Міністерствоосвіти та науки України
Харківськийнаціональний автомобільно-дорожній університет
Кафедраекології
Курсовийпроект
здисципліни
„Природоохоронніспоруди”
Виконала:
ст.гр. ДЕК – 51
Михайлик В.М.
Перевірив:
доц.Прокопенко Н.В.
Харків2008
Зміст
Вступ
Аналіз природно–кліматичних,грунтових і гідрологічних умов Чернівецької області
1.1 Стічні промислові води
1.2. Проектування споруджень дляочищення поверхневих і виробничих стічних вод
1.3. Проектування акумулюючої ємностідля очищення поверхневого стоку
1.4. Розрахунок проточних горизонтальнихставків – відстійників
1.5. Розрахунок споруджень закритоготипу
1.6. Гідравлічний розрахунок грат
1.7. Розрахунок біофільтрів
1.8. Дезинфекція стічних вод, випускочищених стічних вод у водойму
Перелік посилань
Додатки
Вступ
Основна причиназабруднення водних об'єктів відбувається внаслідок потрапляння в нихповерхневих стічних вод з території населених пунктів і виробничих підприємств.
Скиданнябудь-яких стічних вод у водні об'єкти може здійснюватися тільки з дозволуорганів охорони навколишнього природного середовища за узгодженням зі службоюсанітарного нагляду. У залежності від розташування підприємства стічні водиможуть скидатися або в існуючу в даному районі каналізаційну мережу, або врозташовані поруч водні об'єкти.
У залежності відступеня забруднення стоку, він може скидатися в каналізаційну мережу чи у водоймубез попереднього очищення або ж спочатку потрібно провести його очищення відзабруднюючих домішок, а потім здійснити скидання в зазначені об'єкти.
Поверхневі стоки(дощові) і стоки виробничих підприємств дорожнього будівництва містять у своємускладі, в основному, домішки завислих речовин (піщані і глинисті частки). Унезначних кількостях містяться органічні домішки: бензин, солярова олія, мазут,залишки рослинних і тваринних організмів. Сучасні спорудження для очищеннястічних вод, що відповідають вимогам СНіП 2.04.03-89 та СН 496-77«Тимчасова інструкція з проектування споруджень для очистки поверхневихвод» дуже дорогі, їхня робота вимагає постійних витрат енергії,обслуговуючого персоналу.
В очиснихспорудах використовуються механічні, фізико-хімічні, електрохімічні, біологічніабо комплексні методи. Для очищення зливових дорожніх стоків, що не містять узначній кількості розчинів хімічних речовин, застосовують звичайно механічніметоди, що включають відстоювання і фільтрування. Як правило, їх досить дляпервинного очищення, що забезпечує санітарні показники для виробничих стоків,що підлягають подальшому більш тонкому очищенню або допускаються до скидання вбагатоводні водотоки або каналізацію.
Для зменшеннявиносу забруднюючих речовин з поверхневим стоком на промислових підприємствахрекомендується здійснювати наступні заходи:
1. Регулярнеприбирання території підприємства.
2. Використанняповерхневого стоку в системі промислового водопостачання (для технологічних іінших цілей).
3. Проведеннясвоєчасного ремонту дорожніх покрить.
4. Огородженнязон озеленення бордюрами, що виключають змив ґрунту під час зливових дощів на дорожнєпокриття.
5. Підвищенняефективності роботи пило- і газоочисних установок.
6. Підвищеннятехнічного рівня технологічного устаткування, що виключає витік горючо-змазувальнихматеріалів при його роботі.
7. Упорядкуванняскладування та транспортування сипучих і рідких матеріалів та інше.
1. Аналіз природно–кліматичних, грунтових і гідрологічнихумов Кіровоградської області
ПлощаКіровоградської області складає — 8.1 тис. км2, 1.3% територіїдержави і заснована 1940р. Ділиться на 11 районів, має 11 міст, 8 селищ міськоготипу і 398 сел. Населення 914,6 тис. чол. (1.9% населення держави), ізякого міське складає 372,7тис. чол.(41% населення області).
