость, м3
пролет
6
9
длина
3
6
12
6
12
18
номинальная
100
200
400
300
550
800
фактическая
86
188
370
279
550
817
Эти резервуары запроектированы из панелей высотой 4,8 м.
Расчетный уровень жидкости в резервуаре отстоит от верха
стен на 40–50 см. Борт стены возвышается над отметкой планировки на 0,5 м. Эти резервуары предназначены для сбора
очищенных и неочищенных сточных вод и осадков, а также
воды для промывки барабанных сеток и фильтров в сооружениях
доочистки сточных вод.
Применяют для этих целей также круглые в плане резервуары диаметром: 5; 6 и 7 м, глубиной соответственно 3; 3,6
и 4,2 м и объемом соответственно (фактический) 55; 94 и 151 м3.
Минимальные разрывы между зданиями и сооружениями
диктуются технологическими, санитарными и противопожарными
требованиями: котельная располагается в центре потребителей, но
не ближе 25 м от метантенков; газгольдеры: от внутриплощадочных дорог – 15 м, от подсобных помещений – 20 м, от складов
топлива – 35 м, от источников открытого огня – 65 м; расходный
склад хлора располагают: от зданий очистной станции (общественных) – 300 м, от сооружений очистной станции – 30–50 м. Между
отдельными сооружениями разрывы принимаются: между группами одноименных сооружений – 2–3 м, разноименных – 5–10 м, между группами предварительной механической очистки и биофильтрами (учитывая насыпь 1:1) – 15–20 м, между сооружениями
и иловыми площадками с учетом обсадки их деревьями, устройст66
вами для отвода поверхностных вод, подъездными путями, подводящими коммуникациями – 25–30 м. Кроме того, расстояние
в свету между сооружениями можно принять: приемная камера –
здания решеток 2–4 м; здания решеток – песколовки 2–4 м; песколовки – измерительный лоток 15 м; измерительный лоток – распределительная чаша отстойников (первичная) 20 м; отстойники –
аэротенки 15–20 м; аэротенки – вторичные отстойники – 6–7 м;
вторичные отстойники – смеситель 5–10 м; смеситель – контактные резервуары 3–5 м.
Озеленение осуществляется по периметру очистной станции (вдоль ограждения) в полосе равной 10–15 м с расстоянием
между осями деревьев 5–10 м.
Видимые участки коммуникаций на чертеже обозначаются
сплошными линиями, а невидимые – пунктирными. Трубы обозначаются одной линией, открытые лотки – двумя линиями в соответствии с требованиями государственного стандарта (прил. 28).
На чертеже генплана следует поместить экспликацию основных и вспомогательных зданий и сооружений, а также условные обозначения коммуникаций (илопроводы, газопроводы,
водопровод и т. п.).
После построения профилей по движению «осадка» и «воды» на генплан очистных сооружений наносятся возможные
насыпи и выемки.
Все трубопроводы окрашивают в разные цвета: метан –
в красный, хлор – в серый, осадки – в коричневый, питьевую
воду в голубой, воздух – в зеленый.
В качестве примера [15 рис. 9.1] приведен генплан очистных сооружений. C примерами построения генплана очистной
станции также можно ознакомиться в [3, гл. 13.1, рис. 13.1].
При компоновке генплана очистных сооружений следует
пользоваться данными [15, (прил. 22–24, 25–27, 29–39)].
Возможны и другие варианты компоновки генплана очистных сооружений и построения профилей по движению «воды», которые приведены в приложениях настоящего пособия.
67
5. СОСТАВЛЕНИЕ ПРОФИЛЕЙ ПО ВОДЕ И ИЛУ
Профили по воде, осадку или илу составляются на основании
генплана очистной станции и имеют основную цель – выявление
возможности расположения очистных сооружений с минимальными затратами на их строительство и эксплуатацию (для профиля
по воде), выяснение возможности использования самотечного
движения ила или осадка (для профилей по «осадку» или «илу»).
