Учебное пособие 1964

Рис. 19. Схема механического обезвоживания осадка:

1 – метантенк; 2 – сборный резервуар; 3 – плунжерный насос; 4 – подача воды; 5 – подача сжатого воздуха; 6 – промывка осадка; 7 – уплотнитель; 8 – резервуар уплотнённого осадка; 9 – подача коагулянта; 10 – отделение коагулирования; 11 – вакуум-фильтр; 12 – транспортёр; 13 – подача в отделение термической сушки

Нагрузка на вакуум-фильтр определяется по формуле
Р	=	Мсух 1000	, кг/ч,	(5.30)
час		Т

гдеМсух – количествоабсолютносухоговеществаосадкаиилапослестабилизаторов, т/сут;

Т – средняя продолжительность работы вакуум-фильтров, ч/сут. Для ваку- ум-фильтров с периодической регенерацией ткани продолжительность принимается Т=12 – 16 ч. Вакуум-фильтры непрерывного действия могут работать непрерывно, однако продолжительность их работы принимается Т= 18 – 22 ч.

Необходимая площадь поверхности вакуум-фильтров определяется по формуле

F	=	Рчас	, м2,	(5.31)
пол		А

где А – производительность вакуум-фильтра, кг/(ч м2), по сухому веществу. Зависит от влажности исходного осадка. При Висх=93…94 % производительность составит А=30…35 кг/(ч м2); при Висх=96…97 % - А=15…17 кг/(ч м2).

Необходимое количество вакуум-фильтров определяется по формуле
n =	Fпол	, шт.,	(5.32)
	F′

здесь F′- полезная площадь одного типового вакуум-фильтра. Принимается по табл. 43.

Окончательно принять общее число фильтров следует с учётом резерва. Вакуум-фильтры устанавливаются в закрытых помещениях, в которых в

качестве основного оборудования следует предусматривать насосы, ёмкости

61

реагентного хозяйства, барабанные вакуум-фильтры БОУ. Рекомендуемые площади зданий в зависимости от пропускной способности цеха механического обезвоживания приведены в табл. 44.

Таблица 44 Рекомендуемая площадь здания цеха механического обезвоживания

Пропускная способность по	Площадь здания, м2
сухому веществу, т/сут
10	60х56
15	60х62
25	60х86
40	190х109
60	204х100

5.6. Термическая сушка осадков

Для термической сушки осадка целесообразно применять установку с кипящим слоем осадка (рис. 20).

Рис. 20. Схема установки сушилки с кипящим слоем осадка:

1 – загрузочная воронка; 2 – шнековый питатель; 3 – фильерная решётка; 4 – нож для нарезания гранул; 5 – воронка для загрузки сформированных гранул; 6 – трубопровод для отвода отработанных газов и влаги; 7 – сушильная камера; 8 – вращающийся валик (включается в момент выгрузки сухого осадка); 9 – щель для подачи рабочих газов теплоносителя; 10 – канал для выгрузки сухого продукта; 11 – запорное устройство; 12 – газовая горелка; 13 – трубопровод для подачигаза; 14 – трубопровод дляподачи воздуха; 15 – камера сгорания; 16 - термометр

Для удобства формования гранул диаметром 8…10 мм и длиной 18…25 мм необходимо, чтобы исходная влажность осадка не превышала 65 %. Поэтому в осадок с влажностью 75…80 % после механического обезвоживания следует

62

добавлять ранее высушенный. Количество этого высушенного осадка определяется по формуле

G		= G	Вос − Всм			, кг/ч,	(5.33)
	p	oc	В	−В	р
			см

где Goc – количество осадка после механического обезвоживания, которое поступает на питатель загрузочной воронки (рис. 20), кг/ч, при влажно-

сти Вос; Вос – влажность осадка после механического обезвоживания, Вос = 75…80 %;

Всм – влажность смеси механически обезвоженного осадка и ранее высушенного осадка. Следует принимать Всм = 60…65 %;

Вр – влажность ранее высушенного осадка. СледуетприниматьВр = 15…25 %.

