автордың кітабын онлайн тегін оқу Реконструкция инженерных систем и сооружений
Е. М. Малинина, Т. Ю. Попова
РЕКОНСТРУКЦИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ И СООРУЖЕНИЙ
Учебно-методический комплекс
Информация о книге
УДК 628.32.001.7
ББК 38.621
М19
Авторы: Малинина Е. М., Попова Т. Ю.
Рецензенты:
Ещенко Т. А. — гл. специалист ООО «Дальрыбпроект»;
Сомова Г. И. — зав. сектором отопления и вентиляции ООО «Дальрыбпроект».
Учебно-методический комплекс дисциплины (УМКД) содержит рабочую учебную программу, методические указания к практическим занятиям, методические указания по выполнению самостоятельной работы, конспект лекций и тесты для текущей и итоговой аттестации.
УМКД предназначен для студентов очной и заочной форм обучения специальности 2700112 «Водоснабжение и водоотведение».
УДК 628.32.001.7
ББК 38.621
© Дальневосточный государственный технический университет, 2007
© ДВФУ, 2015
© ООО «Проспект», обложка, 2015
© ООО «Проспект», электронная версия книги, 2015
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Введение
В последние десятилетия требования к качеству питьевой воды повысились, поэтому существующие и построенные по старым проектам сети и сооружения не всегда обеспечивают высокое качество очищенной воды. Кроме того, в большинстве населенных пунктов из года в год растет потребность в воде, в результате приходится увеличивать пропускную способность как всей системы водоснабжения, так и станций водоочистки и водоподготовки.
1. Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является подготовка будущих специалистов, умеющих:
• разрабатывать проекты реконструкции инженерных систем и сооружений водоснабжения и водоотведения населенных мест и промышленных предприятий;
• осуществлять строительные работы по реконструкции и интенсификации, работы инженерных сетей и сооружений;
• рационально использовать ресурсы в системах водоснабжения и водоотведения.
В итоге изучения дисциплины будущие специалисты должны знать:
• законы об охране окружающей природной среды, об основах градостроительства и другие законы, в которых рассматриваются вопросы охраны водоемов от загрязнений;
• нормативно-технические документы (ГОСТы, СНиПы, указания на проектирование реконструкции систем водоснабжения и водоотведения, очистных сооружений и их конструкций);
• величины и параметры, характеризующие работу инженерных сетей и сооружений водоснабжения и водоотведения, рациональному использованию водных ресурсов и обезвреживанию сточных вод.
2. Начальные требования к освоению дисциплины
Для изучения данной дисциплины необходимы знания общеобразовательных и специальных дисциплин, которые должны предшествовать изучению данной дисциплины: черчения, математики, физики, теоретической механики, химии, геодезии, геологии и гидрологии, гидравлики, инженерной геологии, строительных материалов, насосов и насосных станций, технологии и организации строительного производства экологии, водоснабжения и водоотведения и др.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В итоге изучения дисциплины будущие специалисты должны знать:
• законы об охране окружающей природной среды, об основах градостроительства и другие законы, в которых рассматриваются вопросы охраны водоемов от загрязнений;
• нормативно-технические документы (ГОСТы, СНиПы, указания на проектирование реконструкции систем водоснабжения и водоотведения, очистных сооружений и их конструкций);
• величины и параметры, характеризующие работу инженерных сетей и сооружений водоснабжения и водоотведения, рационального использования водных ресурсов и обезвреживанию сточных вод.