Для уменьшения объема земляных работ очистные сооружения лучше располагать частично в насыпном грунте (на
1/3–1/2 высоты). При этом насыпи должны иметь крутизну
откосов 1:1 с последующим одернением.
Предварительно определяют ориентировочные потери напора в каждом сооружении, см, согласно [3; 6]: приемная камера 5–10, решетки 10–25, песколовки 15–25, преаэраторы 15–30,
радиальные отстойники 60,0, вертикальные отстойники 50–70,
горизонтальные отстойники 50, распределительные чаши отстойников 30–40, аэротенки 50–80, барабанные сетки 20–30,
фильтры песчаные Н+200, смеситель типа лоток Паршаля 10–
20, контактные резервуары 35–40, смесители ершового типа 60–
80. Затем приступают к построению чернового наброска профиля по движению сточных вод. Ориентировочные потери напора требуются для определения минимально необходимых отметок уровней воды в сооружениях. Минимальные отметки сооружений определяются начиная от выпуска сточных вод.
Например, для определения отметки уровня воды в контактном резервуаре необходимо: к абсолютной отметке горизонта высоких вод прибавить потери напора в контактном резервуаре, местные потери в местах соединения потоков, поворотов канала или трубы и т. д., линейные потери напора на всей
длине от контактного резервуара до выпуска и напор на излив
из оголовка выпуска (1–0,5).
Отметка воды во вторичных отстойниках определяется
так: к отметке уровня воды в контактном бассейне прибавить
68
потери напора в распределительном устройстве контактных
бассейнов, в смесителе, во вторичных отстойниках, в местах
слияния потоков вторичных отстойников и линейные потери
в коммуникациях. Подобным образом рассчитываются ориентировочные отметки воды во всех основных сооружениях
до приемной камеры очистной станции.
Ход построения наброска профиля рассмотрим на примере упрощенного генплана очистной станции, представленного в [15], рис. П. 16. Ход построения наброска профиля по
движению воды представлен в [15], рис. П. 17 и П. 18 с учетом значений, указанных в табл. 11.
Таблица 11
Ориентировочные потери напора и отметки уровня воды
в сооружениях относительно горизонта высоких вод (ГВВ)
Раcчетные
участки
Сооружения
Потери напора, м
в соору- местные и сумма
жении
линейные потерь
Отметка
уровня
воды
И–З
Горизонт
ГВВ, контактные бассейны
0,2
1,2 + 0,2
1,6
0,00
З–Ж
Смеситель
0,5
0,15
0,65
2,25
Вторичные
отстойники
Аэротенки
Первичные
отстойники
Измерительный лоток
0,6
0,3 + 0,25
1,15
3,4
0,4
0,5 + 0,20
1,1
4,5
0,6
0,3 + 0,25
1,15
5,65
0,3
0,15
0,45
6,10
Г–В
Песколовки
0,2
0,5 + 0,15
0,85
6,95
В–Б
Решетки
Приемная
камера
0,1
0,1 + 0,1
0,3
7,25
–
0,15 + 0,1
0,25
7,50
Ж–Е
Е–Д
Д–Г
Г–Г
Б–А
69
Построение наброска дает возможность оценить высотное
положение блоков и отдельных сооружений.
В окончательном виде профиль очистной станции строится после вычисления точных гидравлических сопротивлений в распределительных устройствах, сооружениях, лотках
и трубах. В отличие от чернового наброска, проектирование
профиля выполняется по самому длинному и гидравлически
невыгодному пути следования сточных вод.
В профиле показывают одно сооружение из группы однотипных (одну решетку, один отстойник и т. д.).
После окончательной установки очистных сооружений
в плане и в профиле нужно показать обсыпку грунтом или выемки для глубоко расположенных сооружений. Насыпи и выемки показываются на профиле и в плане верхней и нижней
границами. Уклоны откосов принимаются по справочным
данным в зависимости от свойств грунта [14].
