Выбор и расчет параметров технологической схемы очистки сточных вод

     Третий  этап очистки сточной воды это  биологический фильтр. В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах. Он чистит воду на 70% от химических загрязнений и еще на 90% от взвешенных веществ.  В моем проекте их необходимо два. Часть веществ, задержавшихся в процессе очистки, отправляются в шламонакопитель. 

          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

     Производится  расчет параметров каждого из основных аппаратов, входящих в используемую схему очистки сточной воды.

1. Расчет основного оборудования
1. Расчет барабанного фильтра:

 

Длина барабанного  фильтра – 1,5 м.

Ширина барабанного  фильтра 1 м.

Диаметр отверстия  – 0,006 м.

Расстояние между  отверстиями – 0,002 м.

1,5/0,008=188 – количество  отверстий по длине песколовки.

1/0,008=125 – количество  отверстий по ширине песколовки.

188+125=313 отверстий  в барабанном фильтре.

Площадь барабанного  фильтра = 1,5*1 = 1,5 м².

Плотность ТБО = 180 кг/м³.

Остаток ТБО = 5,4 кг/м³.

Объем = 5,4/180=0,03 м³. 
 
 
 
 
 
 

3.1.2   Расчет горизонтальной  песколовки с круговым  движением

         

• максимальный расход сточных вод, q_max=0,150 м³/ч = 3600 м³/сут;
• наружный диаметр песколовки, D_н = 6000 мм;
• расстояние между песколовками, B =10000 мм;
• ширина кольцевого желоба, b = 800 мм;
• приведенное число жителей =54025 чел;
• число бункеров, принимаем n = 2.

 

      Число песколовок в соответствии с требованиями СНиП принято n=2, обе рабочие.

      Площадь живого сечения кольцевого желоба песколовки (w, м²):                                                       

      

м²,

      где V - скорость движения воды в песколовке при максимальном притоке сточных вод, согласно СНиП V = 0,3 м/с.

      Высота  треугольной части кольцевого желоба песколовки (

,м):                                                                                                               ,

      где a - угол наклона стенок желоба к горизонту, согласно СНиП a = 60°.

      Площадь треугольной части желоба ( , м²):

      

.

      Площадь прямоугольной части кольцевого желоба (м²):

      

      Высота  жидкости в прямоугольной части  желоба(м):

      

.                               

      Суммарная полезная высота кольцевого желоба (м):

      

 

      Высота  бункера песколовки (м):

      

      где d - диаметр нижнего основания бункера для песка, d₀ = 0,4 – 0,5 м

      Высота  борта песколовки принимается h_б = 0,3 м.

      Строительная  высота песколовки: ( ,м):

      

      .

Расчет  вспомогательного оборудования (контейнер для ТБО) 

Следовательно, теперь можно рассчитать площадь  контейнера ТБО:

V=a³,           a=³√0.03=0.31 м.

S=a²,           

S=0.31²=0.096 м² – площадь контейнера ТБО. 

Расчет  вспомогательного оборудования песколовки (бункера  для песка) 

      масса песка = 21,6 + 51,3 = 72,9 мг,

      плотность песка 2,7 гр/см = 0,027 мг/мм

      объем песка = 72,9/0,0027 = 27 000 мм³ = 27 м³.

      V=a³,           a=³√27000=30 мм.

      Следовательно, площадь бункера для песка = 30²=900 мм.

       Расчет шламонакопителя

    Сброшенный  осадок, выгружаемый из горизонтальной песколовки,  отстойника и гидроциклонов  имеет высокую влажность около 90 %. Для дальнейшего использования  осадок должен быть подвергнут сушке. Существуют различные приемы сушки  осадка; самый распространенный –  сушка на иловых площадках, где осадок должен быть подсушен в среднем до влажности 75%, вследствие чего его объем  уменьшается в 3-8 раз.

    Иловые  площадки установлены на естественном основании. Уровень грунтовых вод  залегает на глубине не менее 1,5 м от поверхности карт и в тех случаях, когда по санитарным условиям допускается проникание иловой воды в грунт. При меньшей глубине залегания грунтовых вод следует понижать их уровень.

    Размеры карт принимают в зависимости  от местных условий, обеспечивая  удобства для эксплуатации. Ширину отдельных карт назначают 10-40 м, длину – 100-150 м, рабочую глубину слоя осадка – 0,7-1 м, а высоту оградительных валов на 0,3 м выше рабочего уровня. Размеры одной карты назначают с таким расчетом, чтобы при выпуске осадка за один раз вся карта была заполнена слоем осадка не более 0,25 м в летнее время и 0,5 м в зимнее.

    Высушенный  осадок погружают в машины и отвозят  для использования в качестве удобрения в близлежащие фермерские хозяйства.

    Утилизация  осадков сточных вод и избыточного  активного ила часто связана  с использованием их в сельском хозяйстве  в качестве удобрения, что обусловлено  достаточно большим содержанием  в них биогенных элементов. Активный ил особенно богат азотом и фосфорным  ангидридом.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

     4.1  Находим предотвращенный ущерб от сброса взвешенных веществ:

     ПУ_{взв.вещ}= Q_год * (С_нач – С_сб )* П_л*

     ПУ_{взв.вещ} = 3 600 * 365 (180 – 35,5) * 366 = 69 493 518 100 руб.

     ПУ - предотвращенный ущерб;

     Q_год – годовой расход сточной воды;

     С_нач – концентрация до чистки;

     С_сб – концентрация при которой возможен сброс;

     П_л – плата за сброс.

     4.2 Находим предотвращенный ущерб от сброса химического загрязнения:

     ПУ_{хим.вещ-ва} = Q_год * (С_нач – С_сб )* П_л

ПУ_{хим.вещ-ва}= 3 600  * 365 * (1,5 – 0,5) * 275 480 91 = 36 198 191 574 000 руб.

     4.3 Затраты на очистку от взвешенных  веществ: 

     З_взв = Q_год * С_б

     З_взв = 3 600 * 365 * 0,7= 919 800 руб.

     Где С_б - себестоимость очистки.

     4.4 Затраты на очистку от химического  загрязнения:

     З_{хим.загр} = Q_год * С_б

     З_{хим.загр} = 3 600 * 365 * 2,5 =  3 285 000 руб.

     4.5 Общий предотвращенный ущерб  равен:

     ПУ_общ= ПУ_хим + ПУ_взв

     ПУ_общ = 69 493 518 100 + 36 198 191 574 000 = 36 267 685 092 100 руб.

     4.6 Общие затраты на очистку:

     З_общ = З_взв + З_{хим.загр}

     З_общ = 919 800 + 3 285 000 = 4 204 800 руб.

     4.7 Прибыль от продажи осадка  равна: 

     -  стоимость песка составляет 68 руб/м³, объем осадка, накапливаемого в песколовках – 27 м³, следовательно, прибыль от продажи осадка равна

     27 * 68 = 1 836 руб.

• стоимость шлама составляет 200 $ за 1 тонну, следовательно, прибыль от продажи шлама равна

10,74*200 $ = 62 582 руб.

     4.8 Экономическая эффективность очистки:

     Э = ПУ_общ – З_общ + П

     Э = 36 267 685 092 100–4 204 800+1 836+62 582= 36 267 680 826 554 руб. 

В результате произведенных расчетов, можно сделать вывод, что по экономическим  показателям данный проект является нерентабельным, требует ежегодных  затрат на его обслуживание. Однако он полностью  удовлетворяет требованиям, предъявляемым к качеству сбрасываемых вод. 

Заключение

             Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой. Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод. Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточные воды в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь. В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.

             Таким образом, охрана и рациональное использование водных ресурсов - это одно из звеньев комплексной мировой проблемы охраны природы.

Список  литературы

1. Батугин А.С, Захарова А,А. Защита гидросферы. Ч.1. Учебное пособие для студентов 4 – го курса специальности ИЗОС.- М.: МГГУ, 2006;
2. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат.;
3. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учебное пособие /Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др. – М.: Высшая школа, 2003 – 344 с: ил.;
4. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учебное пособие /Д.А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др. – М.: Высшая школа, 2003 – 344 с: ил.;
5. Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка: Учебное пособие для вузов. М. Издательство МГУ, 1996 – 680 с; 178 ил.