Очистные сооружения города

Пример выполнения раздела 7

Осадок от городских сточных вод из песколовок представляется минеральными веществами (в основном песком) с включением сравнительно небольшого количества органических веществ. Поэтому для предотвращения загнивания такого осадка достаточно применить его отмывку, для снижения влажности целесообразно использовать, минуя стадию гравитационного уплотнения (ввиду небольших количеств осадка, высокой водоотдающей способности, удобства транспортирования и большой разницы удельных весов частиц песка и воды), механическое обезвоживание на центрифугах. В результате такой обработки будем иметь практически чистый песок (с незначительным содержанием органических примесей), но с достаточно высокой влажностью и значительной бактериальной загрязненностью. Учитывая это обстоятельство целесообразно в качестве следующего этапа обработки осадка использовать термическую сушку. что позволит одновременно снизить его влажность и провести обеззараживание. Высушенный осадок может быть использован для нужд очистных сооружений (восстановление обваловок, посыпка проездов и дорожек в зимнее время и др.), а избыточное количество – в дорожном строительстве.

Осадок из первичных отстойников и избыточный активный ил из вторичных отстойников можно охарактеризовать как в основном состоящий из органических веществ с незначительным количеством минеральных веществ и высокой бактериальной загрязненностью. Поэтому технология его обработки должна включать в себя процессы по снижению влажности, стабилизации и обеззараживанию. В качестве предварительной обработки представляется в данном случае применять гравитационное уплотнение. Это позволит отказаться от накопителей осадка из первичных отстойников (неравномерное поступление этого осадка), что требуется при флотационном уплотнении рассматриваемой смеси. Далее, т. к. производительность очистных сооружений превышает 100 тыс. м3/сут, экономически оправдано применить

112

анаэробное сбраживание. Уплотненный и сброженный осадок необходимо подвергнуть механическому обезвоживанию. Для чего используем процесс центрифугирования (процесс фильтр-прессования в данном случае не применим, т.к. имеем дело с заиливающим осадком, а процесс вукуум-фильтрования – требует высоких эксплуатационных затрат, кроме того, перед обезвоживанием осадка методом фильтрования его следует предварительно промывать). С целью снижения загрязненности фугата и улучшения водоотдачи осадка перед центрифугированием подвергнем его обработке коагулянтами. После обезвоживания предусмотрим термическую сушку (следовательно, анаэробное сбраживание следует проводить в мезофильных условиях), а затем – сжигание осадка. Золу, образовавшуюся в результате сжигания осадка, можно использовать в качестве присадок и наполнителей при производстве железо-бетонных изделий для дорожного и промышленного строительства.

В качестве резервных к сооружениям механического обезвоживания осадков предусматриваются иловые площадки.

8. Расчет сооружений по обработке осадков

Расчет сооружений производится в соответствии с методиками, изложенными в [6]. При этом должны быть определены:

1.для индивидуально проектируемых сооружений (уплотнители, аэробные стабилизаторы, метантенки; иловые площадки):

•габаритные и основные технологические размеры;

•основные технологические параметры;

•количество сооружений.;

2.для серийно выпускаемых сооружений (сооружения механического обезвоживания, сушилки, печи) :

•тип и марка сооружения;

•основные технологические параметры и режим работы;

•количество сооружений.

113

Пример выполнения раздела 8

Расчет сооружений по обработке осадка из песколовок

Расчет установки по отмывке песка

Периодичность поступления осадка из песколовок на обработку, ч, при условии его удаления поочередно из каждой рабочей песколовки через равные промежутки

времени,

to = n t+1 = 448+1 = 9,6;

где: t – продолжительность хранения осада в песколовке, ч (см. расчет песколовок), t = 2 сут. = 48 ч;

n – число рабочих песколовок (см. расчет песколовок), n = 4.

Объем сжиженного осадка из одной песколовки, м3, поступающего на обработку,

Vo =Voc +Vсм = 6,96 + 2,4 = 9,36;

здесь, Vос – объем осадочной части песколовки (см. расчет песколовок), Vос = 6,96 м3;

Vсм – объем воды, затрачиваемый на одну промывку одной песколовки (см. расчет песколовок), Vсм = 2,4 м3.

Продолжительность нахождения осадка в установке по отмывке песка, ч,

t = t p +tпр +tу =1,5 +0,3 +5 = 6,8;

при чем: tр – продолжительность нахождения осадка в приемном резервуаре

(1…2 ч), tр = 1,5 ч;

tпр – продолжительность отмывки песка (0,25 … 0,30 ч), tпр = 0,3 ч;

tу – продолжительность уплотнения отмытого песка (5 … 6 ч), tу = 5 ч. В виду малого объема осадка, поступающего на обработку единовременно, и того, что периодичность поступления осадка превышает продолжительность его нахождения в установке, предусматриваем осуществление всех операций по отмывке осадка в одном резервуаре. При этом названный резервуар следует оборудовать системами подачи и распределения промывной воды, перемешивания, сбора и отведения воды, а так же системой прочистки сооружения. Принимаем два резервуара

рабочим объемом 10 м3.

115

Продолжительность работы центрифуг в течение суток, ч,

при чем: Wн – влажность обезвоживаемого осадка (табл.10), Wн = 85 %; ρ – плотность обезвожываемого осадка, ρ = 1 т/м3;

ε – эффективность задержания сухого вещества осадка (табл. 24 в [6]),

ε = 65 %;

Wк – влажность кека (табл. 24 в [6]), Wк = 65 %. Расход кека, м3/сут,

Qк = Мк = 3877,7 = 2,59; ρк 1500

где, ρк – плотность кека, ρк = 1500 кг/м3. Расход фугата, м3/сут,

Qф = Q −Qк =13,92 − 2,59 =11,33.