Будущие специалисты должны уметь:
• разрабатывать проекты реконструкции инженерных систем и сооружений водоснабжения и водоотведения населенных мест и промышленных предприятий;
• осуществлять строительные работы по реконструкции и интенсификации работы инженерных сетей и сооружений;
• рационально использовать ресурсы в системах водоснабжения и водоотведения.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
4.1. Очная форма обучения
| Вид учебной работы | Всего часов | Распределение по семестрам |
| 9 сем. | ||
| Общая трудоёмкость дисциплины | 59,5 | 59,5 |
| Лекции | 34 | 34 |
| Лабораторные занятия | - | - |
| Практические занятия | 17 | 17 |
| Всего самостоятельная работа | 8,5 | 8,5 |
| В том числе: курсовое проектирование | - | - |
| Другие виды (РГЗ, рефераты и др.) | - | - |
| Вид итогового контроля (экзамен, зачёт) | Зачет | |
4.2 Заочная форма обучения
| Вид учебной работы | Всего часов | Распределение по курсам |
| 6 | ||
| Общая трудоемкость дисциплины | 60 | 60 |
| Лекции | 8 | 8 |
| Лабораторные занятия | - | - |
| Практические занятия | - | - |
| Всего самостоятельная работа | 52 | 52 |
| В том числе: курсовое проектирование | - | - |
| Контрольные работы | 1 | 1 |
| Вид итогового контроля (экзамен, зачет) | Экзамен | |
5. Содержание дисциплины
5.1. Распределение учебного материала по видам занятий
| Наименование раздела дисциплины | Распределение по видам (час) | |||
| Лек | ЛЗ | ПЗ | СРС | |
| 1. Водоснабжение | 16 | - | 7 | 4,5 |
| 2. Водоотведение | 18 | - | 8 | 4 |
5.2. Содержание лекционного курса (наименование раздела, темы, краткое содержание)
Раздел 1. Водоснабжение
Тема 1. Водопроводные сети.
Краткий обзор развития инженерных сетей и сооружений водоснабжения. Интенсификация работы водонапорных башен в системе водоснабжения. Современное состояние систем водоснабжения. Оценка безотказности и прогнозирование долговечности труб.
Тема 2. Водозаборные сооружения.
Химические качества воды в местах водозабора. Диагностика технологического оборудования и строительных конструкций водозаборных сооружений. Соблюдение нормативных условий в зонах санитарной охраны.
Тема 3. Насосные станции.
Прогрессивные методы регулирования насосных агрегатов. Автоматизация управления насосными станциями.
Тема 4. Очистные сооружения.
Определение необходимой эффективности работы очистных сооружений в связи с изменением качества поступающей воды из источника, расхода, требования к воде. Выбор технологической схемы для реконструируемых сооружений и автоматизация их работы, организация работ при реконструкции сооружения.
Тема 5. Сооружения механической очистки.
Определение эффективности работы фильтров. Применение тонкослойного отстаивания. Мероприятия по увеличению коэффициента использования объема сооружений. Мероприятия по увеличению коэффициента использования объема сооружений. Реконструкция реагентного хозяйства и смесителей.
Тема 6. Сооружения физико-химической очистки.
Техническое состояние сорбционных и гиперфильтрационных установок. Принципы подбора технологических схем и режимов для реконструируемых сооружений. Установки заводской готовности.
Тема 7. Сооружения для обеззараживания воды.
Выбор оптимального метода обеззараживания. Новое оборудование для озонирования, ультрафиолетового излучения.
Тема 8. Внутренний водопровод.
Эксплуатация насосных станций 1-го подъема. Ревизия и ремонт центробежных насосов.
Раздел 2. Водоотведение
Тема 9. Водоотводящие сети.
Краткий обзор развития инженерных сетей и сооружений водоотведения. Бестраншейные методы реконструкции трубопроводов.
Тема 10. Канализационные насосные станции.
Реконструкция насосных станций перекачки. Автоматизированные системы автоматического управления (САУ).
Тема 11. Особенности проектирования реконструкции дождевой сети.
Дождевая канализация, водостоки. Дождевая канализация на большом участке с коттеджем. Регенерация дождевой воды. Реконструкция устройств и сооружений на действующих водоотводящих сетях.
Тема 12. Станции очистки сточных вод.
Изучение существующих схем очистки сточных вод, разработка проекта ее изменения при максимальном использовании новых приемов и технологий. Обработка сточных вод флотацией. Компактные очистные сооружения.
Тема 13. Механическая очистка сточных вод.
Модернизация конструкций решеток. Модернизация конструкций песколовок. Интенсификация работы отстойников. Интенсификация работы гидроциклонов.
Тема 14. Биологическая очистка сточных вод.
Возможные варианты реконструкции аэротенков. Современные системы аэрации сточных вод в аэротенках. Интенсификация и реконструкция сооружений биологической очистки на очистных сооружениях малой производительности.
Тема 15. Методы реконструкции сооружений доочистки. Глубокая очистка сточных вод.