КліматКіровоградської області помірно континентальний, м’який, вологий. Зима в горах тривалата більш сніжна. Середня температура січня на рівнині – 5°, в предгір’ї — 6°, в горах — 8°С). Літовологе та прохолодне, середня температура липня нарівнині +18°, в предгір’ї +17°С, в горах +15°С. Середньорічна кількість опадів, яка приходиться більш на теплий періодзбільшуються від 500 – 600 мм на рівнині, до 700 мм в предгір’ї та до 800–1200 мм у горах.
Поверхня областіпо своєму характеру ділиться на північну, рівнину, центральну, передгірну та зпівдня на захід, горну частини. Долина Дніпра, який розсипається на рукава,спустившись з гір Прут і гірничий Черемош створюють широку гаму фантастичноїкраси пейзажів.
Пишноту іневисокі, отчого більш ліричні Покутсько–Буковинські Карпати, в яких густі лісиз струнких ялинок живописні по сусідству з луками і старанно вписаними внерівності поверхні сільськогосподарськими угіддями.
1.1 Стічніпромислові води
Усі спорудженняпо відводу поверхневого стоку і його очищенню розраховуються на поверхневийстік. Для розрахунку цих споруджень необхідно, насамперед, вміти визначитиобсяг поверхневого стоку, для чого треба знати кількість атмосферних опадів, щовипадають, площу території підприємства, на якій формується стік, і коефіцієнтстоку.
Кількість опадів,що випадають, характеризується шаром води, що утворився б від дощу нагоризонтальній водонепроникній поверхні при відсутності стоку протягом однієїхвилини. Однак при випаданні дощу частина води стікає у понижені місця, частинаводи встигає випаруватися, значна частина води всмоктується в землю, затримуєтьсятравою та інше. Взаємозв'язок між обсягом води, що випала з дощем, і обсягомстоку, що утворився, характеризується коефіцієнтом стоку Кст.
/>, (1.1)
де gc– інтенсивність стоку, л/с з 1 га;
g– інтенсивність дощу, що випав, л/с на 1 га.
Відповідно донормативів для розрахунку очисних споруд приймають інтенсивність стоку gc= 4,5 л/с з 1 га при розрахунковій тривалості дощу 20 хв.
Витрата дощовогостоку, що утвориться під час дощу на території підприємства, визначається занаступною формулою:
/>=/>л/с(1.2)
де F – площа території підприємства, га.
Крім того,акумулюючі ємності можуть застосуються як самостійні очисні споруди дляочищення поверхневого стоку.
Поверхневі стоки(дощові) і стоки виробничих підприємств дорожнього будівництва містять у своємускладі, в основному, домішки завислих речовин (піщані, глинисті частки). Унезначних кількостях можуть міститися органічні домішки: бензин, солярова олія,мазут, залишки рослинних і тваринних організмів. З урахуванням такого характерузабруднень при необхідності попереднього очищення стоків перед скиданням уводойму чи каналізацію передбачається, насамперед, очищення їх від завислихречовин.
Органічніречовини рослинного і тваринного походження, потрапляючи зі стоками у водойму,окислюються, що призводить до зниження вмісту у воді водойми розчиненого кисню.Процес окислювання органічних домішок можна представити наступним чином:
CAHBOC+ O2 → CO2 + H2O + Q,
де перший член –органічна речовина, що окислюється, останній – теплота реакції окислювання.Завдяки протіканню таких процесів і відбувається процес самоочищення водойм.
Кількість домішоку воді, що поглинають кисень, визначається показником БСК (біологічнаспоживання кисні), що вимірюється у мг О2 на літр води. У залежностівід часу, за який визначається БСК, розрізняють БСК5 (п'ятиденнапотреба), БСК20 (двадцятиденна) і БСКповн (окислюваннязакінчується цілком). Процес окислювання (мінералізації) органічних домішок уводі продовжується 25 доби. Відповідно до нормативних вимог БСКповнне повинна перевищувати 3...6 мг/л.
Для зменшеннявиносу забруднюючих речовин з поверхневим стоком на промислових підприємствахрекомендується здійснювати наступні заходи:
1. Регулярнеприбирання території підприємства.
2. Використанняповерхневого стоку в системі промислового водопостачання (для технологічних іінших цілей).
3. Проведеннясвоєчасного ремонту дорожніх покрить.
4. Огородженнязон озеленення бордюрами, що виключають змив ґрунту під час зливових дощів надорожнє покриття.
5. Підвищенняефективності роботи пило- і газоочисних установок.
