Введение

Под водоотведением принято понимать комплекс санитарных мероприятий и инженерных сооружений, обеспечивающих своевременный сбор сточных вод, которые образуются на территории птицефабрике и т.д., быстрое удаление, транспортирование этих вод за пределы птицефабрике, а также их очистку, обезвреживание и обеззараживание.

Сточными называются воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные при этом дополнительными примесями, изменяющие их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории птицефабрике и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки территории.

Сточные воды от птицефабрике и населенных пунктов делятся на:

1-бытовые сточные воды от санитарных приборов;

2-производственные сточные воды для различных технологических процессов;

3-атмосферные сточные воды (дождевые) - при выпадении дождя и от таяния снега (талые воды).

По химическому составу загрязнения сточных вод подразделяются на минеральные и органические. Минеральные - частицы песка, масла и т.д. Органические подразделяются на растительные (в химическом составе которых содержится углерод) и животные (которые содержат главным образом азот).

По физическому состоянию загрязнения сточных вод делятся в зависимости от степени их дисперсности на растворенные (состоящие из молекулярно-дисперсных частиц размерами менее 0,001 мм), на коллоидные (0,1-0,001) и нерастворимые загрязнения.

Наиболее опасными в санитарном отношении являются бытовые сточные воды, т.к. они содержат большое количество органических веществ, а также болезнетворные бактерии. В зависимости от благоустройства районов застройки пункта среднесуточное отведение бытовых сточных вод принимается от 125 до 350 л на одну единицу.

Состав сточных вод характеризуется концентрацией (мг/л).

Нерастворимые вещества в сточной воде в зависимости от размеров частиц и их плотности могут всплывать на поверхность потока, могут находиться во взвешенном состоянии, образуя суспензии, а также осаждаться на дно.

Общее количество взвешенных веществ в бытовых сточных водах принимается 65 г в сутки на одну единицу.

Производственные сточные воды различных отраслей промышленности содержат различные загрязнения и различные концентрации (специфические загрязнения).

Дождевые стоки – содержится значительное количество минеральных примесей, а также загрязнения органического происхождения.

2. Состояние вопроса

Система водоотведения включает в себя основные элементы, такие как внутренние водоотводящие системы в зданиях и внешние водоотводящие сети, канализационную насосную станцию, очистные сооружения, выпуски сточных вод в водоем.

Внутриквартальная водоотводящая сеть представляет собой систему подземных трубопроводов. Трассировка ее производится около зданий между смотровыми колодцами по концам выпусков из зданий в направлении, совпадающем с уклоном поверхности земли. Внутриквартальная сеть трубопроводов рассчитывается на самотечное движение жидкости с частичным наполнением труб.

Внешняя водоотводящая сеть представляет собой систему подземных трубопроводов, уложенных с уклоном в направлении движения воды. Она рассчитывается на самотечное движение жидкости с частичным или полным наполнением труб при расчетных условиях (наибольших расходах). В целях сокращения заглубления трубопроводы трассированы в направлении, совпадающем с уклоном поверхности земли.

Выбор материала труб для водоотводящей сети производится на основании технико-экономического сравнения асбестоцементных и керамических труб.

Для подъема и перекачки сточных вод на очистные сооружения от объекта служит главная насосная станция, оборудованная одним рабочим насосам и одним резервным марки 6НФ. Работа насосов, автоматизированная в зависимости от уровня сточных вод в приемном резервуаре.

Основными задачами интенсификации работы очистных сооружений являются: повышение их пропускной способности и эффективности; снижение капитальных и эксплуатационных затрат, в том числе трудоемкости обслуживания и энергоемкости технологического процесса.

В технологическом разделе разработана технологическая карта на реконструкцию водоотводящей сети. Место строительства выбрано по кратчайшему расстоянию при минимальном количестве искусственных сооружений. Для снижения трудоемкости работ по монтажу труб предусматривается предварительное укрупнение труб в отдельные звенья. Соединение керамических труб раструбное, заделка стыков осуществляется предварительно битуминизированной пеньковой прядью, которую уплотняют конопаткой вручную, а оставшийся пустой зазор заполняют асфальтовой мастикой.

В организационно-экономическом разделе рассмотрены вопросы организации поточного ведения работ при строительстве канализационной сети.

В разделе безопасность и экологичность производственных процессов рассмотрены мероприятия по обеспечению безопасности производства работ по строительству канализационной сети, меры по максимальному сохранению зеленых насаждений, мероприятия по рекультивации земли и защите поверхностных и подземных водоемов от загрязнения.

3. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 Определение расчетных расходов сточных вод

Для удаления сточных вод в хозяйственно-бытовых сооружений проектируемой птицефабрике устраивается система бытовой канализации, при помощи которой сточные воды отводятся в общую канализационную сеть.

Суточные и часовые нормы водоотведения близки к нормам водопотребления без учета безвозвратно потерянной воды, и составляют 215 л/чел.сут./1/. Режим водоотведения оценивается вероятностными характеристиками, связывающими число одновременно действующих приемников сточных вод и число потребителей, пользующихся приемниками сточных вод. В таблице 3.1 представлены нормативные расходы сточных вод водопотребителями.

Определяем среднесуточный расход воды от птицефабрики.

Q_min=, (3.1)

где q_б - норма водоотведения=160 л/сут;/1/

N-количество потребителя, =225×100 голов.

Q_min=; (3.2)

Q_min== 36,0 м3/сут.

Определяем среднечасовой расход воды.

q_{min (m)}=; (3.3)

q_{min (m)}==1,5 м³/сут.