Профили строят в двух измерениях: вертикальный масштаб 1:100 и горизонтальный 1:500 или 1:1000, в зависимости
от принятого масштаба генплана очистных сооружений. Перед проектированием профиля по «воде» генплан предварительно разбивается на расчетные участки, которые обозначаются цифрами. За расчетный участок принимается длина лотка, трубы или целого сооружения, на которой не происходит
изменения расхода воды и скорости движения. При построении профиля не следует забывать, что основные сооружения
(отстойники, аэротенки, контактные резервуары) необходимо
располагать на плотном грунте, фундаменты зданий и сооружений также должны опираться на плотный грунт.
Примеры построения профиля по движению воды приводятся в [15], рис. П.23, а расчет в табл. П.23.
Профиль по движению осадков строится по одному из видов осадков, начиная от первичных, вторичных отстойников
или от контактных резервуаров. Следует стремиться обеспечить
самотечное движение осадков между сооружениями.
70
Размеры напорных трубопроводов для транспортирования сырых и сброженных осадков, а также уплотненного активного ила назначают в зависимости от влажности и скорости движения в илопроводах. Обычно транспортировка осадков осуществляется при помощи плунжерных или фекальных
насосов. Отсюда ясно, что высотное расположение сооружений в этом случае можно выбрать наиболее удобным для
строительства и эксплуатации.
Построение профиля по движению осадков производится аналогично профилю по воде.
Пример построения профиля по движению осадка приводится на рис. П.22, а расчет представлен в табл. П.24, в [15].
Для построения профиля по движению воды путь по её
коммуникациям и сооружениям на генплане не рассчитывается
на расчетные участки, которые обозначаются цифрами. За участок принимают отрезок лотка, трубы или целое сооружение,
где не происходит изменения расхода. Для построения профиля
выбирается наиболее длинный путь воды, т. е. наиболее неблагоприятное направление с точки зрения линейных и местных
сопротивлений движению воды. При построении профиля необходимо учитывать, что сооружения должны возводиться на плотном грунте. Если сооружение целиком находится на насыпном
грунте, то предусматривается устройство столбчатых фундаментов, передающих нагрузку от веса сооружений на плотный
грунт. Как правило, построение профиля начинают с установки аэротенков т. к. аэротенки – сооружения большие по площади и устраивать их на столбчатых фундаментах или в глубокой выемке нецелесообразно.
71
6. ЛОТКИ, ТРУБОПРОВОДЫ,
ВОДОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Сточные воды на очистных сооружениях движутся по
открытым лоткам и каналам. Вода к некоторым сооружениям
(к радиальным отстойникам, аэротенкам, биофильтрам) подводится дюкерными трубопроводами.
Гидравлический расчет коммуникаций и водораспределительных устройств проводится на пропуск максимального секундного расхода сточных вод с коэффициентом 1,4. Скорости
потока по лоткам и трубам, м/с, принимаются в зависимости от
характера сточной жидкости в следующих пределах:
для неочищенной воды
для воды, прошедшей песколовку
для очищенной воды
для осветленной воды
0,9…1,0
0,75…1,0
0,5…1,0
0,6…1,0
Минимальная расчетная скорость в лотках и трубах допускается 0,4–0,6 м/с.
Наименьшие расчетные скорости движения сырых и сброженных осадков, а также уплотненного активного ила в напорных илопроводах следует принимать согласно табл. 12.
Таблица 12
Минимальные скорости в илопроводах
Влажность
осадка,%
98
97
96
95
94
93
92
91
90
72
Минимальная скорость, м/с, при
диаметре 150–400
диаметре 250–400
0,8
0,9
0,9
1,0
1,0
1,1
1,2
1,3
1,2
1,3
1,3
1,4
1,4
1,5
1,7
1,8
1,9
2,1
При проектировании самотечных лотков и каналов должны быть соблюдены следующие рекомендации:
1. На подводящих участках скорости должны по возможности оставаться постоянными или же снижается по мере
уменьшения расхода жидкости. Наполнение лотков должно
быть постоянным. Сечения каналов должны изменяться сокращением их ширины. Днища каналов не должны иметь порогов.
2. На отводящих участках скорости по течению воды должны нарастать или оставаться постоянными. По мере увеличения
расходов воды сечения каналов увеличиваются как по глубине,
так и по ширине.