6. Підвищеннятехнічного рівня технологічного устаткування, що виключає витікпаливно-мастильних матеріалів при його роботі.
7. Упорядкуванняскладування та транспортування сипучих і рідких матеріалів та інше.
При завданніпараметрів поверхневого стоку з площадки промислового підприємства проектувальникинайчастіше використовують нормативи, що приведені у таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 –Приблизний вміст забруднюючих речовин у поверхневому стоціВид площадки Завислі речовини, мг/л Ефіророзчинні речовини, мг/л
Сміття, що плаває, м3/1000га Вода Дощові Поталі Мийні Дощові Поталі Мийні Дощові Поталі Мийні Промислові майданчики 2000 4500 2000 250 70 150 0,2 0,3 0,2 Житлові майданчики 250 3500 200 35 40 75 - - -
Для розрахункукількості нафтопродуктів у поверхневому стоці потрібно вводити коефіцієнт К =0,4 до даних по вмісту ефіророзчинних речовин.
1.2Проектування споруджень для очищення поверхневих і виробничих стічних вод
У залежності відінтенсивності дощу, що випадає, обсяг поверхневого стоку визначається поусереднених залежностях, у яких враховані і географічна зона розташуванняочисного спорудження, і характер поверхні, на якій утвориться стік. При цьомурозглядаються два можливих варіанти очищення поверхневого стоку.
1. Розрахунковатривалість дощу t визначається за формулою:
/>, хв., (2.1)
/> хв.
де tконц– час поверхневої концентрації дощового стоку (у населених пунктах не менш 10хв., при наявності закритих дощових мереж – 5 хв);
lтр – довжина лотків, по якихстікає вода (приймається зазвичай 200...500 м);
Vтр – швидкість руху води полотках при їх повному наповненні (Vтр = 0,7...1,0 м/с);К1– коефіцієнт,що враховує збільшення часу протікання при зменшенні витрати води, щонаправляється на очищення в залежності від величини g20.
Таблиця 2.1 –Залежність коефіцієнту К1 від інтенсивності дощу
g20 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 150
К1 1 1,22 1,37 1,53 1,62 1,72 1,89 1,98 2,06 2,28 2,49
Другий варіант, при якому очищеннюпіддається весь обсяг стоку.
2. Знаходиморозрахункову витрату дощових вод (Qоч), що направляються на очищення за формулою :
/>, л/с, (2.2)
де gc – розрахункова інтенсивністьдощових опадів;
n– параметр, що залежить відгеографічного розташування об’єкту (0,7);
F – площа водозбірноїтериторії, га;
φ – середнійкоефіцієнт стоку дощових вод для майданчиків промислових підприємств (0,3 –0,5);
t – розрахункова тривалістьдощу;
τ –параметр, який залежить від географічного параметру С, що характеризує ймовірнуінтенсивність дощу(0,2);
Роч – періододнократного перевищення інтенсивності дощу(0,05 – 0,1)
Знаходиморозрахункову витрату дощових вод (Qоч):
/>л/с
1.3 Проектуванняакумулюючої ємності для очистки поверхневого стоку
1. Знаходимо робочийоб’єм акумулюючої ємності за формулою:
/>, м3 =0,01*30000*0,5 = 150 (м3). (3.1)
де hg– максимальний шар опадів за час дощу у мм, стік від якого акумулюється цілком(для промислових підприємств першої групи приймається в межах 10...15 мм);
Ψq – коефіцієнт стоку дощовихвод (для проммайданчиків Ψq≈0,3 -0,5).
Wсек приймаємо від 40 до 60 м3.
2. Знаходимокількість секцій:
/> = /> (шт). (3.2)
Тривалістьвідстоювання поверхневого стоку – не менше 1 доби. Ефект освітлення при цьомускладає 80%.
3. Визначаємокількість осаду Woc, що затримується в акумулюючій ємностіпротягом року, за формулою (3.1):
/>, (3.3)
/>, (м3).
де S – коефіцієнт, що враховує частинурічного обсягу дощових вод, що направляються на очищення. При g20= 0,90 л/с га S =0,68 (Україна);
hg – шар опадів, що випали, умм, за теплий період року (387 мм);
Сср – середній вміст завислихречовин у поверхневому стоці, що надходить на очищення, г/л;
Э – ефект видалення завислихречовин з дощових вод у акумулюючій ємності, %;
γ –середня концентрація твердої фази в ущільненому осаді, кг/м3 (200 ≈ кг/м3).
При тривалостівідстоювання стоку в акумулюючій ємності протягом 1...2 доби ефект зниженнязмісту завислих речовин дорівнює 80-90 %, що цілком достатньо для скиданняосвітленої води в водойму або для використання її в системі замкнутоговодопостачання (для технічних цілей). Залишковий вміст завислих речовин увистояній воді може бути прийнятий в межах 50-200 мг/л, органічних домішок БСК– 20...30 мг/л, нафтопродуктів – 0,5...5 мг/л.
При необхідностібільш тонкого очищення освітлена в акумулюючій ємності вода фільтрується черезнайпростіші фільтри (поліуретанові, зі спіненого полістиролу) у виді крихти (чигранул) розміром 1...2 см (2..5 мм) з товщиною шару фільтра 1...2 м. Швидкістьфільтрування при цьому 20-30 м/год, ефект освітлення 90-95 %.
Післявідстоювання в акумулюючій ємності освітлена вода може скидатися у водойми(через спеціальні зливні пристрої або за допомогою насосів). Осівші на днізавислі речовини видаляються або вручну, або за допомогою спеціальних пристроїв(насосами для перекачування шламів а інше). Для полегшення видалення осадуднище кожної секції влаштовується під ухилом до приямку, розташованому в центрісекції (і ≥ 0,05), а ухил стінок приямку і ≥ 45о.
Для зневодненнявилученого осаду його варто витримувати на майданчика — ущільнювачах,обгороджених земляними валами висотою до 1 м. Навантаження на 1 м2 майданчика може доходити до 3 м3 зневодненого осаду на рік.Майданчики поділяють на корти з пристроями для відводу освітленої води. Можнаскладувати вилучений з акумулюючої ємності осад у спеціальнихставках-мулонакопичувачах, що влаштовуються в природних западинах, випрацюванихкар'єрах.
Висоту зонивідстоювання в ємності варто приймати в межах 1,5...4 м, висоту вільної зонинад рівнем води – 0,3...0,5 м, висоту нейтральної зони над рівнем осаду –0,4...0,5 м (рисунок 3.1).
Акумулюючіємності проектуються прямокутними в плані і розділеними на секції. Кориснийобсяг однієї секції слід розраховувати на прийом стоку від шару опадів 2,5...5мм. Частина стоку, що не вмістилась в акумулюючій ємності (при сильних дощах)може прямо скидатися у водойму. Він мало забруднений, оскільки основний обсягзавислих речовин знаходиться в початковому обсязі стоку, що потрапив уакумулюючу ємність.
Варто передбачитив кожній секції пристрій для періодичного видалення нафтопродуктів, якщо вонимістяться в стоці (дивись конструкцію споруджень закритого типу).
4. Визначаємодовжину секції lc:
/>, м. (3.4)
Висота вільноїзони над рівнем води приймаємо в межах 0,3 – 0,5 м. Висоту нейтральної зони над осадом приймаємо 0,4 — 0,5 м.
5. Визначаємотовщину шару осаду:
/>м. (3.5)
6. Знаходимоповну глибину кожної секції:
Нс = hcв.+ hc + hн.з. + hсл.ос. =0,042 + 2 + 0,4 + 0,4 = 2,842 м. (3.6)
1.4 Розрахунокпроточних горизонтальних ставків-відстійників
Горизонтальніставки-відстійники (рисунок 4.1) призначені для очищення стічних вод відзавислих речовин за рахунок їхнього осадження при малій швидкості протіканняводи через перетин ставка-відстійника. Для збільшення продуктивності він можескладатися з декількох ізольованих секцій.
/>
Рисунок 4.1 –Схема горизонтального ставка-відстійника
1 – колектор дощовоїканалізації; 2 – розподільна камера; 3 – підходящій трубопровід; 4 – відсік длязбирання масло- та нафтопродуктів; 5 – секція відстійника; 6 – сміттєуловлюючіґрати; 7 – напівзаглиблені щіти; 8 – приймач масло- та нафтопродуктів; 9 –ємність для відстоювання масло- та нафтопродуктів; 10 – водозабірний колодязь;11 – водоскид; 12 – камера скидання очищеної води.
При розрахункуставка-відстійника визначаються розміри спорудження та об’єм затриманихзабруднень. При цьому в залежності від прийнятого розрахункового часувідстоювання в цих спорудженнях (що пов'язано зі швидкістю протікання води)можна домогтися різного ступеня очищення стічних вод (таблиця 4.1).
Таблиця 4.1 –Залежність ступеня очищення води від часу відстоюванняВид забруднення Ступінь очищення води (%) від первісного рівня при часі відстоювання, год. 2 4 6 8 10 Завислі речовини 80 85 90 95 95 Нафтопродукти 80 80 90 90 90 Сміття, що плаває 100 100 100 100 100
Біологічнеспоживання кисню (БСК) зменшується через 90 хв. відстоювання на 50-75 %.
Горизонтальніставки-відстійники можуть складатися з декількох секцій.
1. Визначаємо сумарнуплощу горизонтальних відстійників у плані:
/>, />, м2, (4.1)
де Qоч– розрахункова витрата стічних вод, що надходять на очищення, м3/год;
Uo – швидкість випаданнясуспензій, затримуваних відстійником, мм/с;
/> – коефіцієнт, що враховуєвплив вертикальної складової швидкості осадження часток;
/>=/>,(4.2)
де Vcp– середня швидкість руху води в ставку-відстійнику, що складає 3...7 мм/с.
Швидкістьвипадання в осад завислих речовин зі стічних вод при висоті зони осадження увідстійнику 2...3,5 м приймається в залежності від необхідної ефективностіосвітлювання Э.
При:
Э = 50% Uo= 0,4 мм/с
Э = 75% Uo= 0,15 мм/с
Э = 85% Uo= 0,05 мм/с
2. Визначаємодовжину відстійника Lo за формулою:
/>/>м, (4.3)
де Но– висота зони осадження (2...3,5 м).
3. Знаходимозагальну ширину всіх секцій відстійника В за формулою:
/>/>м. (4.4)
Обсяг і глибинаосадової частини відстійника, відповідно Wo та ho,визначається за сумарним обсягом твердого осаду Wo, заформулою (4.6). При цьому кількість опадів (дощових) у середній частині України 300 мм. З них очищенню підлягає 75 %, тобто ≈ 200мм. Виходячи з цього,обсяг вод, що очищають, з 1 га протягом року ≈ 2000 м3,
4. Визначаємо обсягтвердого стоку за рік:
/>/>м3, (4.5)
1.5.Розрахунок споруджень закритого типу
Спорудженнязакритого типу призначені для очищення стічних вод від завислих речовин,нафтопродуктів. Ефективність очищення є досить високою за рахунок пропускузабрудненої води через фільтри на завершальній стадії очищення (рисунок 5.1).Осадження основної завислих речовин часток відбувається на першій стадіїочищення при повільному протіканні води через перетин спорудження.
/>
Рисунок 5.1 –Схема очисних споруд закритого типу
1 — відстійник; 2- мазутозбірний лоток; 3 — контейнер для мазуту; 4 — фільтри; 5- насос«Гном 25/20»; 6 — пристрій скребкове для підгону мазуту; 7-водовідбійнастінка; 8 — розподільна труба ( лоток); 9 — труба, що підводить;
10 — відвідна труба.
Споруди закритоготипу можуть застосовуватися при очищенні невеликих обсягів стічних вод. Проте,збільшуючи кількість секцій, з яких складаються ці спорудження, можназбільшувати і їхню продуктивність, тим самим розширюючи можливості їхньогозастосування.
Розрахунки спорудзакритого типу проводяться так само, як і ставків-відстійників. Відмінністьтільки в чисельних значеннях окремих параметрів, що входять у розрахунковіформули. Ці відмінності наступні:
- ширинасекції підземного (закритого) спорудження приймається не більш 4 м;
- значеннякоефіцієнта, що враховує турбулентність і отруйність потоку, для закритихспоруд з фільтрами доочищення приймається рівним 1,2;
- значенняшвидкості підйому часток нафтопродуктів Umіn = 0,71...1,02мм/с, що відповідає розміру часток 100...120 мкм.
Подача стічних воду ставки-відстійники здійснюється, як правило, прямо, без яких-небудьнакопичувальних (акумулюючих) ємностей. При подачі поверхневого стоку в закритіочисні споруди при малому обсязі цих споруд і великій водозбірній площі частовлаштовують резервуар, що акумулює, у якому накопичується основний обсягзабрудненого стоку, що утворився в початковий період дощу. Ця частина стоку іподається поступово на очищення. Інша, наступна частина дощового потоку, що немістить значної кількості забруднюючих домішок, скидається без очищення уводойму. Розміри акумулюючої ємності розраховуються з урахуванням вміщеннядощового стоку протягом перших 20 хв. (найбільш забруднений стік) приінтенсивності дощу 4,5 л/с на 1 га.
Ефективністьочищення стоку в спорудах закритого типу доходить до 90 %.
Проведеморозрахунок параметрів споруди закритого типу:
Тривалістьвідстоювання Т=1 год., швидкість руху води в проточній частині V = 0,003м/с, розрахункова витрата стічних вод Qоч = 59,087 м3/с.
1. Визначаєтьсякорисний обсяг зони відстоювання
/>, м3. (5.1)
2. Визначаєтьсяплоща живого перетину проточної частини:
/>, м2. (5.2)
3. Для проточноїчастини споруди
/>, м. (5.3)
4. Визначаєморозрахункову глибину проточної частини
/>, м. (5.4)
5. Загальнадовжина проточної і заспокійливої частини
/>, м.
де Ку — коефіцієнт ( Ку = 1,1…1,2).
6. Перевіряєтьсязагальна довжина за умовою підняття на поверхню нафтових часток
/>, м.
Умова витримується12,96/>5,07
1.6Гідравлічний розрахунок грат
Для затримки зістічних вод (СВ) плаваючих та великих завислих речовин застосовуються сита іґрати. Ґрати за своєю конструкцією бувають двох типів: нерухомі і рухомі. Упоздовжньому розрізі ґрати мають форму прямої, нахиленої під кутом αдо обрію. Кут нахилу ґрат приймається від 60 до 80о. З гідравлічноїточки зору, тобто зменшення втрат напору при проходженні стічних вод рідиникрізь ґрати, найкращими є стрижні круглого чи прямокутного перетину. Товщинастрижнів звичайно береться в межах від 10 до 15 мм.
По відстані міжстрижнями ґрати поділяють на грубі і тонкі. Відстань між стрижнями грубих ґратприймається в межах від 50 до 100 мм. У тонких ґратах ця відстань звичайно неперевищує 20-25 мм.
Швидкість у каналіпри найбільшій витраті визначається за формулою:
/>, м/с, (6.1)
де В –ширина кожної з камер ґрат, м;
К – коефіцієнт нерівномірностівитрати стічних вод.
Кількістьстрижнів ґрат визначається за формулою:
/>, шт., (6.2)
де Вр– ширина ґрати, м;
δ – товщина стрижнів, мм.
Швидкість рухуводи в гратах визначається за формулою:
/>м/с (6.3)
Розрахунок.
1. Визначаємошвидкість у каналі при найбільшій витраті за формулою (6.1):
/>/>, (м/с),
2. Знаходимокількість стрижнів ґрат за формулою (6.2):
/>/> (шт).
3.Визначаєморозрахункову швидкість води у межах ґрат за формулою (6.3):
/>, (м/с).
1.7 Розрахунок біофільтрів
Для звільненнястічних вод (СВ) від мілкодисперсних завислих речовин, а також біологічнихзабруднювачів використовують різноманітні засоби очистки та відповідні цимзасобам пристрої, що називаються фільтрами.
Процес очисткиподіляється на дві стадії:
- першастадія – адсорбція зі СВ тонко дисперсних завислих речовин;
- другастадія – адсорбція розчинених домішок органічних речовин та руйнуванняадсорбованих речовин всередині клітини мікроорганізмів при протіканні в нихбіохімічних реакцій окислювання або відновлення.
На Україні такраїнах СНД застосовують біофільтри безперервної дії, які за їх продуктивністю(на 1 м3 завантажувального матеріалу) та конструкцієюпідрозділяються на краплинні, високонавантажуємі, баштові та пластмасові.
Краплиннийбіофільтр може бути як з водонепроникними, так і з водопроникними стінками.
Зрошення поверхнікраплинного біофільтру виконується рівномірно з невеликими проміжками, прицьому вода подається у вигляді краплин або струменів. Обмін повітря убіофільтрі відбувається шляхом природної її вентиляції через відкриту поверхнюбіофільтру та дренаж.