Определяем общий максимальный коэффициент неравномерности по таблице 2 СНиП 2.04.03-85.

К_{gen max}=2,5.

Вычисляем максимальный часовой и максимальный секундный расходы.

q_{max (m)}=; (3.4)

q_{max (m)}1,5∙2,5 =3,75 м3/ч;

q_{max (s)}=; (3.5)

q_{max (s)}= 1,04 л/с

Вычислим расчетные расходы от хоз-блоков:

Qmid=, где, q_б - норма водоотведения=160 л/сут;/1/

N-количество персонала, =69

Q_min=;

Q_min== 11,13 м3/сут.

Определяем среднечасовой расход воды.

q_mix,m=;

q_min,m==0,46 м³/сут.

Определяем общий максимальный коэффициент неравномерности по таблице 2 СНиП 2.04.03-85.

К_{gen max}=2,5.

Вычисляем максимальный часовой и максимальный секундный расходы.

q_max(m)=; (3.6)

q_{max (m)}=0,4∙2,5 =1,00 м3/ч;

q_max(s)=; (3.7)

q_{max (s)}= 0,28 л/с

Аналогичным способом определяем суточные расходы сточных вод от:

Котельной;

Душевые;

Бройлерная;

Яслей;

Неучтённые расходы.

Результаты вычислений сведены в таблицу № 3.1.

№ п/п	Наименование.	Cекунд – ный Расход, л/с.	Часовой расход, м^3/ч.	Суточный расход, м³/сут.
1	2	3	4	5
1	Птицефабрика	0,42	1,5	36,00
2	Хоз-блок	0,13	0,46	11,13
3	Котельная	0,19	0,67	16,00
4	Душевые	0,12	0,42	10,00
5	бройлерная	0,20	0,73	17,60
6	Ясли	0,06	0,22	5,30
7	Неучтённые расходы – 5,5%			1,97
Всего:		1,13	4,08	98
MAX:		2,89	10,2

Система водоотведения.

Водоотводящая система птицефабрики состоит из санитарных приборов, отводных линий, стояков и выпусков из зданий. Отводные линии прокладываются с уклоном к стоякам для обеспечения самотечного отвода воды. Стояки в зданиях прокладывают вертикально и выводят над крышей на 0,7-1 м (тем самым осуществляется вытяжка газов, а также вентиляция сети). Выпуски - это участки трубопровода от стояков до смотровых колодцев. Внутренняя водосточная сеть зданий предназначена для отвода дождевых вод. Кровли зданий устраиваются с уклоном в сторону наружных или внутренних водостоков./1/ Существует внутриквартальная водоотводящая сеть-это система подземных трубопроводов, которая рассчитана на самотечное отведение сточных вод и частичное заполнение труб. Для контроля за работой водоотводящей сети устраиваются канализационные колодцы. При составлении схемы водоотводящей сети обслуживаемый объект разбивается на бассейны водоотведения - это часть территории обслуживаемого объекта, ограниченная линиями водоразделов и границами объекта. Коллекторы бассейна водоотведения - это трубопроводы, предназначенные для приема и отвода воды от части или всего бассейна водоотведения./10/

Главные коллекторы - это трубопроводы, предназначенные для отведения сточных вод от всего обслуживаемого объекта до насосной станции. Различают местные насосные станции, служат для подъема и перекачки сточных вод от бассейна водоотведения (районные насосные станции). Главные насосные станции служат для приема и перекачки сточных вод от всего объекта на очистные сооружения. Очистные сооружения располагают ниже по течению реки от объекта на некотором расстоянии от застройки (>500 м). Выпуск в водоем сточных вод - это специальное сооружение, конструкция которого должна обеспечивать быстрое и интенсивное смешение сточной воды с водой водоема и исключить разрушение самого выпуска потоком сточной воды. Также существуют аварийные выпуски - располагаются на главных коллекторах- расположены вдоль реки, желательно устройство их перед насосной станцией./10/

Схема водоотведения и водоотводящей сети показана на генплане, в графической части дипломного проекта лист 1

Определение расчетных расходов для отдельных участков водоотводящей сети.

Размеры и параметры работы самотечных трубопроводов определяются на основании расчетных расходов сточных вод, рельефа местности и других условий проектирования. Известно 2 метода определения расчетных расходов сточных вод:

1 метод - по тяготеющим площадям;

2 метод - по удельному расходу на единицу длины трубопровода.

Мы принимаем 2 метод./7/

Схема к определению расчетных расходов.

18

24

боковой

транзит

20 21 22

попутный

Рис.3.1

q_cit=[(q_бок+q_n)+q_тр]·К_{gen max}+q_соср

(3.8)

- формула для расчета

расходов для отдельных участков сети,

где: q-бок-расход, поступающий с боковой ветки (18-21);

qn-попутный расход (путевой расход)-расход, поступающий с прилегающего квартала, его считают условно присоединенным в начало участка (21-22);

q_тр- транзитный расход - расход на предшествующем участке (20-21);

К_{gen max}-максимальный коэффициент неравномерности;

q_соср.- расход от промышленного предприятия (сумма расчетных расходов бытовых, душевых и производственных сточных вод). Различают транзитные и местные сосредоточенные расходы. Вычисления сводим в таблицу 3.3

3.2 Расчет водоотводящей сети и сооружений на ней.

В проекте водоотведения предусматривается неполная раздельная система для отвода бытовых сточных вод с подачей сточных вод на очистные сооружения канализационной насосной станцией. Атмосферные воды стекают естественным путем по кюветам проездов, открытым лоткам, канавам. Трубопроводы канализационной сети прокладываются параллельно зданиям, объединяя выпуски внутренних канализационных сетей этих зданий. Дальнейший отвод сточных вод осуществляется самотеком по кратчайшему направлению к контрольному колодцу.

Минимальную глубину заложения трубопроводов необходимо назначать исходя из следующих 3 условий:

1 – исключение промерзания труб;

2 – исключение разрушения труб под действием внешних нагрузок;

3 – обеспечение присоединения к трубопроводам внутриквартальных сетей и боковых веток.

Температура сточной воды даже в зимнее время не снижается ниже +7+15ºС, поэтому оказывается возможным прокладывать трубопроводы на глубине меньше глубины промерзания грунта. Вокруг трубы образуется зона талого грунта, поэтому трубопровод не промерзает./11/

Схема прокладки трубопровода.

h^I_min

1

h_пр

а

2

Рис.3.2

1 – трубопровод;

2 – граница мерзлого грунта;

h_пр – глубина промерзания грунта;

h^I_min – минимальная глубина заложения трубопровода;

а – величина, зависящая от d трубопровода, равная 0,3 м при d ≤ 500 мм и 0,5 м при d > 500 мм.

h^I_min=h_пр-а

h_пр находят по диаграмме, в учебнике «Водоотводящие системы и сооружения» Калицун, с. 100, схема 2.

В целях исключения разрушения трубопроводов возможными внешними нагрузками, глубина заложения трубопроводов должна быть не менее 0,7 м до верха трубопровода./11/

h^I_min=0,7+d

При присоединении внутриквартальной сети к внешней водоотводящей, минимальная глубина заложения трубопровода в диктующей точке должна быть не меньше, определенной по формуле

h^II_min=h^I_min+i_min·(L+l)-(zH-zK)+Δd (3.9)

z_н

1-квартал

L z_k

2-трубопровод

l

Рис.3.3

h^II_min – минимальная глубина заложения трубопровода

h^I_min – минимальная глубина заложения трубопровода в начале внутриквартальной сети;

i_min – минимальный уклон трубопровода внутри квартальной сети;

L и l – длина внутриквартальной сети;

Zн и zk – отметки поверхности земли в начале и конце внутриквартальной сети;

Δd – разница диаметров труб внешней и внутриквартальной сетей.

Определяем минимальные глубины заложения трубопроводов в диктующих точках 18,21,49,56,58,70.

Т.18. h^II_min=0,9+0,008100-160-159,5=1,2 м.

Т.21. hIImin=0,9+0,008140-159,0-158,0=1,02 м.

Т.49. hIImin=0,9+0,008200-154-152=1,3 м.

Т.56. hIImin=0,9+0,008120-153,1-152,5=1,26 м.

Т.58. hIImin=0,9+0,008237,5-158-156,5=1,3 м.

Т.70. hIImin=0,9+0,008112,5-159,7-159=1,1 м.

Гидравлический расчет и проектирование водоотводящей сети.

В начале гидравлического расчета неизвестен диаметр трубопровода и следовательно минимальный уклон, поэтому задачи по расчету сводятся к методу последовательного приближения. В начале задаются диаметром и определяют обеспечит ли он пропуск расхода с регламентируемым наполнением. Если нет, то расчет повторяется при другом принятом диаметре.

z^I_з

z^II_з

H^I

z^I_лαH^II

z^II_л Δh

L

21 22

Рис.3.4

tg α = i =Δh/L; Δh = i L; zIл = zз – H; zIIл = zIл – Δh = zIл - i L; HII = zIIз - zIIл ,

где, Δh – падение на данном участке.

При построении продольного профиля трубопровода решается вопрос о соединении труб по высоте. Соединение труб от участка к участку осуществляется с помощью смотровых (перепадных) колодцев.

В инженерной практике применяется два метода соединения трубопроводов:

1 метод – по верху трубы – «шилыга в шилыгу»;

2 метод – соединение по уровням воды.

3.3 Расчет канализационной насосной станции

Для перекачки сточных вод от объекта канализации на очистные сооружения предусматривается канализационная насосная станция.

Для расчета насосной станции требуется знать расходы в отдельные часы суток, а также геометрическую высоту подъема воды. Расходы устанавливаются по суммарной таблице притока всех видов сточных вод (бытовых от города; бытовых, душевых и сточных вод от предприятия)/13/

1.Определение расчетных расходов мах. сут. производительности КНС

Полный напор развиваемый НС определяется по формуле:

, (3.10)

где, H_ст. -статический напор насоса;

H_ст.=Z₂-Z₁; (3.11)

=

где, Z₁=190,60 – отметка оси насоса;

Z₂=196,95 – отметка в приёмной камере;

hl_i =0,03 м. – потери по длине;

h_из.=2,12 м. – свободный напор на излив.

Определение диаметра напорного трубопровода:

(3.12)

n_н.в. =2÷2,5

Величину экономического фактора вычисляем по формуле:

( 3.13)

Определение приведенного расхода

; (3.14)

Подбираем керамические трубы d=200 мм

Потери в напорном трубопроводе определяем по формуле:

(3.15)

V=0.63 1000i=0,00178

Подбираем 2 насоса марки ЦМК 10-20

График рабочих характеристик насоса приведен на рис. 3.5

Техническая характеристика принимаемых насосов приведена ниже:

Производительность – 10,2 м³/ч.;

Напор – 11,5 м.;

Мощность – 1,1 квт.

Излишний напор погасить задвижкой.

График рабочих характеристик насоса.

рис. 3.5

Подбор электродвигателя:

Мощность необходимая для привода насоса определяем по формуле:

(3.16)

Где, k - коэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки электродвигателя при эксплуатации;

p - плотность перекачивающей жидкости;

q - ускорение силы тяжести;

Q_м. - подача насоса, мах. Возможная;

H_м. - напор, соответствующий Q_м.;

(3.17)

где,Q_н. - подача при включении всех рабочих агрегатов;

K_м. - коэффициент, учитывающий увеличение подачи одного работающего насоса при отключении остальных;

Подбираем электродвигатель марки АМИ 200М4

В станциях водоотведения стоки перед попаданием в насосы должны пройти через специальные сооружения - решетки. Задержанный на решетках крупный мусор измельчается на дробилках и опять сбрасывается в поток со сточной жидкостью. На данной НС применяются решетки –дробилки следующего типа РД-150 производительность 1500 кг/м³; 1рабочая и 1резервная.

Количество отбросов, снимаемых с решеток при норме 8 л/чел в год с объёмным весом 750 кг/м³ равно:

Скорость движения сточной жидкости в щелях решетки дробилки =0,8 м/сек.

Канализационная насосная станция проектируется в автоматическом режиме без постоянного обслуживающего персонала./13/

Глубина заложения подводящего коллектора составляет 2,15 м.

Надземная часть насосной станции прямоугольная, размерами 99м, высотой 3,6 м до низа плит покрытия.

В надземной части расположены вентиляционная камера, санузел, предусмотрено место установки шкафа управления и монтажной площадки.

Подземная часть насосной станции разделена глухой водонепроницаемой перегородкой на два отсека, в одном из которых расположен приемный резервуар и помещение решетчатого контейнера, в другом – машинный зал.

Во избежание затопления насосной станции на подводящем коллекторе устанавливается задвижка с электроприводом, управляемая автоматически от аварийного уровня в приемном резервуаре.

Сточные воды поступают по подводящему коллектору в приемный резервуар. Дно приемного резервуара имеет уклон i=0,1 к приямку, в котором расположены воронки всасывающих трубопроводов.

Приемный резервуар оборудован устройством для взмучивания осадка. Подача воды на взмучивание регулируется вентилем.

Для смыва осадка со стен и днища резервуара предусмотрен поливочный кран, оборудованный прорезиненным пожарным рукавом с брандспойтом. Спуск, в приемный резервуар осуществляется через специальный люк по ходовым скобам.

Учитывая незначительное количество отбросов (0,1 м3/сут), чистку решетчатого накопителя производится один раз в сутки периодически приходящим обслуживающим персоналом.

Принцип задержания и удаления отбросов следующий:

В приемном резервуаре ниже подводящего коллектора устанавливается решетчатый контейнер с прозорами 16 мм, который в рабочем положении устанавливается на опорную площадку. Сточная вода из подводящего коллектора, через решетчатый контейнер, в котором задерживаются отбросы, поступает в приемный резервуар. Решетчатый контейнер, заполненный отбросами, электротальку при помощи блока и троса, закрепленного одним концом на контейнере, вторым концом на направляющих, поднимается на нужную отметку./12/

Для предотвращения попадания отбросов в приемный резервуар при поднятом контейнера, предусмотрена решетка–заслонка, перекрывающая сливное отверстие коллектора, поднимаемая при помощи троса.

После опорожнения решетчатый контейнер обмывается водой, устанавливается в направляющее и опускается на опорную площадку.

Вода после обмыва решетчатого накопителя сбрасывается в приемный резервуар. Отбросы в контейнере вывозятся на городские свалки или другие места, согласованные с органами санэпидемслужбы.

Машинный зал. В машинном зале размещаются основные технологические насосы марки ЦМК 10-20 (1 рабочий, 1 резервных, 1 хранится на складе), дренажные насосы ВКС 5/24 (1 рабочий, 1 резервный).

Насос марки ЦМК 10-20 монтируется с электродвигателем на общей плите, входящей в комплект поставки завода–изготовителя и устанавливается под заливом. Работа насосов автоматизирована в зависимости от уровня сточных вод в приемном резервуаре.

Предусмотрены два диаметрально противоположных выхода из насосной станции. На напорном трубопроводе каждого насоса устанавливаются обратные клапаны между задвижками. Каждому насосу предусмотрена отдельная всасывающая труба, задвижки применены с ручным управлением.

Автоматическое включение насосов марки ЦМК 10-20 и их работа осуществляется при открытых задвижках на всех трубопроводах. Закрываются задвижки только на время производства ремонтных работ.

При не включении или аварийной остановке любого рабочего насоса, а также при аварийном уровне сточных вод в приемном резервуаре, предусмотрено автоматическое включение резервного насоса. Диаметры всасывающих и напорных трубопроводов приняты в соответствии с производительностью насоса марки 6НФ и допустимыми скоростями движения сточных вод: во всасывающих трубопроводах 0,61,0 м/с, в напорных – 1,02,0 м/с.

Для обеспечения разрыва струи воды, подаваемой из сети хозяйственно–питьевого водопровода на технические нужды, установлен бак разрыва струи./13/

Для сбора воды от мытья полов и аварийных проливов предусмотрен сборный лоток, заканчивающий приямком. Для откачки воды из приямка, а также для решения мероприятий против затопления насосных агрегатов при аварии в пределах машинного зала предусматривается установка насосов ВКС 5/24, работающих в автоматическом режиме. Для монтажа и демонтажа насосов с электродвигателями и производства ремонтных работ в надземной части машинного зала предусмотрена электрическая таль 0,5 т с высотой подъема груза 12 м.