3. Соотношение глубины потока к его ширине в самотечных лотках и каналах следует принимать 0,5–0,75 и расчет вести согласно [8].
4. Уклоны потоков и каналов принимают в пределах
0,002–0,001; могут быть и отклонения, если позволит скорость.
Вычисления местных потерь ведут по методике, изложенной в [6, гл. 63].
Деление потока может осуществляться разветвлением лотка, распределительными чашами и камерами, распределительными каналами с малыми скоростями протока воды. Схемы распределительных чаш представлены в прил. 22 и 23.
При проектировании систем распределения можно
принимать открытые лотки и каналы из сборного железобетона размером: 200×300, 200×450, 300×450, 300×600,
450×600, 600×900, 900×900, 1200×900 мм.
Высота бортов лотков и каналов над уровнем воды в них принимается при их ширине: до 1 м – 0,2–0,3 м; более 1 м – 0,3–0,4 м.
Для распределения сточных вод по вертикальным отстойникам применяют распределительные камеры размером в зависимости от диаметра отстойника: 4, 6 и 9 м соответственно 1,25;
1,25 и 1,75, м.
При расчете илопроводов можно пользоваться графиками,
представленными в прил. 32.
73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изложенные в учебном пособии материалы по методике
проектирования очистных сооружений позволяют студентам,
обучающимся по специальности «Водоснабжение и водоотведение», самостоятельно решать сложные задачи, направленные
на защиту водоемов от загрязнения и истощения, помогают выработать навыки применения теории в решении конкретных задач и тем самым освоить методику расчетов канализационных
очистных сооружений.
Настоящее издание в области водоотведения переработано
в соответствии с новыми нормативными документами.
Автор приносит свою благодарность рецензентам за полезные советы, сделанные при чтении рукописи.
74
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная литература
1. СНиП 2.04.03 – 85. Строительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения. М. : ГУП ЦПП, 2001. – 72 c.
2. Яковлев, С.В. Водоотведение и очистка сточных вод / С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов. – M. : Изд-во АСВ, 2002. – 704 c.
Дополнительная литература
3. Пааль, Л.Л. Справочник по очистке природных и сточных
вод / Л.Л. Пааль, Я.Я. Кару, X.A. Мельдер и др. – M. : Высшая школа, 1994. – 336 c.
4. Проектирование сооружений для очистки сточных вод / Справ.
пособие к СНиП / Всесоюз. комплекс. н.-и. и конструкт.технолог. инт-т водоснабжения, канализации, гидротехн. сооружений и инж. гидрогеологии. – M. : Стройиздат, 1990. – 192 c.
5. Ласков, Ю.М. Примеры расчетов канализационных сооружений / Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов [и др.]; – М. : Стройиздат,
1987. – 255 c.
6. Канализация населенных мест и промышленных предприятий
/ Н.И. Лихачев, И.И. Ларин, С.А. Хаскин [и др.]; под ред.
В.Н. Самохина. – 2-е изд. – M. : Стройиздат, 1981. – 639 c. –
(Справочник проектировщика).
7. Унификация и стандартизация проектной документации для
строительства / Семенов В.Н. – Л. : Стройиздат, 1985. – 224 c.
8. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей
и дюкеров по формуле акад. Н.H. Павловского / А.A. Лукиных,
H.A. Лукиных. – 6-e изд. – M. : Стройиздат, 2005. – 152 c. –
(Справочное пособие).
9. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб /
Ф.A. Шевелев, А.Ф. Шевелев. – M. : Стройиздат, 2005. – 116 c. –
(Справочное пособие).
75
10. Насосы динамические для сточных жидкостей ГОСТ 11379 – 80. –
M. : Издательство стандартов, 1980. – 16 c.
11. Системы водоотведения населенных пунктов : метод. указ.
к курс. проекту / сост. В.В. Дзюбо. – ТГАСУ, 1997. – 41 c.
12. Рехтин, А.Ф. Доочистка сточных вод после их биологической очистки : конспект текста лекций / А.Ф. Рехтин. –
ТГАСА,1993. – 27 c.