Краплинні фільтрирекомендується застосовувати при кількості СВ не більше 1000 м3/добу.Вони призначаються для повної (БСК20 = 10...15) біологічної очисткиСВ.
Краплиннібіофільтри працюють за наступною схемою. СВ, освітлена у первиннихвідстійниках, вільно або під напором поступає у розподільні пристрої, з якихперіодично напускається на поверхню фільтру. Вода, що пройшла через товщуфільтру, потрапляє у дренажну систему і далі по суцільному водонепроникномуднищу стікає до відвідних лотків, що розташовані за межами біофільтрів. Потімвода поступає на вторинні відстійники, які призначені для затримання виносимоїплівки та відділення її від очищених СВ.
Ефект очисткинормально працюючих біофільтрів подібного типу дуже високий та може досягати поБСК5 – 90% та більше.
Допустимаконцентрація суміші визначається за формулою:
/>, мг/л (7.1)
L1 – БСК для очищеної води дорівнює 20;
К – коефіцієнт,який залежить від висоти біофільтра та середньої річної температури стічних вод(приймаємо 7,5);
/> мг/л
Коефіцієнтрециркуляції визначаємо за формулою:
/> (7.2)
де приймаємо L0=200; Lсм=150; L1=20
Визначаємо коефіцієнт рециркуляції:
/>
Визначаємо площубіофільтра по формулі:
/>, м3 (7.3)
Q – середньодобовий об’єм стічних вод, м3/доб;
N – допустима загрузка на 1 м2 площі біофільтра за добу, яка залеже від температури повітря, тобто ми приймаємо 2300.
/> м3
Загальний об’єм фільтруючого середовища визначаємоза формулою:
/>, м3 (7.4)
/> (м3)
Зазвичайвисоконагружаємі біофільтри виготовляють зі зборного залізабетону діаметром 2 м. Тоді кількість біофільтрів визначається за формулою:
/>, (7.5)
де W1 — об’єм одного біофільтру
W1/> (7.6)
/> (шт.)
Гідравлічнунагрузку на поверхню біофільтру визначаємо за формулою:
/>, м3/м2сут(7.7)
/> м3/м2сут
Значення q повинні знаходиться в межах 10 – 30м3/м2сут, тобто розрахований нами біофільтр неперевантажен і працює в нормальному режимі.
1.8Дезінфекція стічних вод, випуск очищених стічних вод у водойму
Дезінфекціястічних вод може проводитися різними засобами, але найбільше поширення одержалохлорування, тобто введення в стічну воду визначеної кількості рідкого хлору,хлорного вапна або гіпохлориду натрію.
Сутністьзнезаражуючої дії хлору полягає в окислюванні та інактивації ферментів, щовходять до складу протоплазми клітин, бактерій, у результаті чого останнігинуть.
Кількістьактивного хлору, що вводиться при дезінфекції на одиницю об'єму стічних вод,називають дозою хлору, що виражається в мг/л чи г/м3.
Взаємодіягазоподібного хлору є оборотним процесом і протікає за наступним рівнянням:
Cl2 +H2O = HCl + HOCl
з виділеннямсоляної HCl та хлоруватої HOCl кислот.
Хлорувата кислотачастково іонізована. Іонізація її збільшується з підвищенням рН середовища.
Так наприклад,при рН=7 хлорувата кислота іонізована на 20%. Наявність у воді хлоруватоїкислоти НОСl і особливо гіпохлоритіонної ООl створює при відомих їхніхконцентраціях такі окисні умови, у яких мікроби гинуть. Хлорувата кислотанестійка і легко розпадається, утворюючи соляну кислоту і виділяючи атом кисню:
НОСl → НСl +O
Кисень цей іокислює бактерії.
Крім того, прихлоруванні стічної води власне хлор безпосередньо діє на бактеріальну клітину із'єднуючись з речовинами, що входять в її протоплазму, викликає загибельбактерій.
Якщо замістьгазоподібного хлору робити дезінфекцію хлорним вапном, то в результатівзаємодії його з водою утворяться хлористий кальцій, хлорувата кислота і вапно:
2СаСl2O+H2O →Ca(OH)2 +2HOCl +CaCl2
Контроль захлоруванням стічної рідини здійснюється перевіркою фактичної кількостівитрачених реагентів по вазі і, визначенням залишкового хлору в рідині післяконтакту її з хлором.
Для попередніхпідрахунків у проектах дози хору необхідно приймати:
- длявідстояної стічної води 30 г/м3;
- для нецілком очищеної стічної води 15 г/м3;
- дляцілком очищеної стічної води (у метантенках) 5-10 г/м3.
Дезінфекціявеликих мас води, як правило, здійснюється рідким хлором; при малих кількостяхстічних вод (до 1000 м3/добу) застосовується хлорне вапно.
Обладнання длядезінфекції стічної води складається з хлораторної, змішувача і контактнихрезервуарів.
Продуктивністьхлораторної установки обчислюють виходячи з максимальної витрати дезинфікуємоїстічної води і Qmax (м3) і дози хлору.
Кількістьактивного хлору, необхідна для дезінфекції стічної води, визначають заформулою:
/>, г/год, (8.1)
де Qmax– максимальна витрата води, м3/год.
а – доза активного хлору, г/м3.
Ємність робочогобака для розчину хлорного вапна може бути визначена за формулою:
/>, м3, (8.2)
де Q –середня витрата стічних вод, м3/добу;
а – доза активного хлору, г/м3,як правило, складає 9-10 г/м3;
b – концентрація розчинухлорного вапна;
n – кількість розчинень хлорноговапна на добу, прийнята від 2 до 6, в залежності від продуктивності станції.
Хлоруваннястічних вод рідким хлором виробляється за допомогою хлораторів. Хлораторибувають різних типів, потужностей і призначень.
Продуктивністьхлорної установки повинна бути розрахована на наступні витрати води:середньогодинну Qср.година., максимальну годинну Qmах (з урахуванням коефіцієнтанерівномірності) і мінімальну годинну Qmin (складає 1,3% середньої добової), м3.
Прикладрозрахунку. Визначити продуктивність хлораторного обладнання для дезінфікуванняочищених у метантенку стічних вод. Витрата стічних вод складає: середня Qср.година= 59,087 м3/год; максимальна Qmак = 106,357 м3/год;мінімальна Qmin = 1,182 м3/год.
Розв’язання.
Хлористаустановка обладнується для роботи на рідкому хлорі.
Необхідні длядезінфекції води годинні кількості активного хлору при дозі, а = 10 г/м3,складають за формулою (8.1)
/> г/год
/> г/год
/>г/год
Корисний обсягвитратних баків при концентрації розчину b = 2,5% та кількості розчинень надобу n = 2 — 6 визначається за формулою (8.2).
/>, м3.
За формулоювизначається повний обсяг з урахуванням будівельної частини:
/> (8.3)
Для отримання будівельнихрозмірів робочого бака необхідно загальний повний обсяг помножити на коефіцієнтК = 1,2.
/> м3
Перелікпосилань
1. Львов В.А. і ін. довідник зохорони водних ресурсів. — Київ: Врожай, 1999. — 173 с.
2. Єлшин І.М. Будівельнику проохорону навколишнього природного середовища. — М.: Стройиздат, 1996. — 136 с.
3. Страментов А.Є., Бутягін В.А.Планування і благоустрій міст. — М.: Вид-во Мін. комун. хоз. РСФСР, 1982. — 508с.
4. Лапицька М.П. та ін. Очищеннястічних вод (приклади розрахунків). — Мінськ: Висш.шк., 2003. — 256 с.
5. ДСТУ 2.04.03-95. Каналізація.Зовнішні мережі і спорудження. – К.: Держбуд, 1996. — 72 с.
6. Норми технологічногопроектування підприємств промисловості нерудних будівельних матеріалів. — К.: Держвидавництво, 1997. — 366 с.
7. Демура М.В. Проектуваннятонкошарових відстійників. — Київ: Будівельник, 1991. — 81 с.
8. Хрусталев М.И. і ін.Механічне очищення стічних вод за допомогою двумодульного тонкошаровоговідстійника// Будівельні матеріали — 1992. — №4. — с. 7-10.
9. Зимін М.А. і ін. До питанняпро освітлення промивних вод у тонкошарових відстійниках // Тр/ УкрдорНДІ.Вдосконалення технології переробки і застосування кам'яних матеріалів. — К.:1997. — с. 95-102.