Изучение работы сооружений доочистки сточных вод, разработка метода и способа реконструкции, варианты и выбор оптимального варианта. Обеззараживание сточных вод, использование новых способов дезинфекции. Глубокая очистка сточных вод нефтесодержащих примесей.
Тема 16. Обработка, обезвреживание и использование осадков.
Разработка методов и способов реконструкции сооружений по обезвреживанию осадков сточных вод. Оптимизация варианта реконструкции.
Тема 17. Внутренняя канализация.
Диагностика канализационных трубопроводов, насосных и технологических установок. Анализ засоряемости трубопроводов. Компактные и мобильные малые очистные сооружения.
5.3. Содержание практических и лабораторных занятий
| № п/п зан. | Номер раздела дисц. | Наименование лабораторной работы (практического занятия) |
| 1 | 1 | Выбор вариантов улучшения работы водозаборов при реконструкции (размещение оголовков, виды оголовков и береговых колодцев). По типовым проектам и курсовым проектам |
| 2 | 1 | Расчет производительности водопроводных насосных станций с учетом замены насосного оборудования, изменения производительности. По типовым проектам и курсовым |
| 3 | 1 | Рассмотрение возможности использования существующих запасно-регулирующих емкостей при изменении производительности насосов. По типовым проектам и экскурсия |
| 4 | 1 | Примеры расчетов сооружений станций водоочистки и водоподготовки при реконструкции и интенсификации сооружений. По типовым и курсовым проектам |
| 5 | 2 | Расчеты возможностей использования существующих КНС при увеличении производительности насосов и замены оборудования. По типовым и курсовым проектам |
| 6 | 2 | Примеры расчетов сооружений станций биологической очистки сточных вод при реконструкции и интенсификации. По типовым и курсовым проектам |
| 7 | 2 | Примеры расчетов сооружений станций биологической очистки сточных вод при реконструкции и интенсификации малой производительности |
| 8 | 2 | Примеры расчетов сооружений станций биологической очистки сточных вод при реконструкции и интенсификации сооружений производственных сточных вод |
6. График изучения дисциплины
| Вид учебных занятий | № недели | |||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
| Лекции | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |
| ЛЗ | ||||||||||||||||||
| ПЗ | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | ||
| КПР | ||||||||||||||||||
| РГЗ, реф-т | + | + | + | + | + | + | + | + | ||||||||||
| Аттестация (промежуточная) | ||||||||||||||||||
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины (рекомендуемая литература)
Основная
1. Порядин А.Ф. Устройство и эксплуатация водозаборов. – М.: Стройиздат, 1984. – 183 с.
2. Орлов В.О., Шевчук Б.И. Интенсификация работы водоочистных сооружений. – Киев: Будивельник, 1989. – 128 с.
3. Воронов Ю.В., Саломеев В.П. и др. Реконструкция и интенсификация работы канализационных очистных сооружений. – М.: Стройиздат, 1990. – 222 с.
Дополнительная
4. Пособие по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84). – М.: Стройиздат, 1989. – 272 с.
5. Пособие по проектированию сооружений для забора поверхностных вод (к СНиП 2.04.02-84). – М.: Стройиздат, 1990. – 256 с.
6. Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНиП 2.04.02-84). – М.: Стройиздат, 1989. – 128 с.
7. Пособие по проектированию сооружений для очистки сточных вод (к СНиП 2.04.03-85). – М.: Стройиздат, 1990. – 192 с.
Программное обеспечение
Компьютерные программы WORD, EXELL.
8. Контрольные задания и методические рекомендации по изучению дисциплины
Контрольные задания приведены для студентов специальности 270112 “Водоснабжение и водоотведение” (дневной и заочной формы обучения) “Реконструкция инженерных систем и сооружений”.
9. Текущий и итоговый контроль по дисциплине
9.1. Формы и методы для текущего контроля
Формами текущего контроля являются выполненные практические задания, рефераты. Методами текущего контроля по дисциплине выступают вопросы по темам, защита практических работ и определение уровня посещаемости занятий студентами.
9.2. Контрольные тесты для определения минимального уровня освоения программы дисциплины
1. Причины, вызывающие реконструкцию наружных сетей водоснабжения:
1) физический износ труб;
2) необходимость в увеличении способности трубопроводов;
3) замена воды на жидкое топливо;
4) уменьшение глубины заложения трубопроводов.
