Водоснабжение населённого пункта

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВОДООТВЕДЕНИЕ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА 

      Для очистки сточных вод применяют  механическую и биологическую очистку. Сооружения для механической очистки сточных вод:

     1. Решётки. В составе очистных сооружений предусматривают решётки. Они выполняются из ряда металлических стержней, расположенных параллельно друг другу и создающих плоскость с прозорами, через которую процеживается вода.

     Стержни решётки закрепляются в специальной  раме, обеспечивающей жёсткость всей решётки и фиксацию расстояния между  стержнями. Решётки устанавливают в главной канализационной насосной станции (ГКНС). Движение воды через решётки происходит самотёком. Если на решётке задерживаются загрязнения более 0,1 м³/сутки, то удаление их решётки механизируется. Уловленные загрязнения подвергаются дроблению на специальных дробилках. Принимаем:

- ширину  прозора b=16мм;

- толщину  стержня s=8мм;

- скорость  воды в прозорах v_p=1м/с 

Определяем  общее количество прозоров:

K – коэффициент, учитывающий загрязнение решётки в целом, K=1,05.

h_p – высота решётки, h_p=0,65м.

q_max.сек – максимально секундный расход, м³/час

 

Определяем  число стержней решётки:

 

Определяем  скорость в прозорах решётки:

Определяем потери напора в решётке:

K – коэффициент, учитывающий загрязнение решетки, K=3.

φ – коэффициент местного сопротивления решётки

g – ускорение свободного падения

β –  коэффициент, зависящий от формы  стержней; β=1,83 – для прямоугольных стержней с закруглённой передней частью 

Определяем  объем улавливаемых загрязнений:

а – удельное количество отбросов, снимаемых с решёток, а=8 л/год на человека

N – число жителей в населённом пункте, N=4265

 

Определяем  вес отбросов:

ρ=750кг 

     Для измельчения отбросов решётка оборудуется  молотковой дробилкой. Измельчённые в  дробилке отбросы сбрасывают в контейнеры.

     2. Песколовки. Предназначены для выделения из сточных вод, нерастворённых минеральных примесей (песок, шлак и т.д.). Выделение песка в них происходит под действием силы тяжести. Число песколовок или отделений в них должно быть не менее двух. И все они должны быть рабочими. Горизонтальные песколовки представляют собой удлинённые в плане сооружения с прямоугольным поперечным сечением. В курсовом проекте принимаем две песколовки - обе рабочие.

Далее определим площадь живого сечения  одной песколовки:

q_max - максимальный секундный расход сточных вод

V_s – скорость движения сточных вод, V_s=0,3 м/с

 

Принимаем глубину проточной части h=0,6 м. Тогда ширина определяется по формуле:

 

Далее определяем длину песколовки:

K_s – коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу сооружения, K_s=1,7

h – расчётная глубина сооружения, м

U_o – гидравлическая крупность песка, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц, U_o=18,7 мм/с

        Принимаем длину песколовки 17м. 

Определим время пребывания сточной воды в  песколовке:

 

Объём осадочной части песколовки определим  по формуле:

P=0,02 л/сут·чел – норма осаждения песка на одного человека

N – приведённое число жителей населённого пункта по взвешенным веществам

      3. Песковые площадки. Предназначены  для просушки осадка, идущего с песколовок. Количество песка, задерживаемого в песколовке за сутки равно 0,0853 м³/сутки.  Соответственно, количество песка за год составит:

 

Рассчитываем  общую площадь песковых площадок:

А_загр – годовая загрузка песка на площадке, А=3м³/м² 

      4. Первичные отстойники. Располагаются по технологической схеме непосредственно за песколовками и предназначены для выделения взвешенных веществ из сточной воды. Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделённые продольными перегородками на несколько отделений, в которых поток осветляемой воды, распределяемый по ширине сооружения с помощью лотка с впускными отверстиями движется горизонтально в направлении водослива сборного канала, расположенного с противоположного торца отстойника. 

РАСЧЁТ  ГОРИЗОНТАЛЬНОГО  ОТСТОЙНИКА 

Ширину  отстойника определяем по формуле:

q_max - максимальный секундный расход, м³/сек

n – количество секций отстойника, n=4

h – рабочая глубина отстойной части, h=3м

V_p=0,006 м/с – скорость рабочего потока

    Принимаем ширину  B_set=1м. 