3.4 Определение степени смешения сточных вод у расчетного створа

Степень очистки сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, определяется согласно требованиям «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами», «Правил санитарной охраны прибрежных вод и морей». Гидрологическая характеристика водного объекта в расчетном створе сброса очищенных стоков приведена в таблице № 3.2.

Степень смешения сточных вод с водой водоемов зависит от расхода воды в водоеме, скорости течения, глубины, извилистости русла, гидравлической характеристики ложа, расхода сточных вод, условий выпуска (конструкции оголовка) и ряда других факторов./6/

Принимается сосредоточенный выпуск у берега.

Гидрологическая характеристика водного объекта в расчетном створе сброса очищенных стоков.

Таблица 3.2.

N п/п	Показатели	Условное обозначение	Кол-венный показатель
1	2	3	4
1 2 3 4 5 6 7 8	Минимальный среднемесячный расход воды года 95% обеспеченности, м³/с. Ширина ручья, м. Средняя глубина водотока, м. Максимальная глубина в поперечном сечении потока, м Средняя скорость течения водотока на рассматриваемом участке, м/с. Коэффициент извилистости. Уклон водной поверхности. Гидравлический радиус, м.	Q B Hср Hmax Vср φ i R	3,42 6,90 2,54 3,00 0,02 1,0 0,00001 4,5

По данным гидрометеорологической службы минимальный среднемесячный расход воды в реке при 95%-ной обеспеченности составляет в расчетном створе Q=6,42 м³/с. На участке реки от места выпуска сточных вод до расчетного створа средняя скорость течения равна V=0,02м/с при глубине H=4,54 м.

Выпуск сточных вод проектируется у берега, т.е. ξ=1.

Расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру составляет 1 км = 1000 м.

Коэффициент турбулентности диффузии определяется по формуле:

(3.18)

где, V_ср. – средняя скорость течения водотока на рассматриваемом участке, м/с.;

H_ср. – средняя глубина водотока, м.;

Коэффициент, учитывающий влияние гидрологических факторов смешения сточных вод, определяется по формуле:

(3.19)

где, – коэффициент, учитывающий расположение выпуска (для берегового выпуска=1);

–коэффициент извилистости русла, определяемый как отношение длины русла от выпуска до расчетного створа к расстоянию между этими сечениями по прямой.

Коэффициент смешения сточных вод с водой водоема определяется по формуле:

(3.20)

где, Q – наименьший среднемесячный расход воды в водоеме 95%-ой обеспеченности, м³/с;

q – расход сточных вод, м³/с;

L – длина русла от места выпуска сточных вод до расчетного створа, м.;

Кратность разбавления в расчетном створе:

(3.21)

3.5 Расчет необходимой степени очистки сточных вод

Водоемы обладают самоочищающей способностью, что позволяет экономично и обосновано запроектировать очистные сооружения, на которых сточная вода очищается до необходимой степени очистки.

Расчет необходимой степени очитки сточных вод, спускаемых в /8/водоем, проводят по следующим показателям: по количеству взвешенных веществ, по потреблению растворенного кислорода, допустимой величине БПК смеси речных и сточных вод, а также по предельно допустимым концентрациям вредных веществ.

Предельно допустимое содержание в г/м³ взвешенных веществ спускаемых в водоем сточных вод определяют по формуле:

(3.22)

где, a – коэффициент смешения;

Q – наименьший среднемесячный расход воды в водоеме 95%-ой обеспеченности, м³/с;

P – допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод, г/м³;

q – расход сточных вод, м³/с;

b – содержание взвешенных веществ в водоеме до спуска в него сточных вод, г/м³.

Необходимую степень очистки определяют по формуле:

(3.23)

где, C– количество взвешенных веществ до очистки, мг/л,

При расчете учитывается самоочищение сточных вод в водоеме за счет биохимических процессов, а также разбавления сточных вод водами рек.

Допустимая величина БПК_полн. сточной жидкости при выпуске в реку определяется по формуле:

(3.24)

где, К_с, К_р – константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой соответственно;

L_ПДК – предельно-допустимое БПК_полн. смеси речной и сточной воды в расчетном створе (6 мг/л);

L_p – БПК_полн. речной воды до места выпуска сточных вод, мг/л;

Т – продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа, равная отношению расстояния до фарватера от места выпуска сточных вод до расчетного створа к средней скорости течения воды в реке на данном участке, сут.:

Необходимую степень очистки сточных вод по БПК определяем по формуле:

(3.25)

где, L_a – БПК_полн сточных вод, поступающих на очистку.

3.6 Основные параметры для расчета очистных сооружений

Очистные сооружения рассчитываются на так называемое приведённое количество, складывающееся из реально работающего персонала, выращиваемой птицы (включая перспективу развития птицефабрики) и эквивалентного числа молодняка (условного) равноценного по вносимым загрязнениям с производственными сточными водами./12/

Расчетное количество персонала определяется по формуле:

(3.26)

где, N - реальное количество;

N_экв - эквивалентное количество.

(3.27)

где, – среднесуточный расход бытовых сточных вод на очистных сооружениях;

q – норма водоотведения.

В данном дипломном проекте среднесуточный расход бытовых сточных вод = 98 м3/сут; общий коэффициент неравномерности притока сточных вод К_общ = 1,66; норма водоотведения q = 160 л/ сут.

(3.28)

где, k – концентрация загрязнений в производственных сточных водах равная согласно /14/:

k_БПК = 450 мг/л;

k_в.в = 400 мг/л;

Q_пр – расход производственных сточных вод;

k₁ – коэффициент неравномерности притока производственных сточных вод;

а – количество загрязнений в граммах вносимых в сточные воды за сутки равное:

а_БПК = 75 г/челсут;

а_в.в.= 65 г/челсут.

Расчетная концентрация общего стока определяется по формуле:

(3.29)

где q – норма водоотведения;

С_х.б. – концентрация загрязнений в хозяйственно-бытовых сточных водах.

(3.30)

где, Q_х.б. и Q_пр. - расход бытовых и производственных сточных вод соответственно, м³/сут;

С_пр. – концентрация загрязнений в производственных сточных водах.

Результаты вычисления сведены в таблицу №3.3.

Исходя из данных таблице №3.3, определяем исходные параметры для расчета очистных сооружений и заносим их в таблицу №3.4.

Сводные данные для расчёта очистных сооружений.

Таблица 3.4.

№ п/п	Наименование расчетных данных.	Единица измерения.	Кол-во.
1	2	3	4
1	Приведенное количество населения.	Голов.	455
2	Среднесуточный расход.	м^3/сут	0,98
3	Среднечасовой расход.	м^3/сут	4,08
4	Максимально-часовой расход.	м^3/час	10,2
5	Максимально-секундный расход.	м^3/сек	2,9
6	Загрязнения по БПК.	кг/сут	32,0
7	Загрязнения по взвешенным в-вам.	кг/сут	29,0
8	Загрязнения по азоту.	кг/сут	3,2
9	Загрязнения по хлоридам.	кг/сут	18,7
10	Загрязнения по фасфатам.	кг/сут	1,28
11	Загрязнения по ПАВ.	кг/сут	2,36
12	Концентрация загрязнений по БПК.	мг/л	326,9
13	Концентрация загрязнений по взвешенным веществам.	мг/л	295.9
14	Концентрация загрязнений по азоту.	мг/л	32,6
15	Концентрация загрязнений по хлоридам.	мг/л	190,8
16	Концентрация загрязнений по фасфатам.	мг/л	13,1
17	Концентрация загрязнений по ПАВ.	мг/л	24,1
18	Средняя температура сточных вод.	С^0	15
19	Реакция РН.		6,8

3.7 Расчет очистных сооружений.

3.7.1 Расчет решеток.

Для улавливания из сточных вод крупных нерастворимых загрязнений во избежание засорения ими последующих сооружений и коммуникаций применяют решетки, выполняемые из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Прозоры между стержнями b = 1619 мм. Для удобства съема загрязнений решетки устанавливают под углом к горизонту  = 6070.

Вначале определяем общее число прозоров n по формуле:

(3.31)

где - максимальный секундный расход сточных вод;

h₁ – глубина воды перед решеткой;

V_ср – средняя скорость в прозорах решетки (1 м/с);

К_з – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, принимаемый равным 1,05.

Принимаем глубину воды перед решетками h₁ = 0,5 м, ширину прозоров между стержнями решетки b = 0,016 м.

Общая ширина решеток определяется по формуле:

(3.32)

где, s – толщина стержней решеток принимаемая равной 0,006 м.

В_р = 0,006 (8 – 1) +0,01615 = 0,28 м.

Принимаем 2 решетки (1 рабочая и 1 резервная).

Потери напора в решетке принимаем равными:

h = 0,1  0,15 м.

При проектировании решеток количество уловленных загрязнений следует принимать в зависимости от размеров решеток (при b = 1620 мм количество отбросов равно 8 л на человека в год, а плотность их – 750 кг/м3, влажность – 80%). Уловленные на решетках отбросы должны подвергаться дроблению в дробилках и возвращаться в поток воды перед решетками./12/

(3.33)

где N_общ – приведенное количество жителей;

P – норма задержания отбросов.

Масса уловленных отбросов определяется по формуле:

(3.34)

где,  - плотность отбросов;

V_сут – количество отбросов.

m = 0,750,01 = 0,075 т/сут.

Утилизация отбросов предусматривает дробилки марки Д-3 (1 рабочая и 1 резервная) производительностью 300 кг отбросов в час, мощностью двигателя N_дв = 22 кВт.

3.7.2 Расчет песколовок

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений (стекло, уголь и т.д.) во избежание их оседания в эмшерах (возможно закупоривание трубы для удаления осадка) или попадания песка в загрузку биофильтров (закупоривание, кальматация биофильтра) применяют песколовки./12/

Принимаем горизонтальные песколовки с круговым движением воды.

Число песколовок должно быть не менее двух и все рабочие. Принимаем 2 песколовки, тогда расход воды на одну песколовку составит:

q1 = 56/2 = 28 л/с.

Принимаем песколовки типового проекта №902-2-27.

Расстояние между центрами песколовок в плане должно быть 66,5 м. Расстояние между осью песколовки (А) и осью камеры переключения (В) не менее 4,5 м.

Объем осадка в песколовке определяем по формуле:

м³/сут , (3.35)

где, P – норма выделения песка равная 0,02 литра на человека в сутки;

N_общ – приведенное количество жителей.

Предусматриваем выгрузку песка 1 раз в сутки.

3.7.3 Расчет песковых площадок

Песковые площадки предназначены для отделения свободной влаги от песчаной пульпы с целью концентрирования чистого песка путем отвода влаги фильтрацией в грунт и испарением.

Песковые площадки представляют собой земельные емкости с ограждающими валиками.

Полезную площадь песковых площадок определяем по формуле:

(3.36)

где, P – норма выделения песка (0,02 л/челсут);

n – нагрузка по песку на песковые площадки, принимаемая равной 1м3/м2год.

Принимаем две карты площадью каждая 100 м2, размерами 22м, глубиной 1 м, высотой ограждающих валиков 0,3 м.