Производительность установки по испаряемой влаге зависит от количества подаваемого осадка на сушку при соответствующей влаге:

W = G	Всм−Вр	, кг/ч,	(5.34)
1 100 − Вр

где G1 – вес смеси осадка, подаваемого на обезвоживание и ранее высушенного,

G1 = Goc+Gp, кг/ч;

Для определения рабочего объёма сушильной камеры необходимо воспользоваться следующей формулой:

V = W , м3,

(5.35)

с.к A

где А – удельная производительность (нагрузка) установки по испаряемой влаге

А = 530…610 кг/(м3 ч).

Высота сушильной камеры определяется по формуле
Нс.к = 3 hк.с , м,				(5.36)
здесь hк.с – высота кипящего слоя. hк.с = 0,25…0,3 м.
Площадь щели для подачи рабочих газов определяется по формуле
	Q	2
Sщ =			, м ,	(5.37)
	3600 ρ υ
1		вх

где Q – расход теплоносителя, кг/ч. Для испарения 1 л влаги необходимо затратить 2261 КДж (540 Ккал). При использовании в качестве основного продукта сжигания мазута с теплотворной способностью 40 МДж/кг его удельный расход составит 56,25 г. Количество газообразных продуктов, которое образуется в камере смешения топочных газов и воздуха в расчёте на 1 кг сжигаемого мазута, составляет 47 кг/кг при входе в сушилку, а с учётом испаряемой влаги - 48,5 кг/кг. Вес теплоносителя составит

Q=W qмаз α,

(5.38)

здесь qмаз – удельный расход мазута для испарения 1 кг влаги, при затрате тепла 2261 КДж qмаз = 0,06 кг; α- удельное увеличение количества газообразных продуктов при сжигании 1 кг мазута, α = 47 кг/кг в камере

63

сгорания, α = 48,5 кг/кг в камере смешения для отвода теплоносителя и влаги;

ρ1 – плотность теплоносителя на входе в установку, кг/м3.

Плотность теплоносителя в зависимости от температуры его на входе или выходе определяется по формуле

	ρх = ρ0	20 + 273		, кг/м3,	(5.39)
		х+ 273

где ρ0 – плотность газа при температуре 20°С, ρ0 = 1 кг/ м3; х – температура теплоносителя, °С: на входе хвх = 750…800 °С; на выходе

хвых = 150…170 °С.

υвх – скорость подачи газа в камеру, м/с. υвх = 42…64 м/с.

Площадь отверстия для отвода отработанных газов и влаги определяется по формуле

	Q +W	2
S =		, м ,	(5.40)
	3600 ρ2 υотв

где W – производительность установки по испаряемой влаге, кг/ч; ρ2 – плотность теплоносителя на выходе из установки, кг/м3; υотв – скорость отвода газа из камеры, м/с. υотв = 4…6 м/с.

5.7. Вспомогательные помещения

Для обеспечения теплом и поддержания процессов, связанных с подачей тепла, на станции очистки необходимо предусмотреть собственную котельную. В состав помещения котельной входят: котельный зал, комната оператора, щитовая, бытовые помещения. Размеры котельной в плане зависят от её производительности и используемых теплоносителей и топлива (табл. 45).

Не рекомендуется близкое расположение и блокировка административнобытовых помещений со зданиями, в которых возможно выделение пыли, газов и т.п. Оборудование насосных и воздуходувных станций создаёт большие вибрации, воздействие которых недопустимо на измерительное оборудование лабораторий, поэтому здание лабораторий следует располагать отдельно от них.

Таблица 45 Основные параметры и геометрические размеры котельных [9, табл. 66.39]

Произво-			Размер	Строительный
дитель-	Теплоноситель	Топливо
ность,			котельной в	3
			плане, ахb, м	объём, м
ГДж/ч
2,1	Пар	Газ	6х10,5	351
4,2	Вода	Уголь	9х18	616
		Газ	6х18	450
	Вода	Уголь	12х18	805
7,9	Вода	Соляровое масло	12х18	1160
	Пар	Мазут	12х19,5	1242
	Пар	Уголь	9х18	718
10,5	Вода и пар	Газ	6х19,5	777
28,5	Вода и пар	Мазут и газ	12х30	2994
68,5	Вода	Газ природный	12х30	2915
		64

Размеры административно-бытового и лабораторного корпуса для производительности станции Q=10…100 тыс. м3/сут в плане 42х12 м и 48х12 м для

Q>100 тыс. м3/сут.