2. Причины, вызывающие реконструкцию водозаборов поверхностных вод:
1) физический износ;
2) необходимость в увеличении производительности;
3) превращение водозабора в насосную станцию 3-го подъема;
4) превращение водозабора в насосную станцию 2-го подъема.
3. Методы интенсификации работы отстойников:
1) добавление марганца;
2) оснащение тонкослойными модулями;
3) добавление коагулянтов;
4) добавление флокулянтов;
5) оснащение трубами отопления.
4. Интенсификации работы контактных осветлителей:
1) изменение гранулометрического состава загрузки;
2) устройство тонкослойных элементов;
3) подача сжатого воздуха;
4) добавление уксусной кислоты.
5. Методы интенсификации работы флотаторов:
1) подача кислорода;
2) добавление серной кислоты;
3) увеличение диаметра подводящей трубы;
4) добавление пены.
6. Причины, вызывающие реконструкцию наружных сетей канализации:
1) физический износ труб;
2) необходимость в увеличении пропускной способности трубопроводов;
3) изменение глубины заложения трубопроводов;
4) изменение состава сточных вод.
7. Причины, вызывающие реконструкцию водоочистных сооружений:
1) превращение в бассейны;
2) необходимость в увеличении производительности;
3) превращение в канализационные очистные;
4) изменение системы вентиляции.
8. Причины, вызывающие реконструкцию канализационной насосной станции:
1) увеличение производительности;
2) изменение эффекта очистки сточных вод;
3) изменение вентиляционной системы;
4) изменение системы отопления.
9. Причины, вызывающие реконструкцию водозаборов подземных вод:
1) разрушение обсадных труб;
2) превращение скважин в фонтаны;
3) уменьшение глубины скважины;
4) уменьшение производительности.
10. Методы интенсификации работы фильтров:
1) замена загрузки;
2) подача кислорода;
3) подача флокулянтов;
4) замена водораспределительной системы.
9.3. Перечень типовых экзаменационных вопросов (экзаменационные билеты)
1. Причины, вызывающие реконструкцию.
2. Основные этапы процесса реконструкции.
3. Особенности реконструкции наружных сетей водоснабжения.
4. Особенности реконструкции наружных сетей водоотведения.
5. Реконструкция водопроводных насосных станций.
6. Реконструкция канализационных насосных станций.
7. Реконструкция и увеличение производительности водозаборов.
8. Цели интенсификации работы водоочистных сооружений.
9. Реагентные схемы осветления и обесцвечивания воды.
10. Использование флокулянтов.
11. Применение хлора, гипохлорита натрия и озона.
12. Тонкослойные модули и отстойники.
13. Гидроциклоны и флотаторы.
14. Фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой.
15. Обезжелезивание воды на каркасно-засыпных и пенополистирольных фильтрах.
16. Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные, для очистки сточных вод.
17. Использование гидроциклонов.
18. Аэротенки с флотационным илоотделением.
19. Интенсификация работы аэротенков с помощью ершовой загрузки.
20. Переоборудование аэротенков в биотенки.
21. Интенсификация работы биофильтров с помощью пластмассовой загрузки и тонкопленочного материала
22. Дисковые и барабанные биофильтры.
23. Физико-химическая очистка сточных вод.
24. Интенсификация процессов обработки осадков сточных вод.
25. Установки для обеззараживания очищенных сточных вод с помощью прямого электролиза.
10. Рейтинговая оценка по дисциплине
Распределение баллов по видам учебных работ
| Наименование работ | Распределение баллов |
| 1. Теоретический материал | 30 |
| 2. Лабораторные работы | - |
| 3. Практические занятия | 20 |
| 4. Курсовое проектирование | - |
| 5. Индивидуальные домашние задания (РГЗ, рефераты и т.д.) | 10 |
| 6. Контрольные работы | - |
| 7. Посещаемость | 10 |
| 8. Экзамен/Зачет | 30 |
| Итого | 100 |
Перевод баллов в пятибалльную шкалу
| Оценка | Баллы |
| Отлично | 85–100 |
| Хорошо | 71–84 |
| Удовлетворительно | 60–70 |
| Неудовлетворительно | Менее 60 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению самостоятельной работы для студентов специальности 270112 “Водоснабжение и водоотведение”
Цели и задачи дисциплины
Интенсификация работы очистных сооружений состоит в увеличении их мощности, улучшении качества очищенной воды и повышении экономической эффективности, заключающейся в снижении себестоимости воды, экономии реагентов, материалов, электроэнергии, оборудования.