3.7.4 Расчет двухъярусных отстойников (эмшеров)

Двухъярусные отстойники (эмшеры) предназначены для выделения взвешенных веществ из сточных вод (эффект – 60%) и сбраживания выпавшего осадка в септической части.

Принимаем 6 эмшеров типового проекта №902-2-204, тогда расход воды на один эмшер составит:

q¹ = 56/6 = 9,5 л/с.

Определяем необходимый объем септической части по формуле:

(3.37)

где, N – количество эмшеров;

а – объем септической части в литрах на одного человека в зависимости от среднезимней температуры сточных вод и среднегодовой температуры воздуха согласно /1 табл.33,34/.

Объем септической камеры должен быть увеличен на 70% если в технологической схеме очистных сооружений предусмотрены аэротенки или биофильтры, т.е. в случае подачи в нее для сбраживания избыточной биопленки или избыточного активного ила. Таким образом, скорректированный объем септической камеры составит:

V_c = 3,8 + 0,73,8 = 6,5 м3.

Высота желобов составит:

Н_ж = 9 – 3,72 – 2,48 – 0,5 = 2,3 м,

где 0,5 – высота от низа желоба до слоя осадка.

3.7.5 Аэротенк.

Количество избыточного активного ила при норме 0,35 кг. на 1 кг. БПК и влажности 99,4% составит:

0,35·32=11,2 кг/сут ,

или 1,9 м³/сут.

Прирост активного ила в аэротенках определяем по формуле:

(3.38)

где, C_cdp =295,9 мг/л – концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в аэротенк;

K_q=0,3 – коэффициент прироста;

L_en=326,5 мг/л – БПК поступающей сточной жидкости на аэротенк;

Доля циркулирующего ила от расчетного притока сточных вод:

Расход циркулирующего активного ила влажностью 99,4 %:

98·2,45=240,1 м³/сут , или 10 м³/час.

Требуемый объем аэротенка:

(3.39)

где, q_c=4,7 м³/час – среднечасовой расход воды за время аэрации;

t_at – пнриод аэрации, определяемое по формуле:

(3.40)

где, L_en=326,5 мг/л – БПК поступающей в аэротенк сточной воды;

L_ex=15 мг/л – БПК очищенной воды;

a_i=4 г/л – доза ила;

S=0,35 – зольность ила;

=6 мг (г.г.) – средняя скорость окисления по БПК_пол.

Принимаем 4-и аэротенка d=2,0м глубиной 2,5м и 6 аэротенков d=2,0м глубиной 3,0м.

Фактический объем аэротенка – 87,92 м²;

Фактическое время аэрации – часов.

Вторичные отстойники.

Вторичные отстойники предназначены для отделения избыточной биопленки от биологически очищенной воды.

Вторичные отстойники рассчитываем по гидравлической нагрузке:

(3.41)

где, K_ss=0,35 – коэффициент зоны отстаивания для вертикальных отстойников;

H_sct=3,0м, глубина проточной части в отстойнике;

=113см³/г – иловый индекс при нагрузке на ил:

(3.42)

a_t=10мг/л – концентрация ила в осветленной воде.

Требуемая площадь вторичных отстойников:

(3.43)

Время отстаивания сточных вод:

(3.44)

3.7.6 Биологические пруды.

Биофильтры – основная стадия очистки сточных вод.

Очистка осуществляется сообществом микроорганизмов, качественный, видовой состав которых формируется видом загрязнений сточных вод.

Микроорганизмы находятся в прикрепленном состоянии и очистка сточных вод происходит за счет их контакта с загрязнениями при распределении сточных вод по площади биофильтра. Загрязнения используются биопленкой на питательные нужды и рост новых клеток. Поэтому биопленка непрерывно растет и, достигая определенных размеров, периодически отслаивается и выносится из биофильтра с очищенной водой. Если в биофильтре биопленка рассматривается как биомасса, то избыточная в очищенной сточной воде – как загрязнение, по этому для ее отделения от воды в технологической схеме очистных сооружений.

Биологические пруды проектируются для глубокой доочистки сточных вод.

Биологические пруды приняты с естественной аэрацией, рабочей глубиной 0,7м.

Рабочий объем пруда надлежит определять по нагрузке 5000 м³/га:

Принимаем две секции биологического пруда по 100м² каждый, размерами 5×20м.

Пруды представляют собой земляные емкости, имеющие по всей поверхности глиняный амок (b=0,3м).

На выпуске из пруда предусматриваются колодцы – водовыпуски, обеспечивающие удаление воды с любого уровня.

Для подачи воздуха в биофильтры принимаем вентиляторы низкого давления марки ЭВР-3 (1 рабочий и 1 резервный) производительностью до 4000 м3/ч, напором до 60 мм, мощностью электродвигателя 11,7 кВтю

3.7.7 Обеззараживание очистных сточных вод.

Стадия обеззараживания – обязательная часть очистки сточных вод. В данном дипломном проекте предусматриваем обеззараживание гипохлоритом натрия.

Вода после биологических прудов обеззараживается гипохлоритом натрия в контактном резервуаре (К-7).

Гипохлорит натрия применяется для обработки бытовых и промышленных вод, для разрушения животных и растительных микроорганизмов, устранения запахов (особенно образующихся из серосодержащих веществ), обезвреживания промышленных стоков, например, от цианистых соединений.

Он может быть использован для обработки воды, содержащей аммоний. Процесс осуществляют при температуре выше 70С⁰ в щелочной среде с добавлением CaCl2 или СаСО3 для разложения соединений аммиака.