В состав помещений входят: химическая лаборатория, бактериологическая лаборатория, весовая, моечная, буфет, кладовая, конторские (комнаты дежурного персонала, административные) и бытовые помещения – гардеробные, душевые, умывальные, туалетные, стирки и сушки одежды. Основное оборудование: лабораторное, вытяжные шкафы, центробежные вентиляторы, а также оборудование для буфета (кипятильник, электроплита, умывальник).

Территория очистной станции должна ограждаться забором. Тип ограждения назначается исходя из местных условий. Площадка должна освещаться прожекторами, установленными на крышах зданий и на специальных мачтах. Следует также предусматривать местные светильники в местах отбора проб, мостики через каналы, подъезды к зданиям.

Площадь озеленения должна составлять не менее 15 – 20 % площади в пределах границ территории очистной станции.

Для полива дорог и зелёных насаждений в летний период следует предусматривать поливочный кран.

Вертикальная планировка территории станции должна обеспечивать отвод поверхностных вод со скоростями, исключающими возможность эрозии почвы. Планировочные отметки территории следует назначать в соответствии с технологическими требованиями к вертикальной посадке сооружений исходя из условий максимального сохранения естественного рельефа и почвенного покрова, минимального объёма земляных работ.

К местам расположения технологического оборудования следует предусматривать удобные подходы, площадки, лестницы и при необходимости ограждения.

Главный вход, проходную и въезд на территорию очистной станции необходимо располагать со стороны основного подхода трудящихся. За оградой территории следует предусматривать площадку для стоянки автотранспорта.

6. Пример выполнения раздела «Механическая очистка городских сточных вод»

вкурсовом (дипломном) проекте

6.1.Исходные данные для проектирования

А. Данные о бытовых сточных водах

1. Норма водоотведения по районам города, ni, л/(сут чел.):

Iрайона n1=165; II района n2=215.

2.Количество хозяйственно-фекальных сточных вод от районов города,

Qсут х-ф, м3/сут:

QI = 17 430; QII =27 500.

3. Населённый пункт расположен в Воронежской области.

65

Б. Данные по производственным сточным водам

В дипломном проекте промышленных предприятий может быть более одного, тогда все необходимые данные приводятся для каждого.

1. Суточный расход производственных сточных вод - Qпр, м3/сут;

Qпр =913,6.

2. Количество смен (рабочих) на промышленномпредприятии(ПП№1)-: nсм =2.

3.Количество производственных сточных вод на ПП № 1 в смену с максимальным расходом - Qпр.maх см =570 м3.

4.Неравномерность отвода производственныхсточныхводпочасамсмены –

Кчас=1,42.

5. Концентрации загрязнений в производственных сточных водах, мг/л: взвешенных веществ – Кпр=312,6; БПКполн – Lпр=403,5.

6.Количество работающих в цехах предприятия: холодных, в сутки – N1 = 410 чел,

вмаксимальную смену – N3 =250 чел; горячих, в сутки – N2 =80 чел,

вмаксимальную смену – N4 =45 чел; процент пользующихся душем – р = 40 %.

7.Температура смеси бытовых сточных вод от районов города и промыш-

ленного предприятия, °С:
летом – Тw.л = 21°С;	зимой – Тw.з = 13°С.

В. Данные по водоёму, принимающему сточные воды

1.Расход воды в водоёме (при 95 % обеспеченности) - Qp = 11,7 м3/с.

2.Средняя скорость течения воды в водоёме на расчётном участке –

υр = 0,47 м/с.

3.Средняя глубина воды в реке – Нср = 1,18 м.

4.Температура воды в водоёме:

летом – Тр=22°С;		зимой - Тр=9°С.
5.	Количество взвешенных веществ в воде водоёма до сброса в него сточ-
ных вод - Кр.вз-в=10,8 мг/л.
6.	Концентрация БПКполн в речной воде до сбора сточных вод:
летом Lр(л)=1,98 мг/л;		зимой Lр(з)=1,62 мг/л.
7.	Концентрация растворённого кислорода в речной воде до сброса сточ-
ных вод:
летом Ор(л)=6,85 мг/л;		зимой Ор(з)=7,95 мг/л.
8.	Расстояние до расчётного створа:
по прямой Lпрям=2200 м; по фарватеру Lфар=3150 м.
9.	Категория водоёма - РХ – I.

Примечание: СБ – водоём социально-бытового назначения; РХ – водоём рыбохозяйственного назначения; I и II – степень значимости водоёма.

66

6.2. Основные технологические расчётные данные проекта

Для расчёта сооружений для очистки городских сточных вод определим: а) средние значения концентрации загрязнений по взвешенным веществам

и по БПКполн; б) расчётные расходы хозяйственно-фекальных и производственных сточ-

ных вод; в) приток сточных вод по часам суток (составим табл. 48).

Определение концентрации загрязнений

Значение концентрации взвешенных веществ в хозяйственно-фекальных сточных водах определим для каждого района города, мг/л, по формуле (1.15):

КI =

65 103

=

65 000

= 393,93

мг/л;

КII =

65 103

=

65 000

= 302,32

мг/л.

nI

165

nII

215

Концентрацию взвешенных веществ, мг/л, в смеси бытовых и производственных сточных водах определим по формуле (1.16):

	Кsm =	КI QI + КII QII + Кпр Qпр	=
		QI + QII + Qпр

= 393,93 17 430 +302,32 27 520 +312,6 913,6 = 337,34 мг/л. 17 430 + 27 520 +913,6

Значения концентрации БПКполн в бытовых сточных водах I и II районов города вычислим по формуле (1.17), мг/л:

L	=	75 103	=	75 000	= 454,54 мг/л; L	=	75 103	75 000	= 348,83 мг/л.
							=
I		nI		165	II		nII	215

БПКполн смеси бытовых и производственных сточных вод найдём по фор-

муле (1.18):

	Lсм =	LI QI + LII QII + Lпр Qпр	=
		QI + QII + Qпр

= 454,54 17 430 +348,83 27 520 + 403,5 913,6 = 390,09 мг/л. 17 430 + 27 520 +913,6

Определение расчётных расходов сточных вод А. Хозяйственно–фекальных расходов сточных вод от города

Определим суточный расход хозяйственно-фекальных сточных вод от города, м3/сут:

Qсут х-ф =QI + QI I = 17 430+27 520= 44 950 м3/сут.

Среднийчасовойрасходхозяйственно-фекальныхсточныхводбудетравен

Qmid х−ф = Qсут24х−ф = 4424950 =1 872,92 м3/ч,

а средний секундный расход составит

67

qmid s.х−ф = Q3mid600х−ф =13872600,92 = 0,52 м3/с.

По величине среднего секундного расхода сточных вод (т.е. по qmid s.х−ф =520 л/с) СНиП [1, табл. 2] или более достоверно [7, табл. П.3] с учё-

том максимальной и минимальной обеспеченности определяем значения коэффициентов общей неравномерности. При среднем секундном расходе, равном

520 л/с, значения Кgen.max(3%) = 1,57, а Кgen.min(97%) = 0,543 [7, прил. 3].

Тогда максимальные и минимальные расходы хозяйственно-фекальных сточных вод определим по формулам:

а) в максимальный час суток

Qmax х−ф = Qmid х−ф Кgen.max(3%) =1 872,92 1,57=2 940,48 м3/ч;

б) максимальный секундный расход будет равен qmax s.х−ф = Q3max600х−ф = 2 3940600,48 = 0,817 м3/с;

в) в час минимального притока сточных вод

Qmin х−ф = Qmid х−ф Кgen.min(97%) =1 872,92 0,543=1 017 м3/ч;

г) минимальный секундный расход будет равен

qmin s.х−ф =

Qmin х−ф

1 017

3

=

= 0,283

м /с.

3 600

3 600

Расчёты можно выполнять в таблицах Excel в форме табл. 46.

Расходы хозяйственно-фекальных сточных вод

Таблица 46

Средние

Коэффициенты

Максимальные

Минимальные

Суточный

расходы

неравномерности

расходы

расходы

ч

расход,

/

midх-ф 3

gen.max(3%)

gen.min(97%)

3

minх-ф 3

ф-хmax

Qсут х-ф.,

,

ч/

qmid

s.х−ф,

м,

qmax s.х−ф ,

, ч/

qmin s.х−ф ,

м3/сут

Q

м

м3/с

К

К

Q

м3/с

Q м

м3/с

44 950

1872,92

0,52

1,57

0,543

294,48

0,817

1 017

0,283

Б. Сточные воды промышленного предприятия (ПП №1)

Определим расход производственных сточных вод в час максимального притока максимальной смены:

			Qmax см			570	3	/ч,
	Qпр. max	=		Кчас	=	8	1,42= 101,18 м
			tcм

а максимальный секундный расход будет равен

qпр. max = Q3пр600.max = 1013 600,18 = 0,028 м3/с.

68

Минимальный часовой расход в смену с минимальным расходом будет ра-

вен

	Qпр. min =	Qпр. − Qmax см	=	913,6 −570		3	/ч,
						=30,25 м
		tсм Кч		8	1,42

а минимальный секундный расход найдём по формуле

qпр.min = Q3пр600.min = 330600,25 = 0,0084 м3/с.

Расход бытовых сточных вод

Суточный расход:

а) в холодных цехах

N1 nх

410

25

Qб.сут х

=

=

3

=10,25 м /сут;

1 000

1 000

б) в горячих цехах

N

2 nг

80 45

Qб.сут г

=

=

=

3

3,6 м

/сут.

1 000

1 000

Расход бытовых сточных вод в различные смены составит:

1) в холодных цехах:

а) в максимальную смену

N

3 nх

250

25

Qб. max см х =

=

3

=6,25 м

;

1 000

1 000

б) в минимальную смену

N раб.хmin см nх

(N

) n

Qб.min см х

=

=

1

− N

3

х =

1000

1 000

=

(410 −250) 25 =4,0 м3;

2) в горячих цехах:

1 000

а) в максимальную смену

N

4 nг

45 45

Qб.max см г =

3

=

=2,025 м

;

1 000

1 000

б) в минимальную смену

(N

− N4 ) nг

(80

−45) 45

Qб.min см г =

N раб.гmin

см

nг

=

2

3

=

1 000

=1,575 м .

1 000

1 000

Расход сточных вод от приёма душа рабочими

(количество рабочих, пользующихся душем, указано в задании к проекту): 1) за сутки:

	а) в холодных цехах		N1	рх nх		410 40 40
	Qдуш.сут х	=			=		3
						105	=6,56 м	/сут;
			100 1 000
				69

б) в горячих цехах

N 2 рг nг

Qдуш.сут г =

80 40 60

3

=

=1,92 м /сут.

100 1 000

100 1000

В максимальную смену:

а) в холодных цехах

N3 рх nх

250 40 40

Qдуш.max см х

=

=

3

100 000

=4,0 м

;

100 1 000

б) в горячих цехах

N4 рг nг

45

40 60

Qдуш.max см г

=

=

3

100 000

=1,08 м .

100 1 000

В минимальную смену:

а) в холодных цехах

(N1 − N 3 ) рх nх

(410−250)

40 40

3

Qдуш. min см х

=

=

100 000

=2,56 м ;

100 1 000

б) в горячих цехах

(N

2 − N 4 ) рг n г

(80−45) 40 60

3

Qдуш . min см

г

=

=

100 000

=

0,84 м .

100 1 000

Для бытовых сточных вод по значению Кgen.max(3%) [7, прил. 4] найдём распределение притока сточных вод по часам суток в процентах и м3/ч. Расчётные

суммарные расходы бытовых и производственных сточных вод занесём в табл. 47. Распределение процентов притока сточных вод в табл. 48 следует принимать по существующим зависимостям табл. 4 или по [7, табл. П.4].

Таблица 47 Основные данные для расчёта сооружений по очистке городских сточных вод

	Наименование параметра	Количественный
		показатель
1.	Суммарныйрасходбытовыхипроизводственныхсточныхвод:
	суточный, м3/сут	45 885,93
а)	максимальный часовой, м3/ч	3 113,86
б)	средний часовой, м3/ч	1 911,914
в)	минимальный часовой, м3/ч	696,72
г)	средний секундный, м3/с	0,531
д)	максимальный секундный, м3/с	0,865
е)	минимальный секундный, м3/с	0,194

2.Концентрация загрязнений смеси бытовых и производственных сточных вод, мг/л:

а)	по взвешенным веществам		337,34
б)	по БПКполн.		390,09
3.	Температурасмесибытовыхипроизводственныхсточныхвод		21,00
	(иззадания), °С:	летом
			13,00
		зимой
		70