Биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод малых населенных пунктов

длина аэробной зоны l2=18,15 м

общая длина одного аэротенка L=21 м

ширина коридора В=1,445 м

рабочая глубина Hat=2,4 м

объем анаэробной зоны (одного аэротенка) - 10,5 м3

объем аэробной зоны (одного аэротенка) - 62 м3

объем одного аэротенка - 72,5 м3

тип аэрации - мелкопузырчатая;

4.2 Расчет аэрации

Расчет необходимого количества воздуха для окисления органических загрязнений

Принимаем глубину погружения аэраторов ha=Hat - 0,3=2,4-0,3=2,1 м.

По таблице находим растворимость кислорода при температуре воды 200С: СT=9,02 мг/л.

По формуле 3.23 [1] рассчитываем растворимость кислорода в воде:

Для аэрации принимаем пневмотический аэратор из дырчатых труб, соотношение площади аэрируемой зоны и аэротенка far/fat=0,2.

Удельный расход воздуха qair, м3/м3 очищаемой воды, при пневматической системе аэрации надлежит определять по формуле 3.13 [1]:

, где

qO - удельный расход кислорода воздуха на 1 мг снятой БПКполн, принимаемый при очистке до БПКполн 15-20 мг/л - 1,1;

K1 - коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для мелкопузырчатой аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой зоны и аэротенка faz /fat по табл.3.3 [1], К1=1,68;

K2 - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов ha и принимаемый по табл.3.4 [1]; К2=2,6;

KT - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который следует определять по формуле:

КТ=1+0,02 (Tw - 20) =1,02

здесь Tw - среднемесячная температура воды за летний период, Tw =20С;

K3 - коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод при наличии СПАВ в зависимости от величины faz /fat по табл.44 [24], К3=0,64;

CO - средняя концентрация кислорода в аэротенке, мг/л;

Для проектируемого аэротенка требуется обеспечить в первой зоне (зоне денитрификации) концентрацию растворенного кислорода не более 1 мг/л; во второй зоне (зоне смешанной аэрации) - 2-3 мг/л и в третьей зоне (зоне нитрификации) - 4 мг/л. Примем среднюю концентрацию растворенного кислорода в аэротенке 2,5 мг/л.

Интенсивность аэрации Ja, м3/ (м2ч), надлежит определять по формуле:

где

Hat - рабочая глубина аэротенка, м;

tat - период аэрации, ч.

Если вычисленная интенсивность аэрации свыше Ja,max для принятого значения K1, необходимо увеличить площадь аэрируемой зоны; если менее Ja,min для принятого значения K2 - следует увеличить расход воздуха, приняв Ja,min по табл.3.4 [1]. Максимально допустимая интенсивность аэрации Ja,max=10 м3/ (м2ч), а минимальная интенсивность аэрации Ja,min = 3,55 м3/ (м2ч) [1]. Рассчитанное значение Ja находится между минимальным Ja,min и максимальным Ja,max, следовательно, пересчета интенсивности не требуется. Определение общего расхода воздуха: Qair=qair·qw, м3/ч. Расход воздуха на окисление органических загрязнений:

Qох-е=13,83*8,33=115,2 м3/ч.

Внутри аэрируемого блока аэротенка устанавливаются пневматические аэраторы "Полипор".

Число аэраторов Nma для аэротенков следует определять по формуле:

где Wat - объем сооружения, м3; Qma - производительность аэратора по кислороду, кг/ч, принимаемая по паспортным данным; tat - продолжительность обработки воды в аэротенке, ч;

Принимаем 16 аэраторов.

4.3 Расчет трубопроводов

Расчёт трубопровода подачи неочищенной сточной воды

,

где объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в = 2 м/с, скорость поступления сточной воды

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм

Расчёт трубопровода подачи биологически очищенной сточной воды на фильтры и отвода биологически очищенной сточной воды

, где

объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в. = 0,6 м/с, скорость поступления биологически очищенной сточной воды на фильтры, принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=80 мм. Расчёт трубопровода отвода отстоянной воды после минерализатора

, где

объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в. = 0,6 м/с, скорость отвода отстоянной воды, принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=15 мм

Расчёт трубопровода очищенной сточной воды после обеззараживания

, где

объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в. = 0,6 м/с, скорость отвода очищенной сточной воды после обеззараживания, принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=70 мм

Расчёт трубопровода подачи воды после фильтрации в бак чистой воды

, где

объемный расход сточной воды

м3/с,

щс.в. = 0,6 м/с, скорость поступления воды после фильтрации в бак чистой воды, принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=80 мм

Расчёт трубопровода нитратного рецикла

, где

объемный расход стоков на нитратный рецикл

м3/с,

щNR =1 м/с, скорость поступления воды.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм. Расчёт трубопровода циркуляции активного ила

, где

объемный расход циркулирующего ила

м3/с,

щр.и. = 0,69 м/с, скорость поступления циркулирующего ила принимается по таблицам.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм. Расчёт трубопровода избыточного активного ила

,

где

объемный расход избыточного ила

м3/с,

щи.и. = 0,05 м/с, скорость поступления избыточного ила.

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм.

Расчёт трубопровода подачи воздуха для аэрации аэротенка

, где

м3/с, объемный расход воздуха

щвоздух = 15 м/с, скорость поступления воздуха

м.

Принимаем диаметр трубы Ду=50 мм

4.4 Расчёт вспомогательного оборудования (насосы, газодувки)

Выбор трубопровода. Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости 2 м/с . Тогда диаметр входного трубопровода в аэратор для воды равен

Примем dy 0.8 м.

Определение потерь на трение и местные сопротивления

Находим критерий Рейнольдца

Режим турбулентный. Абсолютную шероховатость трубопровода принимаем

?=2*10-4 м

Т.о. в трубопроводе имеет место смешанное трение и расчет коэффициента трения л следует производить по формуле

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей и нагнетательной линий

Для всасывающей линии

Вход в трубу принимаем с острыми краями ж1=0.5

Прямоточные вентили: для d=0.25 м и е=0.32 ж2=0.32

Отводы: коэффициент А=1, коэффициент В=0.09 ж3=0.09

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии

,

Потерянный напор во всасывающей линии

Для нагнетательной линии

Отводы под углом 90 градусов: жнаг1=0.09

Нормальные вентили: для d=0.25 м и е=5.1 жнаг2=5.1

Выход из трубы ж3=1

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательной линии

Потерянный напор в нагнетательной линии

Общие потери напора

,

Выбор насоса

Напор насоса

Подобный напор насоса обеспечивается центробежными насосами.

Полезная мощность насоса

По техническим инструкциям устанавливаем, что заданным подаче и напору соответствует центробежный динамический насос марки СД 450/22,5. Насос обеспечен электродвигателем МО280S6 номинальной мощностью 75 кВт. Частота вращения вала 960 об/мин.

Выбираем газодувку, исходя из их технических характеристик.

Расход воздуха для обеспечения достаточной аэрации равен 115,1 м3/час. Исходя из этого подбираем газодувку РГН-1200А с типом электродвигателя А3-315М-2 и максимальной мощностью 200 кВт.

5. Технико-экономическая часть

В работе разрабатывается проект биологических очистных сооружений для населенного пункта производительностью 200 м3/сут.

Сточные воды, поступающие на очистные сооружения, подвергаются полной биологической очистке, включающей несколько последовательных ступеней:

механическая очистка сточной воды от крупного механического мусора на решетке;

биологическая очистка сточной воды с использованием живых микроорганизмов и кислорода воздуха в аэротенке;

вторичное отстаивание для отделения очищенной воды от активного ила во вторичном отстойнике;

доочистка на безнапорных фильтрах;

обеззараживание воды на бактерицидной установке с ультрафиолетовым излучением.

В ходе проектирования выполнен расчет основных технологических параметров процесса очистки. На основании технологического расчета определены размеры и конструкция аппарата, подобрано аэрационное и насосное оборудование, а также контрольно-измерительные приборы.

В разделе технико-экономическая часть выполнен расчет производственной мощности очистных сооружений, инвестиционных затрат на их строительство и годовых эксплуатационных затрат, проведена оценка экономической и экологической целесообразности.

5.1 Расчет производственной мощности

Производственная мощность установки определяется по ее суточной производительности и времени работы:

М= Q*Тэф

Q - производительность аэротенка по поступающей сточной воде

Тэф - эффективное время работы оборудования, дни.

Очистные сооружения работают непрерывно в течение календарного года, поэтому Тэф =365 дней.

М = 200*365 = 73000 м3 в год.