Диаметр трубопровода подачи обезвоживаемого осадка к центрифугам, м,

здесь, v – скорость движения осадка в трубопроводе, v = 0,1 м/с. Принимаем D = 0,15 м.

Диаметр трубопровода подачи обезвоживаемого осадка к одной центрифуге, м,

Принимаем d = 0,15 м.

Диаметр трубопровода отвода фугата от центрифуг на очистку, м,

при чем, vф – скорость движения фугата в трубопроводе, vф = 3 м/с. Принимаем Dф = 0,05м.

117

Принимаем nр = 1 шт.

Общее число сушилок, шт.,

N = n + nр =1 +1 = 2.

Продолжительность работы сушилок в течение суток, ч/сут.,

Расчет сооружений по обработке осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила

В связи с тем, что предполагается совместная обработка осадков из первичных отстойников и избыточного активного ила, необходимо предварительно определить расход их смеси и ее усредненную влажность.

Суточный расход осадка из первичных отстойников, м3/сут.,

Qo =Vос = 514,8;

где, Vос – объем осадка, накапливаемого в первичных отстойника за сутки (см. расчет первичных отстойников), Vос = 514,8 м3/сут.

Суточный расход избыточного активного ила, м3/сут.,

Qи = 24q рN = 24 1181,71 3 = 85083,12;

здесь, qр – часовой расход избыточного активного ила от одного аэротенка (см. расчет вторичных отстойников), qр = 1181,71 м3/ч;

N – число рабочих аэротенков (см. расчет аэротенков), N = 3 шт. Усредненный суточный расход смеси осадка из первичных отстойников и

избыточного активного ила, м3/сут.,

Q = Qo +Qи = 514,8 +85083,12 =85597,92.

Усредненная влажность смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила, %,

118

при чем, Wо – влажность осадка из первичных отстойников (табл. 10), Wо = 98,3 %;

Wи – влажность избыточного активного ила (табл. 10), Wи = 99,5 %.

Расчет радиальных уплотнителей

Максимальный расход смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила, м3/ч,

qmax = qoc1 + qрN = 36,77 +1181,71 3 = 3581,9;

где, qос1 – расход осадка при его выгрузке из одного первичного отстойника (см. расчет первичных отстойников), qос1 = 36,77 м3/ч.

Расход активного ила от аэротенков одной ступени, м3/ч,

qил = Nqр =3 1181,71 = 3545,13.

Концентрация ила по сухому веществу в избыточном активном иле от аэротенков одной ступени, г/л,

Cил = (1+ s)aи = (1+0,3) 8,31 =10,8;

здесь: s – зольность активного ила (см. расчет аэротенка), s = 0,3;

аи – концентрация возвратного активного ила по беззольному веществу (см. расчет аэротенка), аи = 8,31 г/л.

Усредненная концентрация активного ила в смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила, г/л,

при чем, N – число ступеней аэротенков (см. технологическую схему очиски сточных вод), N = 1;

j – порядков номер ступени аэротенков;

n – число отстойников в группе, из которой осадок выгружается одновременно, т.к. число рабочих первичных отстойников составляет 7 шт., n = 1;

i – порядковый номер отстойника в группе, из которой осадок выгружается одновременно.

Полезная площадь одного уплотнителя, м2,

119

Fпол = qmax = 3581,9 = 2238,69; nуq0 16 0,1

где: nу – число рабочих уплотнителей, nу = 16 шт.;

q0 – расчетная нагрузка на площадь зеркала уплотнителя (табл. 4 в [6]), q0 = 0,1 м3/(м2 · ч).

Рабочая глубина уплотнителя, м,

h1 = q0t = 0,1 11,2 =1,12;

здесь, t – продолжительность уплотнения смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила (рис. 4 в [6]), t = 11,2 ч.

Принимаем h1 = 1,15 м.

Площадь поперечного сечения центральной впускной трубы, м2,

при чем, vтр – скорость движения уплотняемой смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила в трубе, vтр = 0,1 м/с.

Диаметр центральной впускной трубы, м,

Принимаем dтр = 0,9 м.

Диаметр и высота раструба центральной впускной трубы, м,

d p = hp =1,35dтр =1,35 0,9 =1,22.

Принимаем dр = hр = 1,25 м.

Площадь раструба по верхней кромке, м2,

Площадь зеркала уплотнителя, ограниченная полупогружным кожухом, м2,

где, vзаз – скорость движения смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила в зазоре между верхней кромкой раструба центральной впускной трубы и полупогружным кожухом, vзаз = 20 мм/с.

Общая площадь уплотнителя, м2,

120

Fобщ = Fпол + fк = 2238,69 + 4,34 = 2243,03.

Диаметр уплотнителя, м,

Принимаем D = 53,5 м.

Количество резервных уплотнителей, шт.,

nур = n2у = 162 = 8.

Принимаем nур = 8 шт.

Общее количество уплотнителей, шт.,

N у = nу + nур =16 +8 = 24.

Диаметр полупогружного кожуха, м,

Принимаем dк = 2,4 м.

Глубина погружения кожуха, м,

hк = 0,3h1 = 0,3 1,15 = 0,35.

Принимаем hк = 0,35 м. Диаметр отражательного щита, м,

dщ =1,3d р =1,3 1,1 =1,43.

Принимаем dщ = 1,45 м.

Высота зазора между верхней кромкой раструба центральной впускной трубы и отражательным щитом, м,

здесь, vз – скорость движения смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила в зазоре, vз = 0,1 м/с.

Принимаем hзаз =0,2 м.

Объем уплотненной смеси осадка из первичных отстойников и избыточного активного ила в одном уплотнителе, м3,