Механическая очистка сточных вод
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Водоснабжение и канализация
Издательство:
Инфра-Инженерия
Автор:
Гудков Александр Геннадьевич
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 188
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-0311-5
Артикул: 721953.01.99
Рассмотрены вопросы проектирования и расчета основных сооружений механической очистки бытовых, производственных и поверхностных сточных вод. Приведены подробные примеры расчета распространенных очистных конструкций. Для студентов, обучающихся по направлениям высшего образования «Строительство» и «Водоснабжение и водоотведение», а также для аспирантов и инженерно-технических специалистов.
Тематика:
ББК:
УДК:
- 556: Гидросфера. Вода в целом. Общая гидрология. Водное хозяйство в целом
- 628: Санитарная техника. Водоснабжение. Канализация. Освещение
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 08.03.01: Строительство
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
А. Г. ГУДКОВ МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД Учебное пособие Второе издание, переработанное и дополненное Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2019
УДК628.33 ББК38.761.2 Г93 Рецензенты: д-р техн. наук, проф. кафедры водоснабжения и водоотведения ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ) Говорова Ж. М.; канд. техн. наук, инженер-инспектор Инспекции строительного контроля РУЗКС ЗВО Министерства обороны РФ Приемышев Ю. Р. Гудков, А. Г. Г93 Механическая очистка сточных вод : учебное пособие / А.Г. Гудков. -2-е изд., перераб. и доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. -188 с. ISBN 978-5-9729-0311-5 Рассмотрены вопросы проектирования и расчета основных сооружений механической очистки бытовых, производственных и поверхностных сточных вод. Приведены подробные примеры расчета распространенных очистных конструкций. Для студентов, обучающихся по направлениям высшего образования «Строительство» и «Водоснабжение и водоотведение», а также для аспирантов и инженерно-технических специалистов. УДК 628.33 ББК38.761.2 ISBN 978-5-9729-0311-5 © Гудков А. Г., 2019 © Издательство «Инфра-Инженерия», 2019 © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019
ВВЕДЕНИЕ Очистка сточной воды от содержащихся в ней загрязнений, как правило, проводится в несколько стадий. Общим принципом последовательности расположения очистных сооружений на канализационной станции очистки является удаление из сточной воды загрязнений по их уменьшающейся крупности. В схеме очистной станции сооружения механической очистки могут располагаться как до, так и после сооружений биологической очистки. В первом случае они служат для извлечения наиболее грубых загрязнений, которые встречаются в бытовых, производственных и атмосферных стоках — кусочков дерева, текстиля, остатков фруктов, синтетических материалов, волокон, костей, битого стекла, песка, взвешенных веществ, масло- и нефтепродуктов и др. Кроме этого, для глубокой очистки сточной воды от мелкодисперсных примесей могут быть использованы механические фильтры. На промышленных предприятиях во многих случаях применяются усреднители, которые позволяют достичь выравнивания количества стоков и концентраций в них загрязняющих веществ. Одновременное проведение процессов отстаивания и сбраживания образующегося при этом осадка достигается в комбинированных сооружениях — септиках, двухъярусных отстойниках или осветлителях-перегнивателях. Данное учебное пособие предназначено в первую очередь студентам, обучающимся по профилю высшего образования «Водоснабжение и водоотведение», для изучения методов и сооружений механической очистки хозяйственно-бытовых, производственных и поверхностных стоков, однако может быть полезно также специалистам в области проектирования инженерных систем водоотведения. В учебном пособии приводятся теоретические основы очистки сточной воды методами отстаивания и фильтрования, рассказывается о проектировании и расчете решеток, песколовок, отстойников, фильтров, нефтеловушек, гидроциклонов, центрифуг, усреднителей, комбинированных сооружений по очистке стоков и обработке осадков. Для каждого из перечисленных сооружений приведены методики и примеры расчета. Приложения, приведенные в конце учебного пособия, содержат табличный материал с основными параметрами работы и конструкционными размерами типовых сооружений и установок заводского изготовления. Второе издание дополнено материалами для конструирования и расчета регулирующих, аккумулирующих резервуаров и отстойников очистки поверхностного (атмосферного) стока. Устаревшие установки и сооружения заменены, обновлены технические характеристики. Кроме того, методики проектирования сооружений приведены в соответствие действующей нормативной основе — актуальным сводам правил по проектированию и строительству, а также пособиям к ним. При расчете отдельных сооружений, для которых отсутствуют утвержденные методики, использованы формулы и зависимости, составленные непосредственно автором пособия. 3
■ Глава 1. СПОСОБЫ И СООРУЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ В городских сточных водах содержится большое количество нерастворимых и малорастворимых веществ с размером частиц более 0,1 мкм, которые образуют с водой дисперсные системы — суспензии и эмульсии. Такие системы являются кинетически неустойчивыми и в определенных условиях способны разрушаться — выпадать в осадок или всплывать на поверхность воды. Механическая очистка — это выделение из сточных вод находящихся в них нерастворенных грубодисперсных примесей, имеющих минеральную и органическую природу. Для этого применяются следующие методы: ■ процеживание — задержание наиболее крупных загрязнений и частично взвешенных веществ на решетках, ситах или процеживателях; ■ пескоулавливание — выделение из сточных вод под действием силы тяжести тяжелых минеральных примесей в песколовках; ■ отстаивание — выделение из стоков взвешенных веществ в отстойниках (для задержания мелких оседающих веществ), а также всплывающих эмульсий в нефтеловушках, масло- и смолоуловителях; ■ центрифугирование и гидроциклонирование — выделение взвешенных веществ в поле центробежных сил, создаваемых в гидроциклонах и центрифугах; ■ фильтрование — задержание очень мелкой суспензии во взвешенном состоянии на сетчатых и зернистых фильтрах. При неравномерном образовании производственных сточных вод перед подачей на очистные сооружения их усредняют по расходу и концентрации в усреднителях различной конструкции. Метод отстаивания вместе со сбраживанием осадков используется в комбинированных сооружениях для очистки небольших количеств сточной воды — септиках, двухъярусных отстойниках и осветлителях-перегнивателях. В настоящее время как самостоятельный метод механическую очистку применяют редко. Такая возможность существует, если при использовании только механической очистки по заданным условиям выпуска в водоем обеспечивается необходимое качество воды (для производственных сточных вод — повторный возврат в технологический процесс). В целом механическую очистку используют как предварительный этап перед биологической очисткой или в качестве доочистки (глубокой очистки) стоков. 4
Глава 2. РЕШЕТКИ И РЕШЕТКИ-ДРОБИЛКИ §2.1 . Решетки Крупноразмерные отбросы, содержащиеся в сточных водах (остатки пищи, бумага, тряпки, упаковочные материалы и др.), в процессе транспортирования по сетям адсорбируют значительное количество жира, органических соединений и песка. В результате образуются многокомпонентные органо-минеральные составляющие, которые способны значительно осложнить работу песколовок, отстойников, трубопроводов и сооружений по стабилизации осадка. Количество таких крупноразмерных загрязнений, вносимых от одного жителя за сутки, составляет примерно 20 г. Решетки применяются для задержания из городских сточных вод крупных и волокнистых материалов и являются сооружениями предварительной очистки. Основным элементом решеток является рама с рядом металлических стержней, расположенных параллельно друг другу и создающих плоскость с прозорами , через которую процеживается вода. Для устройства решеток применяют стержни прямоугольной, прямоугольной с закругленной частью, круглой и другой форм (рис. 2.1). Рис. 2.1. Профили стержней решеток Стержни прямоугольной формы применяют чаще других. Толщина стрежней обычно равна 6-10 мм, ширина прозоров между стержнями обычно принимается не более 16 мм. На городских очистных станциях рекомендуются к использованию решетки с прозорами не более 10 мм. Решетки с прозорами шириной более 16 мм применяются в насосных станциях и на очистных сооружениях дождевых стоков. Для решеток конструкций отечественного и зарубежного производства толщина стержней (пластин) составляет 3-10 мм, ширина прозоров 3-16 мм. Решетки устанавливают в расширенных каналах, называемых камерами. Движение воды происходит самотеком. Решетки могут быть вертикальными и наклонными, а также подвижными и неподвижными. Для удобства съема загрязнений решетки часто устанавливают под углом к горизонту ц =60-70°. Простейшие конструкции решеток предусматривают очистку от отбросов ручными граблями (рис. 2.2). 5
А-А Рис. 2.2. Решетка с ручной очисткой При большом количестве улавливаемых отбросов (более 0,1 м³/сут) их удаление и подъем из воды производится механическими способами, например цепью с граблинами (рис. 2.3). Задержанные загрязнения подвергаются дроблению на специальных дробилках, а затем или сбрасываются в поток воды, или транспортируются в метантенки на сбраживание. Без дробления задержанные отбросы могут направляться: - в места захоронения (полигоны твердых бытовых или промышленных отходов); - на совместную термическую обработку и компостирование с осадками сточных вод. Размер решеток определяется из условия обеспечения в прозорах решеток оптимальной скорости 0,8-1,0м/с при максимальном притоке сточных вод. При большей скорости уловленные загрязнения «продавливаются» через решетки. При меньшей скорости в уширенной части канала перед решеткой начинают выпадать в осадок крупные фракции песка. Исходя из общей ширины решеток подбирают необходимое количество рабочих решеток, дополнительно устанавливают 1-2 резервные решетки и предусматривают обводной канал для пропуска воды в случае аварийного засора решеток. До и после каждой решетки устанавливаются запорные устройства (шиберы) для перекрытия потока. Рис. 2.3. Решетка с механическими граблями: 1 — решетка; 2 — бесконечная цепь; 3 — граблины; 4 — конвейер 6
Решетки размещают в отапливаемых и вентилируемых помещениях. В месте установки на дне камеры выполняется уступ, равный величине потерь напора в решетке hₚ (рис. 2.3). Между решетками для их обслуживания предусматривают проходы шириной не менее 1,2 м для механических решеток и 0,7 м для решеток с ручной очисткой. Решетки с механизированной очисткой имеют марки РГМ (грабельные), РМН (механизированные наклонные), РДГ (дуговые гидравлические), РСМ (ступенчатые механические), РКМ (крючковые механические) и другие. Дробление отбросов Количество отбросов, задерживаемых на решетках— 16-50 л на 1 000 м³ воды, их влажность равна 80 %, зольность 7-8 %, плотность средняя 750 кг/м³. Удельное количество задерживаемых отбросов зависит от ширины прозоров решеток. Таблица 2.1 Продуктивность решеток с прозорами различной ширины Ширина прозоров, мм 5-10 16-20 25-30 40-50 60-80 Удельное количество отбросов, 25 8 3 2,3 1,5 л/(жит-год) Для дробления отбросов, извлеченных из сточной воды, применяют молотковые дробилки, которые работают при подаче в них технической воды (после первичных или вторичных отстойников) из расчета 40 м³ на1т отбросов. § 2.2. Решетки-дробилки Существуют конструкции решеток, совмещенные с дробилками — решетки-дробилки, в которых измельчение уловленных отбросов происходит под водой. Решетки-дробилки типа РД состоят из вращающегося щелевого барабана с режущими пластинами и резцами, неподвижного корпуса с трепальными гребнями и приводного механизма (рис. 2.4). Измельчение отбросов происходит при взаимодействии пластин и резцов с трепальными гребнями корпуса. Рис. 2.4. Решетка-дробилка марки РД: 1 — щелевой барабан; 2 — приводной механизм; 3 — отводной дюкер 7
§2.3 . Расчет решеток и решеток-дробилок Решетки По таблицам гидравлического расчета каналов прямоугольного сечения [9] в соответствии с максимальным секундным расходом сточной воды qₘₐₓ (м³/с) и скоростью течения воды vK = 0,6-0,8 м/с определяют размеры подводящего канала перед решетками BK х Нк, его уклон iK и наполнение hK, м. I. Решетки с ручной очисткой 1. Определяется необходимое число прозоров в решетках n: n = qmax , (2.1) h ■ v ■ b нк v p где b — ширина прозоров решетки, м, принимается в пределах 0,01-0,016 м; vₚ — скорость движения воды в прозорах решетки, равная 0,8-1,0 м/с. 2. Рассчитывается общая ширина решеток Вр: Bₚ = S(n -1) + b ■ n, м, (2.2) где S — толщина стержней решетки, которая принимается равной 0,006-0,01 м. 3. Принимается число решеток N, рассчитывается ширина Вj и количество прозоров n 1 в каждой из них: B₁ = Bₚ IN, м;п₁ = n / N, шт. (2.3) 4. Проверяется действительная скорость движения воды в прозорах решетки Vj,: V =---qrnsx---, м/с. (2.4) p h ■ n₁ ■ b ■ N к 1 Скорость vр должна быть в пределах 0,8-1 м/с. Если это условие не соблюдается, принимают другие параметры или количество решеток и расчет повторяют. 5. Назначается количество резервных решеток: при количестве рабочих до трех — 1, более трех рабочих — 2. 6. Определяются геометрические размеры камеры одной решетки (рис. 2.2). Рассчитываются размеры входной и выходной частей канала 1₁ и 1₂: l₁ = B—B, м; l₂ = 0,51₁, м, (2.5) 2tg9 где ф — угол расширения канала, равный 20°; B — стандартная ширина канала (0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,4 мит. д.). 7. Определяется длина расширенной части канала l: l = 1,8B + h.. I tga, м, (2.6) где hₓ — глубина воды (наполнение) в подводящем канале, м; a — угол наклона решетки к горизонту, град. 8
8. Находится общая длина камеры решетки L: L = l-y +12 +1, м. (2.7) 9. Рассчитывается величина уступа hₚ в месте установки решетки (рис. 2.2): v2 hₚ = ^p-pP, м, (2.8) 2 g где Р — коэффициент увеличения потерь напора вследствие засорения решетки, равный 3; Qр — коэффициент местного сопротивления решетки, определяется по формуле: ^ p = р • sina •( Ь ;. (2.9) здесь a — угол наклона решетки к горизонту, град.; Р — коэффициент, зависящий от формы стержней и определяемый в соответствии с таблицей ниже. Таблица 2.2 Коэффициент р для стержней различной формы Прямоугольная форма с Прямоугольная форма закругленной лобовой Круглая форма частью 2,42 1,83 1,79 10 .Рассчитывается объем Wₒₘ₆ и масса снимаемых отбросов за сутки Ротб: Wom6 = ЧотбNpeq /365000, м³/сут; Ротб = 750^отб /1000, т/сут, (2.10) где дотб — удельное количество отбросов, зависящее от ширины прозоров решетки, л/(життод), (п. 2.1); чел; Nₚₑq — эквивалентная численность жителей (ЭЧЖ) по органическим загрязнениям: С„„ WV N ВПК⁵ ст , усл.жит, (2.11) peq 365 • 60 , где СВПК₅ — среднее значение БПК₅ в поступающей на очистку сточной воде, мг О₂/л; ]\\т — среднегодовой объем сточных вод, м³. II . Решетки с механизированной очисткой 1. По таблице 1 Приложений подбирается марка решеток (ширина прозоров не более 10 мм) и паспортная производительность q^ ₁, л/с. Определяется число решеток ^еш: Nреш qmicx / qреш 1, шт. ⁽².¹²⁾ 9
Число рабочих решеток должно быть не меньше двух. 2. По формулам (2.10, 2.11) рассчитывается объем И'отб и масса снимаемых отбросов Ротб. 3. Исходя из рассчитанной массы отбросов, по таблице 3 Приложений подбирается марка и количество дробилок. 4. Определяется расход технической воды, подводимой к дробилкам: Qоmб = 40РОт₆, м³/сут. (2.13) Решетки-дробилки 1. Исходя из максимального расхода сточной воды qₘₐₓ, по таблице 2 Приложений подбираются марка и количество решеток-дробилок. По табл. 2.3 назначается число резервных агрегатов. 2. Определяется скорость течения воды v в щелевых отверстиях: v = qmx-, м/с, (2.14) F ■ N где qₘₐₓ — максимальный расход сточной воды, м³/с; N — число рабочих решеток-дробилок, шт.; F — суммарная площадь щелей в барабане решетки-дробилки, м². Скорость v должна быть в пределах, характерных для выбранной марки решетки-дробилки (таблица 2 Приложений). Таблица 2.3 Количество резервных решеток-дробилок Решетки-дробилки, устанавливаемые Число решеток рабочих резервных - натрубопроводах 1-3 1 - наканалах 1-3; больше 3 1;2 § 2.4. Примеры расчета ПРИМЕР 2.1 Задание: подобрать решетки с ручной очисткой Исходные данные. На очистную станцию канализации направляется сточная вода с суточным расходом Q = 5 000 м³/сут и максимальным секундным расходом qₘₐₓ = 98 л/с. Среднее значение БПК₅ в поступающих стоках составляет СБПК₅= 360 мг О₂/л. Среднегодовой объем сточных вод равен \\\т = 1 800 тыс. м³. Расчет. По таблицам гидравлического расчета каналов прямоугольного сечения [9] подбираем размеры подводящего канала перед решетками шириной Вк = 0,4 м, уклоном 1к = 0,001, наполнением йк = 1,03-Вк = 0,41 м. Скорость в канале составляет vK = 0,6 м/с. 10