Далее определяем длину отстойника:

 

K_set – коэффициент использования объёма проточной части отстойника, K_set=0,5

ω_бр=0,00001м/с – вертикальная турбулентная составляющая, определяется в зависимости от скорости потока

U_o – гидравлическая крупность взвешенных частиц 

Определим гидравлическую крупность взвешенных частиц:

t – продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту очистки, t=1600сек

h=0,24 – показатель степени, зависящий от осаждения взвеси

h₁=0,5м 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СМЕШЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД 

γ – степень смешения сточных вод

l_ф=8км – длина реки от места сброса сточных вод до водозабора

Q_p=19м³/сек – расход сточных вод

α – коэффициент, учитывающий гидравлический фактор смещения

φ=1,6 –  коэффициент извилистости реки

ξ=1,0 –  для берегового выпуска - коэффициент сопротивления, учитывающий тип водовыпуска сточных вод

Е – коэффициент турбулентности

V_ср – средняя скорость течения реки, V_ср=0,8м/с

H_ср – средняя глубина реки

B – глубина реки в створе очистных сооружений, примем B=19м

 

 

НЕОБХОДИМЫЕ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ  СТОЧНЫХ ВОД ПО ВЗВЕШЕННЫМ ВЕЩЕСТВАМ 

      Содержание  взвешенных веществ в реке после  спуска сточных вод не должно увеличиваться  более чем на 0,25 мг/л. Предельное содержание взвешенных веществ в  сточной воде после очистки определяется по формуле:

p – допустимое увеличение взвешенных веществ равно 0,25 мг/л

B – содержание в воде водоёма взвешенных веществ, B=63 мг/л 

     Определяем  необходимую степень очистки  сточных вод по БПК (биохимическая  потребность в кислороде). БПК  после спуска сточных вод в  водоём не должна превышать 3 мг/л.

 

K_ст=0,1, K_p=0,2 – константы скорости потребления кислорода речной водой

L_пр.доп=3 мг/л – предельно допустимая БПК смеси речной и сточной воды

L_p=2,8 мг/л – БПК речной воды до места выпуска сточных вод

t – продолжительность движения воды от места выпуска сточных вод до расчётного пункта

 

НЕОБХОДИМАЯ СТЕПЕНЬ ОЧИСТКИ ПО КИСЛОРОДУ, РАСТВОРЁННОМУ В ВОДЕ 

     Процесс самоочищения в водоёме сопровождается потреблением кислорода на минерализацию  органических веществ и растворением кислорода, поступающего с поверхности водного зеркала. Исходя из требований санитарных правил, минимальное содержание растворённого кислорода в воде после спуска в неё сточных вод не должно превышать 4 мг/л. Допустимая максимальная величина определяется по формуле:

O^p – содержание растворённого кислорода в речной воде, O^p=2,8мг/л

     Т.к. , то кислород в реке после сброса в неё сточных вод находится в достаточном количестве, следовательно, не требуются дополнительные мероприятия по насыщению воды кислородом. 

      5. Высоконагреваемые биофильтры. Для полной биологической очистки сточных вод с доведением БПК₂₀ до 15 мг/л (δ_ex=15 мг/л) предусмотрены высоко нагружаемые биофильтры типа аэрофильтры. Суточный расход сточных вод, поступающих на аэрофильтры составляют 2456,273 м³/сутки. Среднемесячная  температура составляет 12 ºС. Для определения рабочей высоты загрузки биофильтра H_af, гидравлической нагрузки на биофильтр и удельного расхода воздуха q_α вычисляем коэффициент K_af.

δ_en=257,6 мг/л

δ_ex=15 мг/л

Согласно  рекомендациям СНиП  по таблице 38 [1]:

H_af=4

q_af=10 м³/м²·сут

q_α=12 м³/м² 

Определим суммарную потребную площадь  аэрофильтров:

Q_сут – максимально суточный расход 

Далее определяем объём фильтрующей загрузки:

 

Число секций биофильтра принимаем 2, тогда  площадь одной секции: