Введение
Целью данной курсовой работы является составление и расчетсхемы очистных сооружений предприятия.
Очистка сточных вод необходима для того, чтобы концентрациявеществ в воде, сбрасываемой в водный объект с данного предприятия, не превышаланормативы предельно допустимого сброса (ПДС).
Сточные воды с предприятия нельзя сбрасывать загрязненными,так как вследствие этого в реке могут погибнуть живые организмы, происходитзагрязнение речной воды, подземных вод, почв, атмосферы; это приводит кнанесению вреда здоровью человека и окружающей природной среде в целом.
Раздел 1. Характеристика предприятия
Полиэтилен низкого давления (высокой плотности) производят назаводах пластмасс.
Полиэтилен получают полимеризацией этилена в бензине притемпературе 80 0С и давлении 3 кг *с / см 2 в присутствии катализаторного комплекса диэтил-алюминий хлорида с четырёххлористым титаном.
В производстве полиэтилена вода расходуется на охлаждениеаппаратуры и конденсата. Система водоснабжения — оборотная с охлаждением водына градирне. Водоснабжение осуществляется тремя системами: оборотной, свежейтехнической и питьевой воды.
Для технических нужд (промывка полимеров аппаратов икоммуникаций цеха полимеризации, приготовление реагентов инициаторов и добавокдля полимеризации) используется конденсат пара.
Характеристика сточных вод приведена в таблице 1.
Таблица 1. Характеристика сточных вод выпускаемых в водоёмыот производства полиэтилена. Единица измерения Сточные воды до очистки после очистки Температура
0С - 23-28 Взвешенные вещества мг/л 40-180 20 Эфирорастворимые мг/л Следы - pH - 6,5-8,5 6,5-8,5 Сухой остаток Мг до 2700 до 2700
Cl2 Мг до 800 до 800
SO4 Мг до 1000 до 1000 ХПК МгО/л 1200 80-100
БПКг
мгО2/л 700 15-20
Al3+ мг/л до 1 до 1
Ti4+ мг/л Следы Следы Углеводороды мг/л до 10 Следы Изопропанол мг/л до 300 -
Данное предприятие имеет I Б класс опасности. Санитарно защитная зона равна 1000 м. Находится в Киевской области.
Для дальнейших расчётов выбираем реку в данной области – р.Десна, узнаём по этой реке данные для 97% обеспеченности, с помощью переводногокоэффициента переводим эти данные для 95% обеспеченности. Значения qпром и qбыт (расход воды на единицу водовыпуска продукции в промышленныхи бытовых сточных водах соответственно) равны: qпром=21м3, qбыт=2,2м3.Затем из справочника по водным ресурсам Украины узнаём Сф, еслине указано, то Сф=0,4 ПДК.
Расчёт расхода сточных вод.
Q=Пq, м3/год
П. — производительность, 7500 м3/год.
Q – расход воды на единицу выпускаемой продукции.
Qпром =7500•21=1575000 м3/год
Qбыт=7500•2,2=165000 м3/год
Опром, быт – расход производственных и бытовыхсточных вод.
Qсм=4,315+452=4767 м3/сут.Расчёт концентрациивеществ в сточной воде.
Сiсм=(qx/б•Сх/б+Qпр•Сiпр)/Qсм
Сiх/б, пр-концентрациявеществ в х/б и производственных сточных водах, мг/дм3.
Ссмв-х вв.=(452•120+4315•40)/4764=46,6мг/дм3
Ссммин.=(452•500+4315•2700)/4767=2491,4мг/дм3
СсмCl=(452•300+4315•800)/4764=752.6 мг/дм3
СсмSO4=(452•500+4315•1000)/4767=952.6мг/дм3
СсмХПК=(452•300+4315•1200)/4767=1115мг/дм3
СсмБПКп=(452•150+4315•700)/4767=677,85мг/дм3
СсмAl=(452•0+4315•1)/4767=0.9 мг/дм3
Ссмизопр-л=(452•0+4315•300)/4767=271,55мг/дм3
Ссмаз.ам=(452•18+4315•0)/4767=1,7 мг/дм3Раздел2. Расчёт нормативного сброса сточных вод
Расчёт кратности основного разбавления no.
Y=2.5∙√nш-0,13-0,75√R(√nш-0,1)=2,5∙√0,05-0,13-0,75√3(0,05-0,1)=0,26
пш-коэффициент шероховатости русла реки.
R-гидравлический радиус.
Sn=Ry/nш=30,26/0,05=26,6
Sn-коэффициент Шези.
Д=g∙Vф∙hф/(37 nш∙Sh2)=9.81∙0,02∙3/(37∙0,05∙26,6)=0,012м/с2
g-ускорение свободного падения, м/с2.
Д-коэффициент требуемой диффузии.
Vф-средняя по сечению водотока скорость.
hф-средняя глубина реки, м.
α=ζ∙φ∙√Д/Ост=1,5∙1,2∙√0,012/0,03=1,3
ζ-коэффициент, характеризующий тип выпуска сточных вод.
φ-коэффициент, характеризующий извилистость русла реки.
Qст-расход сточных вод.
β= -α√L=2.75-1.3∙√500=0.00003
L-расстояние от места выпуска до контрольного створа.
γ=(1-β)/(1+(Оф/ Ост)β)=(1-0,00003)/(1+(0,476/0,0)∙0,00003)=0,99
γ-величина коэффициента смещения.nо=(Qст+γ∙Qф)/Qст=(0,03+0,99∙0,476)/0,03=16,86
Расчёт кратности начального разбавления nн.
l=0.9B=0.9∙17.6=15.84
l-длинна трубы рассеивателя, м.
В-ширина реки в маловодный период, м.
В=Qф/(HфVф)=1,056/(3∙0,02)=17,6 м
l1=h+0.5=3+0.5=3.5 м
l1-расстояние между оголовками
0,5-технологический запас
N=l/l1=15.84/3.5=4.5≈5-количество оголовковd0=√4Qст/(πVстN)=√ (4∙0.05)/(3.14∙2∙5)=0.08≥0.1N=4Qст/(πVстd02)=0.2/(3.14∙3∙0.12)=3.2≈3
Vст=4Qст/(πN d02)=0.2/(3.14∙3∙0.12)=2.1
d0=√4Qст/(πVстN)= √0.2/(3.14∙2.1∙3)=0.1
d0-диаметр оголовка,
Vст-скорость истечения,
L1=L/n=15.84/3=5.2
Δvm=0,15/(Vст-Vф)=0,15/(2,1-0,02)=0,072
m=Vф/Vст=0,02/2,1=0,009-соотношение скоростных напоров.
=7,465/√(Δvm[Δv(1-m)+1,92m])=√7.465/(0.072[0.072(1-0.09)+1.92∙0.09])=20.86-относительныйдиаметр трубы.
d=d0∙ =0.1∙20.86=2.086
nн=0,2481/(1-m)∙2=[√0.0092+8.1∙(1-0.009)/20.86-0.009]=13.83
Кратность общего разбавления:
n=n0∙nн=16,86∙1383=233,2
Таблица 2 Расчёт СпдсНазвание
Сор
Сст1 ПДК ЛВП
Спдс1 РАС Взвешенные вещества 30 46,6 30,75 - 46,66 + Мин-ция 331 2491,4 1000 - 505,9 +
Cl- 17.9 752.6 300 С.-т. 75 -
SO4- 25 952.6 100 С.-т. 40 - ХПК 29,9 1119 15 - 15 -
БПКГ 1,2 677,9 3 - 117,8 + Al 0.2 0.9 0.5 С.-т. 0.175 -
ИЗОПР-Л 0,004 271,6 0,01 т. 0,008 -
АЗАМ. 0,2 1,7 0,5 т. 0,1 - Неф-ты 0,04 0,1 С.-т. - СПАВ 0,04 0,1 т. -
Для проведения расчётов определяем, соответствует ли РАС.