Отходы:

Количество образующихся отходов (m) определяем по формуле:

m=V · с ·Тэф/1000

с-плотность отходов, г/см3;

V-суточный объем образующихся отходов, л/сут

Плотность активного ила составляет с=1 г/см3. Избыточный активный ил образуется в количестве 480 л /сутки.

m=480 · 1 ·365/1000=175,2 т/год

Минерализованный и обезвоженный ил вывозится в мешках на специально отведенные площадки.

5.2 Расчет инвестиционных затрат

Инвестиционные издержки будут включать затраты на строительство зданий, а также приобретение, доставку и монтаж оборудования.

Капитальные вложения на здания определяются их объемом и нормативом затрат на строительство 1 м3 и рассчитываются по формуле: Кзд =Vзд·С, С-норматив затрат на строительство 1 м3, С=2000 руб/м3. V-обьем зданий, м3. Объем блока биологической очистки:

Vзд=L·S·H

Где L - длина здания; S - ширина здания; H - высота здания (L=12 м; S=10 м; H=4,5 м).

VББО=12·10·4,5=540 м3

Кзд. ББО=540·2000=1080000 руб

Емкость КНС представляет собой резервуар с внутренним диаметром D=2,8м, длиной L=11 м.

Тогда, Vзд. КНС=р· (D/2) 2·L = 3,14· (2,8/2) 2 ·11= 67,7 м3

Кзд. КНС=67,7·2000=135400 руб

Общая сумма капитальных вложений на здания составит:

1080000+135400=1215400руб

Расчет капитальных вложений в строительство зданий и сооружений представлен в табл.4

Таблица 4

Расчет капитальных вложений в строительство зданий и сооружений

Наименование строительного объекта	Объем, м3	Стоимость 1 м3, руб	Сметная стоимость, тыс.руб	Амортизационные отчисления
				Норма, %	Сумма, тыс.руб.
Блок биологической очистки Емкость КНС	540 67,7	2000 2000	1080 135,4	3,3 3,3	35,64 4,46
Итого зданий	607,7	-	1215,4	3,3	40,1
Внутриплощадочные сети (20% от стоимости зданий)			243,08	5,3	12,88
Наружные сети канализации (15%)			182,31	5,3	9,66
Итого сооружений			425,39	5,3	22,54
Всего зданий и сооружений			1640,79		62,64

Инвестиционные затраты на оборудование определяются, исходя из его количества и цены за единицу. Цены взяты по каталогам на соответствующее оборудование. Стоимость оборудования приведена в табл.5.

Таблица 5

Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений на оборудование

Наименование оборудования	Кол-во	Первоначальная стоимость, тыс.руб	Амортизационные отчисления
		единицы	общая	норма, %	сумма, тыс.руб.
Компрессор	3	137.500	412,5
Насос	10	44,340	443,4
Мешалка	2	65,500	131
Расходомер	1	25,270	25,27
Установка обеззараживания УОВ-15	2	179,900	359,8
Аэратор	39 м	2,950	115,05
Фильтр	5	3,150	15,75
Аэротенк	2	1250,000	2500
Обезвоживатель осадка	2	320,500	641
Вентилятор	3	9,580	28,74
Калорифер	1	51,000	51
Водонагреватель	3	12,100	36,3
ИТОГО учтенное технологическое оборудование			4760,26	12.6	571,23
Неучтенное технологическое оборудование (10% от учтенного)			476,03	12.6	59,97
ИТОГО технологическое оборудование			5236,29	12,6	659,77
Трубопроводы (7% от стоимости технологического оборудования)			366,54	13,1	47,65
КИПиА (1% от стоимости технологического оборудования)			52,36	14,3	7,48
Всего оборудования			5655, 19	12,65	715,37

Сводная смета по капитальным вложениям представлена в таблице 6.

Таблица 6

Расчет стоимости основных фондов

Наименование затрат	Сумма, тыс.руб.	Амортизация
		Норма, %	сумма, тыс.руб.
Здания Сооружения	1215,4 425,39	3,3 5,3	40,1 22,54
Оборудование	5655, 19	12,65	715,37
ИТОГО стоимость основных фондов (ОФ):	7295,98	11.07	778,02
Расходы по проектированию (2 % от стоим. ОФ)	145,91
Пуско-наладочные работы (4 % от стоим. ОФ)	291,84
Неучтенные затраты (2 % от стоимости ОФ)	145,91
ВСЕГО капитальные вложения:	7879,64		778,02

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7