Для очистки от фенолов (содержание 0,42-14,94 мг/л) используют 9% раствор гипохлорита натрия в количестве 0,2-8,6 мг/л. Степень очистки достигает 99,99%. При обработке гипохлоритом воды, содержащей фенолы, происходит образование фенолоксифенолов.

В ходе обработки вод, содержащих гуминовые вещества, последние превращаются в хлороформы, дихлоруксусную кислоту, трихлоруксусную кислоту, хлоральдегиды и некоторые другие вещества, концентрация которых в воде значительно ниже. Известны данные об использовании гипохлорита натрия для удаления ртути из сточных вод.

На очистные сооружения гипохлорит натрия поступает в полиэтиленовых мешках (35 кг) и содержание в ней активного хлора до 35%, остальное – технические примеси (известь, мел и т.п.).

Обеззараживание предусматриваем водным раствором гипохлорита натрия. Технология обеззараживания следующая: гипохлорит натрия смешивают с водой в растворных баках, отделяют выпавший осадок и далее хлорный раствор разбавляют до рабочей концентрации в расходных баках.

Хлорная вода смешивается со всем объемом сточных вод в смесителях. В качестве смесителя предусматриваем ершовый тип смесителя.

Сточная вода после смесителя поступает в контактные резервуары, где выдерживается перед выпуском в водоем в течение не менее 0,5 часа. Установлено, что за это время закончились реакции хлорообогащения, обеззараживания, кроме того, выходящее в воде содержание остаточного, не прореагировавшего активного хлора не менее 1,5 мг/л. Эти два фактора (0,5 часа и 1,5 мг/л) считаются надежным обеззараживающим действием.

В процессе обеззараживания вследствие инактивации бактерий хлором, последние теряют подвижность и выпадают в осадок, который направляется в голову очистных сооружений.

Принимаем дозу хлора для обеззараживания Dх = 3 г/м³, тогда расход хлора за 1 сутки при максимальном притоке сточных вод составит:

98м³/сут · 3г/м³ = 294г/сут = 0,3кг/сут , (3.45)

или 30л/сут. раствора гипохлорита натрия (при концентрации 1%).

Расчетный часовой расход раствора при постоянном дозировании и с учетом коэффициента запаса 1,5:

; (3.46)

Запас раствора (объем бидона) при длительности хранения 10 суток:

30л/сут · 10суток =300л.

В качестве контактных резервуаров предусматриваем вертикальные отстойники. Время контакта не менее получаса. Количество контактных резервуаров должно быть не менее двух.

Необходимый объем контактных резервуаров определяем по формуле:

(3.47)

где, Т – время контакта.

V_кр.=10,2 · 0,5 = 5,1 м³.

Принимаем контактные резервуары диаметром 2м типового проекта №902-2-167 согласно /14/, тогда объем одного контактного резервуара составит:

(3.48)

где, h_ц – высота цилиндрической части согласно /14/.

Количество контактных резервуаров составит:

(3.49)

Принимаем 1 контактный резервуар диаметром 2 метра.

Количество осадка в контактных резервуарах принимаем равным 0,5 л/челсут. Тогда объем осадка составит:

V_ос = 0,53800 = 1900 л/сут = 1,9 м3/сут.

Осадок из контактных резервуаров удаляется один раз в сутки и отправляется в голову очистных сооружений.

3.7.8 Расчет иловых площадок

Иловые площадки предназначены для отделения от сброженных осадков свободной влаги (фильтрация в грунт, испарение) и концентрирования (снижения объема) твердой фазы осадков.

Годовой объем избыточного активного ила, подаваемого на иловые площадки:

W_год.=1,9·365=694 м³/год. (3.50)

В проекте приняты иловые площадки с асфальтобетонным покрытием, дренажём и поверхностным удалением воды.

Нагрузка на иловые площадки 2,5 м³/м² в год.

Количество осадка от первичного осветления при эффекте осветления 60% (по сухому веществу) составит:

(3.51)

где, С₀ – концентрация взвешенных веществ в исходной сточной воде;

Q – среднесуточный расход сточных вод;

K – коэффициент запаса принимаемый равным 1,11,2;

Э – эффект осветления равный 60%.

Полезная площадь иловых площадок определяется по формуле:

(3.52)

Принимаем 4-е иловые площадки по 75м² размером 10×7,5м, общей площадью 300м².

Площадь иловых карт следует проверить на намораживание осадка в зимних условиях. В это время осадок замерзает, но при оттаивании меняет свою структуру и весьма эффективно обезвоживается. То есть при намораживании допускается наличие напуска осадка на иловые площадки сверх максимального уровня (потом он быстрее обезвоживается). Допускается использовать 80% площадей иловых карт под намораживание (остальные 20% - для таяния намороженного осадка). Продолжительность периода намораживания – число дней со среднесуточной температурой воздуха менее 10С определяется согласно /1 чертеж 3/ и для Курской области составляет 50 дней. Количество намороженного осадка принимается 75% от всего поданного осадка в период намораживания.

Таким образом, высота зимнего слоя осадка равен:

(3.53)

где, К₂ = 0,75 – коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка за счет зимнего намораживания;

K₁ = 0,5 – коэффициент использования площадки под зимнее намораживание.

Высоту валиков принимаем 1м.

Избыточный активный ил подсушивается на иловых площадках и обезвреживается на площадках для компостирования с добавкой 0,3÷0,5 части грунта, торфа, опилок.

Площадки для компостирования принимаются по продолжительности процесса 150 суток.

Размер площадки принят 6×8м при высоте складирования 1м.

Объем добавок 6,5 м³/год или 0,52 м³/мес.