— для веществ ОТ, ед. ЛПВ
Сфi/ПДКi
для веществ с од. ЛПВ
∑ Сфi/ПДКi
I. Расчёт СПДС, когда РАС существует.
1.Взвешенные вещества
Концентрация на границе зоны общего разбавления прифактическом сбросе сточных вод:
СФiк.с.=Сфi+∑(Сстi-СФi)/n
Cфакт в. в-вк.с.=30+(46,6-30)/233,2=30,0 7
Δ=0,75
СПДС=30+0,75 ∙233,2=204.9
СПДС=min(СПДСрасч Сст)= minСст
2.Вещества из ОТ и ед. ЛПВ
-минерализация
Сфакт=331+(2491,4-331)/233,2=340,3
Δ= 0,75
0,75 =Δ1≤σ1=9,2
СПДС=331+0,75 ∙233,2=505,9
СПДС=min(СПДСрасч Сст)
-БКП
Сфакт=1,2+(677,9-1,2)/233,2+(238,9-1,2)/200=5,3
Δ= 0,75
0,75=Δ1≤σ1=2,9
СПДС=1,2+0,75∙233,2=176,1
II. Расчёт СПДС, когда РАС существует.
1.Вещества из ОТ и ед. в своём ЛПВ
–ХПК
СПДС= min(Сст;ПДК)
2.Вещества с одинаковым ЛПВ
2а -Cl-,SO42-,Al3+, нефтепродукты
∑Ki=Cстi/ПДКi=752.6/300+952.6/100+0.9/0.5+0/0.1=13.8>1
Сф/ПДК≤Кi≤Сст/ПДК
СПДС=Кi∙ПДК
0,25≤KCl≤2.5Cпдс=0,06·300=18
0,4≤KSO4≤9.5Cпдс=0.3·100=40
0.35≤KAl≤1.8Cпдс=0.14·0.5=0.175
0≤Kн-ты≤0Cпдс=0,-0,1=0
2б Изопропанол, азот аммонийный, СПАВ
∑Ki=271,6/0,01+1,7/0,5+0/0,1=27163,4>1
0,8≤Kиз-л≤271160Cпдс=0,6·0,01=0,008
0,2≤Kа.ам.≤3,4Cпдс=0,3·0,5=0,1
0≤KСПАВ≤0Cпдс=0Раздел3. Расчёт сооружений механической очистки
Для удаления взвешенных веществ, служат сооружениямеханической очистки.
Для очистки сточных вод от этих веществ, для данногопредприятия, необходимо поставить решётки и песколовки.
Для расчёта сооружений механической очистки необходимо расходсмеси, который измеряется в м3/год, перевести в м3/сут
Расчёт решёток.
qср.сек.=4764/86400=0,055(м3/сек)·1000=55 л/с
По таблице из СНиПА, определяем Кдеп.max
50-1,7
100-1,6
50-(-0,1)
45-х
х=-(45·0,1)/50=-0,09
Кдеп.max=1,6-(-0,09)=1,69
qmaxсек=gср.сек· Кдеп.max=0,055·1,69=0,093(м3/сек)
h=0.5м
Vp=1м/с
b=0.016м
S=0.006м
n=(qmaxсек·K3)/b·h· Vp=(0.093·1.05)/(0.016·0.5·1)=12.21≈13шт
Вр=0,016·13+14·0,006=0,292 м
Принимаем решётку РМУ-1 с размером 600 мм ×800 мм, в ней ширина между стержнями 0,016 м, толщина стержней 0,006 м. Количество прозоров между стержнями – 21.