13. Очистка сточных вод города : метод. указ. к курсовому
проекту / сост. А.Ф. Рехтин – ТИСИ, 1991. – 58 c.
14. Веселов, В.A. Проектирование оснований и фундаментов /
В.A. Веселов – M. : Стройиздат, 1990. – 304 c.
15. Очистка сточных вод города : прил. к метод. указ. по составлению курсового проекта «Очистные сооружения канализации» /
сост. А.Ф. Рехтин. – ТГАСУ, 1998. – 38 с.
76
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Расходы бытовых сточных вод по часам суток
Часы
суток
Коэффициент неравномерности Кобщ
0–1
1,9
1,2
1,8
1,25
1,7
1,25
1,6
1,55
1,4
1,65
1,35
1,85
1,25
2
1,2
2,25
1,15
2,6
1–2
2–3
3–4
1,2
1,2
1,2
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,25
1,55
1,55
1,55
1,65
1,65
1,65
1,85
1,85
1,85
2
2
2
2,25
2,25
2,25
2,6
2,6
2,6
4–5
5–6
6–7
1,2
3,1
4,8
1,25
3,3
5
1,25
3,5
5,2
1,55
4,35
5,95
1,65
4,2
5,8
1,85
4,8
5
2
5,05
5,15
2,25
4,9
4,9
2,6
4,8
4,8
7–8
7,4
7,2
7
5,8
5,8
5
5,15
5
4,8
8–9
9–10
7,95
7,95
7,5
7,5
7,1
7,1
6,7
6,7
5,85
5,85
5,65
5,65
5,2
5,2
5
5
4,8
4,8
10–11
7,95
7,5
7,1
6,7
5,85
5,65
5,2
5
4,8
11–12
12–13
13–14
14–15
6,3
3,6
3,6
3,8
6,4
3,7
3,7
4
6,5
3,8
3,8
4,2
4,8
3,95
5,55
6,05
5,05
4,2
5,8
5,8
5,25
5
5,27
5,65
5,1
5
5,1
5,2
4,9
4,7
5
5
4,8
4,7
4,8
4,8
15–16
16–17
17–18
18–19
19–20
20–21
21–22
22–23
5,6
6,2
6,2
6,2
5,25
3,4
2,2
1,25
5,7
6,3
6,3
6,3
5,25
3,4
2,2
1,25
5,8
6,4
6,4
6,4
5,3
3,4
2,2
1,25
6,05
5,6
5,6
4,3
4,35
4,35
2,35
1,55
5,8
5,8
5,75
5,2
4,75
4,1
2,85
1,65
5,65
5,65
4,85
4,85
4,85
4,85
3,45
1,65
5,2
5,2
5,15
5,1
5,1
5,1
3,8
2
5
5
5
5
5
5
4,5
2,4
4,8
4,8
4,7
4,8
4,8
4,8
4,8
3
23–24
0,25
1,25
1,25
1,55
1,65
1,85
2
2,25
2,6
77
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД НА ПЭВМ
Расчет представлен на языке Qbasic и запускается с помощью
команды qbasic RUN ochistka.
Вводятся следующие исходные величины:
Lф – расстояние от места выпуска сточных вод до контрольного
створа по фарватеру реки, м;
Lпр– расстояние от места выпуска сточных вод до контрольного
створа по прямой, м;
Q – минимальный расход воды водоема 95 % обеспеченности, м3/с;
Q – расход выпускаемых сточных вод, м3/с;
Hср – средняя глубина воды в водоеме, м;
Vср – средняя скорость течения воды, м/с;
р – допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после выпуска сточных вод, мг/л;
C ввф – фоновая концентрация взвешенных веществ в воде водоема, мг/л;
Ор– содержание растворенного кислорода в воде водоема до места
выпуска сточных вод, мг/л;
Omin – минимально допустимое содержание кислорода в воде водоема после выпуска сточных вод, мг/л;
Lp – фоновая концентрация органических загрязнений в воде водоема по БПКполн до выпуска сточных вод, мг/л;
Lпд – допустимое содержание органических загрязнений в воде водоема по БПКполн после выпуска сточных вод, мг/л;
kст,kр – константы, характеризующие скорость потребления кислорода сточной и речной водой соответственно;
 – коэффициент, характеризующий конструкцию выпуска сточных вод.
Программа позволяет задавать 3 возможных значения коэффициента  и, соответственно, рассчитывает 3 варианта следующих выходных
значений:
Cвв – допустимое к сбросу содержание взвешенных веществ в сточной воде, мг/л;
LБПК
– допустимое к сбросу содержание органических загрязнест
ний по БПКполн в сточной воде, мг/л.
78
79
Сводный график насосов СД – СДВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Основные параметры механизированных решеток
Марка
МГ5Т
МГ6 Т
МГ7 Т
МГ8 Т
МГ9 Т
МГ10 Т
МГ11 Т
МГ12 Т
РМУ-1
РМУ-2
РМУ-3
РМУ-4
РМУ-5
РМУ-6
РМУ-7
80
Размеры
канала
(В×Н),
мм
Ширина
камеры Вр,
мм
Число
прозоров
Толщина
cтержня,
мм
2000×3000
2000×2000
800×1400
1400×2000
1000×1200
1000×2000
1000×1600
1600×2000
600×800
1000×1000
1000×2000
1500×2000
2000×2000
2000×2500
2500×3000
2290
2290
950
1570
1140
1200
1200
1790
685
1550
1550
2035
2535
2535
3035
84
84
31
55
39
39
39
64
21
39
39
60
84
84
107
8
8
8
8
8
8
8
8
6
6
6
6
6
6
6
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Параметры аэрируемых песколовок
Производительность,
м3 /сут
Число
отделений
70
100
140
200
280
2
3
2
3
4
Размеры отделений, м
Ширина,
Глубина, Длина,
В
h
z
3,0
3,0
4,5
4,5
4,5
2,1
2,1
2,8
2,8
2,8
12
12
18
18
18
Отношение
В/h
1,34
1,34
1,5
1,5
1,5
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Параметры типовых первичных горизонтальных отстойников
Размеры отделения, м
Расчетный
объем
отстойника, м3
1740
2610
3200
4800
6400
Ширина
Длина
Глубина
отстойника, Нset
6
6
9
9
9
24
24
30
30
30
3,15
3,15
3,10
3,10
3,10
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Параметры первичных вертикальных отстойников
Железобетон
Монолитный
Сборный
Диаметр,
м
4
6
6
9
Высота, м
проточной
части
4,1
4,1
4,2
4,2
осадочной
части
1,8
2,8
3,3
5,1
общая
5,9
6,9
7,5
9,3
81
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Параметры первичных радиальных отстойников
Объем, м3
Диаметр, м
Глубина
отстаивания,
м
Проточная
часть
Осадочная
часть
Общая
18
24
30
40
50
3,1
3,1
3,1
3,65
4,7
788
1400
2190
4580
9220
120
210
340
710
–
908
1610
2530
5290
–
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Характеристики воздуходувных станций
Производительность
по воздуху,
тыс. м3/ч
5–10
15
25
40
60
70
90
Марка
ТВ-50-1,6
ТВ-80-1,6
ТВ-80-1,6
ТВ-175-1,6
ТВ-175-1,6
ТВ-300-1,6
ТВ-300-1,6
Число
агрегатов
всего /
резервных
3/1
3/1
4/1
6/2
8/2
6/2
8/2
Установленная
мощность,
кВт
300
300
400
1920
2560
2400
3200
Размеры
здания в
плане, м
30×12
30×12
30×18
42×12
42×18
45×12
42×18
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Параметры вторичных вертикальных отстойников
Строительная высота, м
Железобетон
Монолитный
Сборный
82
Диаметр,
м
4
6
6
9
Проточной
части
2,1
3,0
3,0
3,0
Осадочной
части
1,8
2,8
3,3
5,1
Общая
3,9
5,8
6,3
8,1
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Параметры вторичных радиальных отстойников
Диаметр,
м
Глубина,
м
18
24
30
3,7