Vp==(qmaxсек·K3)/b·h·n=(0.093·1.05)/(0.016·0.5·21)=0.58 м/с
Nпр=Qср.сут/qвод.от=4767/0,4=11918 человек
Vсут=(Nпр·W)/(1000·35)=0.26 м3/сут =·Vсут=750·0,26=195 кг/сут
Расчёт песколовок. Песколовки – тангенсыальные-круглые, т.к. Qср.сут=4764 м3/сут,т.е.
qср.сек=4767/86400=0,055 м3/сут
qmaxS=Kдепmax·qср.сек=1,6·0,055=0,088 м3/сут
Д=(qmaxсек·3600)/n·q·S=(088·3600)/2·1·10=1.44 м2
H=Д/2=072 м
НК=√Д2-Н2=1,61 м
Vк=(π∙Д2∙Нк)/3∙4=3,14∙1,442∙0,72)/12=0,39м3
Nпр=11918 человек
Vос=(11918∙0,02)/1000=0,24 м3/сут
t=Vk/Voc=0.39/0.24=1.625сутРасчетаэротенка — смесителя с регенерацией
Применяется для очистки производственных сточных вод созначительными колебаниями состава и расхода стоков с присутствием в нихэмульгированных и биологически трудно — окисляемых компонентов
Исходные данные:
qw =198.625 м2/ч
Len =677.9мг/л
Lex =117.8мг/л
r max =650 БПК полн/(г *ч)
Кч=100 БПК полн/(г *ч)
Ко=1,5 мгО 2/Л
j = 2
S = 0.16
аi= 3.5 г/л
Коэффициент рециркуляции равен:
Ri = 3,5/((1000/150)-3,5)=1,1
Средняя скорость окисления:
r=(650*117.8*2)/(117.8*2+100*2+1.5*117.8)*(1/(1+2*3.5))=31.26мгБПКп/(г *ч)
Общий период окисления:
Tatm = (Len-Lex)/(ai(1-S)r)=(677.9-117.8)/(3.5(1-0.16)650)= 0.29ч
Общий объем аэротенка и регенератора:
Watm+Wr = qw*tatm = 198.625*0.29 = 58.1 м3
Общий объем аэротенка:
Waatm= (Watm+ Wr)_/(1+ (Rr/1+Rr)) = 58.1/(1+(0.3/1+0.3)) = 47.23 м3
Объем регенератора:
Wr = 58.1-47.23 = 10.87 м3
Нагрузка на ил:
qi= 24(Len-Lex)/ai(1-S)tatm= 750
Значение Ii принимаем равным 150 ( приблизительно близкое значение для qi )
Доза ила в аэротенке:
ai = (58.1*3.5)/(47.23+(01/1.1*2)*0.87)= 3.2 г/л
Расчет вторичного вертикального отстойника
Qср.сут = 4767 м3/сут
а = 3,5 г/л
a t = 15 мг/л
Количество отстойников принимаем равным:
q = 4.5*Kset*Hset0.8/(0.1*Ii*aatn)0.5-0.01at= 1.23 м3
Кset для вертикальных отстойников равно 0,35(табл.31 СниП) -коэффициентиспользования объема,
Hset 3-рабочая глубина (2,7-3,5)
F =qmax.ч/n*q = 176 м2
Диаметр отстойника:
Д = (4*F)/p*n) = 8.6 м
Подбор вторичного отстойника:
Номер типового проекта 902-2-168
Отстойник вторичный из сборного железобетона
Диаметр 9м
Строительная высота конической части 5,1 м
Строительная высота цилиндрической части 3м
Пропускная способность при времени отстаивания 1,5ч-111,5 м3/чРасчетаэротенка — нитрификатора
q = 4767 м3/сут
Len = 677.9 мг/л
Cnen = 1.7мг/л
Lex = 117.8 мг/л
Cnex = 0.1 мг/л
T = 220C
Co2 = 2 мг/л
PH = 7.8
rmax = 650 мг БПКп/г*ч
j = 0,14 л/ч
Кt= 65 мг/л
Кo= 0,625 мг/л
По формуле 58 СниП находим m:
m = 1*0,78*(2/2+2)*1*1,77*(2/25+2) = 0,051сут-1
Минимальный возраст ила находим по формуле 61 СНиП:
1/m =1/0,051 = 19,6 сут.
r = 3,7+(864*0,0417)/19,6 = 5,54 мгБПКп/г*ч
Находим концентрацию беззольной части активного ила при Lex = 117,8 мг/л
ai = 41.05 г/л
Продолжительность аэрации сточных вод:
tatm = (677.9-117.8)/(41.05*5.54) = 2.46
Концентрация нитрифицирующего ила в иловой смеси при возрастеила 19,6 суток определяется по данным таблицы 19 с использованием формулы 56СНиП:
ain = 1.2*0.055*(1.7-0.1/2.46) = 0.043г/л
Общая концентрация беззольного ила в иловой смеси аэротенковсоставляет:
ai+ain = 41.05+0.043 = 41.09 г/л
С учетом 30% зольности доза ила по сухому веществу составит:
a = 41.09/0.7 = 58.7 г/л
Удельный прирост избыточного ила К8 определяетсяпо формуле:
К8= 4,17*57,8*2,46/(677,9-117,8)*19,6 = 0,054 мг/
Суточноеколичество избыточного ила:
G = 0.054*(677.9-117.8)*4767/1000 = 144.18 кг/сут
Объем аэротенков-нитрификаторов
W = 4767*2.46/24 = 488.62 м3
Расход подаваемого воздуха рассчитывается по формуле
1,1*(Cnen-Cnenex)*4.6= 8.096
Подбор аэротенка:
Ширина коридора 4м
Рабочая глубина аэротенка 4,5м
Число коридоров 2
Рабочий объем одной секции 864м3
Длина одной секции 24м
Число секций от 2 до 4
Тип аэрации низконапорная
Номер типового проекта 902-2-215/216
Повторный расчет и подбор вторичного отстойника
Расчет адсорбера
Производительность qw= 75000 м3/год или 273 м3/сут
Cen (начальная величина азота ам.) =271,6 мг/л
Cex = 0.008 мг/л
asbmin = 253*Cex1/2 = 0.71
V = 10 м/ч
tagc = 24ч
Ysbкаж= 0.9
Ysbнас = 0.45
Habs = 2.5м
Ksb = 0.7D = 3.5
Определяем максимальную сорбционную емкость asbmax в соответствии с изотермой, мг /г:
asbmax =253*Cen1/2 = 131.8
Общая площадь адсорберов, м2 :
Fad = qw/V = 273/24*10 = 1.14
Колличество параллельно и одновременно работающих линийадсорберов при D = 3,5 м, шт
Nadsb = Fads/fags = 1.14*4/3.14*3.5 2 = 0.12
Принимаем к работе 1 адсорбер при скорости фильтрации 10 м/ч
Максимальная доза активированного угля, г/л:
Dsbmax = Cen-Ctx/Ksb*asbmax= 2.94
Доза активного угля выгружаемого из адсорбера:
Dsbmin = Cen-Cex/asbmin=35.5г/л
Ориентировочная высота загрузки, обеспечивающая очистку, м
H2 = Dsbmax*qw*tads/Fads*Ysb= 204
Ориентировочная высота загрузки, выгружаемая из адсорбера, м
H1=Dsbmin*qw*tads/Fads*Ysbнас=1,57
Htot=H 1+H2+H3=1.57+204+1.57=208
Общее количество последовательно установленных в 1-ой линииадсорберов
Nads=83 шт
Продолжительность работы адсорбционной установки до проскока,ч
t1ads=(2*Cex(H3=H2)*E*(asbmax+Cen))/V*Cen2=0.28
E=1-0.45/0.9=0.5
Продолжительность работы одного адсорбера до исчерпанияемкости, ч
t2ads=2*Cen*Ksb*H1*E*(asbmax+Cen)/V*Cen2=48.6
Такимобразом, требуемая степень очистки может быть достигнута непрерывной работойодного адсорбера, где работает 10 последовательно установленных адсорберов, каждый адсорбер работает в течении 48 часов, отключение одного адсорбера впоследовательной цепи на перегрузку производится через каждые 0,3 часа.
Расчет объема загрузки одного адсорбера, м3
wsb=fads*Hads=96
Расчет сухой массы угля в 1-ом адсорбере, т
Psb=Wsb*Ysbнас=11
Затраты угля, т /ч
Зsb=Wsbp/t2ads=0.23, что соответствует дозе угля
Dsb=Зsb/qw=0.02
Сооружения для ионообменной очистки сточных вод
Ионообменные установки следует применять для глубокой очисткисточных вод от минеральных и органических ионизированных соединений и ихобессоливания. Сточные воды подаваемые на установку, не должны содержать: солей-свыше 3000 мг/л; взвешенных веществ –свыше 8 мг/л; ХПК не должна превышать 8мг/л.
Катиониты: Аl2 — вх=0,9/20=0,0045мгэкв/л
вых=0,175/20=0,00875мгэкв/л
Аниониты:
Cl- вх=752,6/35=21,5мгэкв/л
вых=75/35=2,15мгэкв/л
SO4 вх=952,6/48=19,8мгэкв/л
вых=40/48=0,83мгэкв/л
Объем катионита
Wкат= 24qw(SCenk-SCexk)/nreg*Ewck=0,000063м3
Рабочая объемная емкость катионита по наимение сорбируемомукатиону
Ewck=ak*Egenk-Kion*qk*SCwk=859г*экв/м3
Площадь катионитовых фильтров Fк, м2
Fk=qw/nf=1,42
Число катионитовых фильтров: рабочих –два, резервный один.
Высота слоя загрузки 2,5 метра
Скорость фильтрования 8м/ч
Размер зерен ионита 0,3-0,8
Потери напора в фильтре 5,5 м
Интенсивность подачи воды 3-4 л/(с*м2)
Продолжительность взрыхления 0,25 ч
Регенерацию следует производить 7-10 % растворами кислот(соляной, серной)
Скорость пропуска регенерационного раствора £ 2 м/ч
Удельный расход ионированной воды составляет 2,5-3 м на 1м3 загрузки фильтра
Объем анионита Wan, м3 определяется анологично объему Wкат и составляет 5,9м3
Площадь фильтрации
Fan=24qw/nreg*tf*nf=7,6
где tf-продолжительность работы каждого фильтра и составляет
tf=24/nreg-(t1+t2+t3)=1,8
Регенерацию анионитовых фильтров надлежит производить 4-6%растворами едкого натра, кальцинированной соды или аммиака; удельный расходреагента на регенерацию равен 2,5-3 мг*экв на 1 мг*экв сорбированных анионов.
После ионирования воды предусмотрены фильтры смешанногодействия для глубокой очистки воды и регулирования величины pH ионированной воды.
Вывод
В ходе данной курсовой работы, я ознакомилась со сточными водамиданного предприятия, с их характеристикой. Рассчитала нормативы сброса сточныхвод (СПДС). По этим расчетам были сделаны выводы, от каких веществнеобходимо очищать сточные воды данного предприятия. Подобрала схему очисткисточных вод, которая максимально подходит для этих вод, рассчитала сооружениямеханической очистки, для удаления взвешенных веществ. Также были рассчитанысооружения биологической и физико-химической очисток. После трех видов очистоквода с предприятия соответствует нормам и ее можно сбрасывать в водный объект.
Список литературы
1. Укрупнённые нормыводопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности – М:Стройиздат, 1982 г.
2. Канализациянаселённых мест и предприятий. Редактор Самохин В.Н. – М: Стройиздат, 1981 г.
3. СНиП 2.04.03-85“Канализация. Наружные сети и сооружения”.
4. Малые рекиУкраины. Яцик А.В.
5. Проектированиесооружений для очистки сточных вод. Справочное пособие к СНиП – М.: Стройиздат,1980г.