3,7
3,7
40
4,35
Проточной части
788
1400
2190
Объем, м3
Осадочной части
160
280
440
Общий
948
1680
2630
4580
915
5495
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Размеры хлораторных с хлораторами типа ЛОНИИ-100К,
объединенные со складом хлора
Расход хлора, кг/ч
Размеры зданий, м
2
6×12
5
12,5
12×12
12×18
20
12×27
25–30
12×30
50
12×36
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
Параметры контактных резервуаров
Расчетный
объем
Число
отделений
Размеры отделений, м
972
3
Ширина
6
Длина
18
Глубина
3,2
1350
3
6
24
3,2
1382
4
6
18
3,2
1729
3
6
30
3,2
1843
4
6
24
3,2
2534
4
6
33
3,2
3200
3
9
36
3,3
4200
3
9
48
3,3
83
ПРИЛОЖЕНИЕ 14
Характеристика хлораторов марки «ЛК»
Показатели
Производительность по
хлору
ЛК-IОМ
Марка хлоратора
ЛК-IОБ
ЛК-12
ЛК-10П
0,04–0,85
2,5–25
20–120
2,5–50
ПРИЛОЖЕНИЕ 15
Установки доочистки (блок-фильтров и производственновспомогательных помещений)
Производительность,
м3/сут
Размер в плане подземной части, м
Размер в плане надземной части, м
10000
17000
25000
24×24
36×22,5
24×36
12×9
12×18
12×18
ПРИЛОЖЕНИЕ 16
Производительность типовых сетчатых фильтров, м3/с
Тип фильтра
1,5×1,9
Микрофильтр
МФБ для
доочистки
Барабанная
сетка БСБ для
механической
очистки
Барабанная
сетка БСБ перед фильтром
доочистки
84
Типоразмеры барабанов, м
1,5×2,8 1,5×3,7 3×2,8
3×3,7
3×4,6
0,1
0,16
0,21
0,4
0,53
0,66
0,35
0,55
0,75
1,25
1,65
2,1
0,42
0,62
0,84
1,5
2
2,5
ПРИЛОЖЕНИЕ 17
Число резервных фильтров
Барабанные
фильтры
Микрофильтры
Число
рабочих резервных
до 4
>4
1
2
Барабанные
фильтры
Число
рабочих
резервных
Барабанные
сетки
до 6
>6
1
1
ПРИЛОЖЕНИЕ 18
Основные данные газгольдеров
Объем,
м3
Внутренний диаметр, мм
резервуара
колокола
Высота, мм
резервуара
колокола
3450
5920
7390
3400
6880
7610
100
300
600
7400
9300
11480
6600
8500
10680
газгольдера
7450
12500
15400
1000
3000
14500
91050
13700
20250
15400
20100
7390
9600
7610
9900
6000
26900
26100
24200
11750
12050
ПРИЛОЖЕНИЕ 19
Компоновка песколовок с круговым движением воды
Производительность очистных,
м3/сут
1400–2700
2700–4200
4200–7000
7000–10000
10000–17000
17000–25000
25000–40000
40000–64000
Параметры, м
А
Б
Е
К
4
4
4
4
6
6
6
6
6
6
6
6,5
10
11
11
11
0,3
0,3
0,45
0,6
0,6
0,9
0,9
1,2
6,55
6,55
6,55
6,55
4,75
4,75
4,75
4,75
85
ПРИЛОЖЕНИЕ 20
Компоновка вертикальных отстойников
Диаметр,Дzet
4
6
9
Расстояния между осями, м
А
Б
3,5
3,5
4,5
4,5
6
6
Размер колодцев, м
Д1
1,5
1,5
1,5
Д2
1,5
1,25
1,75
Д3
1,5
1,25
1,75
Д4
1,5
1,25
1,75
ПРИЛОЖЕНИЕ 21
Компоновка радиальных отстойников
Диаметр
отстойника,
м
18
86
Расстояния между осями, м
Размер насосной станции,
м
Длина L
Ширина M
12
6
А
13,0
Б
13,0
24
15,5
15,5
12
6
30
18,5
18,5
15
6
40
23,5
23,5
18
6
ПРИЛОЖЕНИЕ 22
Песколовка с круговым движением воды
87
ПРИЛОЖЕНИЕ 23
Компановка первичных вертикальных отстойников
из сборного железобетона
88
ПРИЛОЖЕНИЕ 24
Радиальные первичные отстойники из сборного железобетона:
I – распределительная чаша; II – отстойник; III – насосная станция сырого осадка; 1 – илоскреб; 2 – устройство для удаления плавающих веществ, IV – жиросборник
89
ПРИЛОЖЕНИЕ 25
Двухъярусный отстойник диаметром 9 м из монолитного бетона:
I – отстойник; 2 – иловой колодец; 3 – распределительная камера; 4 – сборная камера
90
ПРИЛОЖЕНИЕ 26
Вторичные радиальные отстойники диаметром 30 м из сборного
железобетона:
I – распределительная камера; II – отстойник; III – иловая камера;
1 – трубопровод возвратного ила; 2 – труба опорожнения; В – илосос;
Г – 1200×1000; Д – затвор регулирующий
91
ПРИЛОЖЕНИЕ 27
Камера распределения первичных отстойников:
1 – подача сточных вод; 2 – шибер;
3 – отвод сточных вод на отстойники.
92
ПРИЛОЖЕНИЕ 28
Буквенно-цифровые обозначения трубопроводов
Наименование
1. Водопровод:
а) общее назначение
б) хозяйственно-питьевой
в) противопожарный
г) производственный:
общее назначение
оборотной воды
обратной подающей
умягченной воды
речной воды
речной осветленной воды
подземной воды
2. Горячая вода
3. Канализация:
а) общее назначение
б) бытовая
в) дождевая
г) производственная:
общее назначение
механически загрязненных вод
иловая
шламосодержащих вод
химически загрязненных вод
кислых вод
щелочных вод
кислотощелочных вод
хромосодержащих вод
цианосодержащих вод
Буквенно-цифровое обозначение
В0
В1
В2
В3
В4
В5
В6
В7
В8
В8
Т1
К0
К1
К2
К3
К4
К5
К6
К7
К8
К9
К10
К12
К11
93
ПРИЛОЖЕНИЕ 29
Камера переключения перед контактными резервуарами:
1 – подача сточных вод; 2 – шибер;
3 – отвод стоков на контактные резервуары
94
ПРИЛОЖЕНИЕ 30
Схема метантенков:
I – подача сырого осадка; 2 – отвод сброженного осадка; 3 насос;
4 – пар; 5 – газовый колпак; 6 – газовая свеча; 7 – отвод газа в газовый киоск
95
ПРИЛОЖЕНИЕ 31
Иловые площадки на естественном основании
1 – кювет оградительной канавы; 2 – дорога; 3 – сливной лоток; 4 – бруски, поддерживающие илоразводящий лоток; 5 – илоразводяший лоток; 6 – дренажный колодец;
7 – сборная дренажная труба; 8 – дренажный слой; 9 – дренажные трубы; 10 – съезд
на карту; 11 – дренажная канава; 12 – шиберы; К-1, К-2, К-3, К-4, К-5 – колодцы
96
ПРИЛОЖЕНИЕ 32
Графики расчета илопроводов d = 200 мм
97
Продолжение прил. 32
Графики расчета илопроводов d = 300 мм
98
Окончание прил. 32
Графики для расчета илопроводов d = 400 мм
99
Учебное издание
Анатолий Федорович Рехтин
ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ГОРОДА
Учебно-методическое пособие
Редактор Е.А. Кулешова
Оригинал-макет подготовлен
О.А. Ульянцевой, Н.Ю. Курочкиной
Подписано в печать 29.11.2010.
Формат 60×84. Бумага офсет. Гарнитура Таймс.
Усл. печ. л 5,81. Уч.-изд. л. 5,26. Тираж 100 экз. Заказ № 458.
Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.
Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.
634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.
100