Перед выбором пути интенсификации работы сооружений следует изучить технологию очистки воды на данных сооружениях, организацию их эксплуатации, технико-экономические показатели, установить строительные дефекты и недоделки, возможность получения материалов и оборудования для осуществления строительства. Те же проблемы возникают и в системах водоотведения, и должны решаться на основании таких же анализов работы с учетом новейших методов интенсификации процесса очистки сточных вод.
Целью изучения данной дисциплины является обучение будущих специалистов системному подходу при решении конкретных инженерных задач в области проектирования, строительства и эксплуатации комплексов водоснабжения и водоотведения при их реконструкции на базе современных достижений науки и техники, и перспектив их развития.
Задачи изучения дисциплины складываются из требований к знаниям и умению, которые определяются квалификационной характеристикой специалиста. При этом подразумевается, что основные базисные знания у студентов по ранее пройденным дисциплинам “Водоснабжение” и “Водоотведение” уже сформированы и закреплены курсовыми и практическими работами.
1. Начальные требования к освоению дисциплины (перечень предшествующих дисциплин, их разделов)
Изучение этой дисциплины требует от студента хорошей подготовки по ряду общетехнических дисциплин, особенно по гидравлике, электротехнике, инженерной геологии и гидрогеологии, строительным материалам, водоснабжению и водоотведению.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Иметь представление: о тенденциях развития водопроводно-канализационного оборудования, технологических и конструктивных решениях сооружений водоснабжения и водоотведения.
Знать и уметь:
• проектировать (в том числе с использованием ПК) сооружения водоснабжения и водоотведения;
• производить расчеты сооружений систем водоснабжения и водоотведения с технико-экономическим обоснованием принципиальных решений;
• обеспечивать безотказную и эффективную работу реконструируемых сооружений.
1. Методические указания к выполнению контрольных работ и их оформлению
Каждая контрольная работа содержит четыре теоретических вопроса и одну задачу. Ответы на теоретические вопросы и задачи необходимо сопровождать схемами, выполненными без масштаба. Выполненные расчеты и пояснения к ответам должны быть представлены в следующей последовательности:
• исходные данные;
• обоснование ответа или решения, результаты решения.
Расчетные зависимости и методы расчета должны иметь краткое, четкое обоснование. Формулы и уравнения располагаются на отдельных строках и нумеруются арабскими цифрами. Буквенным обозначениям, входящим в формулу, дается объяснение и указывается размерность.
При повторном использовании формулы или обозначения пояснения не требуется. Выбор вариантов заданий см. в табл. 1.
Таблица 1
| Наименование | № варианта | |||||||||
| 1; 11; 21; 31 | 2; 12; 22; 32 | 3; 13 23; 33 | 4; 14 24; 34 | 5; 15 25; 35 | 6; 16 26; 36 | 7; 17 27; 37 | 8; 18 28; 38 | 9; 19 29; 39 | 10; 20 30; 40 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Задание № 1 | ||||||||||
| Вопрос № | 13; 3 | 2; 5 | 6; 9 | 1; 12 | 10; 3 | 5; 8 | 11; 7 | 8; 4 | 3; 5 | 6; 12 |
| Задание № 2 | ||||||||||
| Вопрос № | 3.1; | 1.5; | 1.2; | 1.8; | 1.1; | 2.1; | 4.1; 7 | 2.10; | 3.2; 6 | 2.11; |
| Задание № 2 | ||||||||||
| Вопрос № | 2.7 | 2.1 | 5.1 | 3.4 | 2.8 | 5.2 | 7 | 1.6 | 6 | 4.1 |
| Задание № 3 | ||||||||||
| Задача № | 1 | 3 | 5 | 2 | 4 | 6 | 5 | 2 | 3 | 4 |
Задание № 1. Вопросы по водоснабжению.
1. Аэрирование как средство интенсификации процесса коагуляции природных вод.
Сущность метода и область применения.
Основные технологические параметры и необходимое конструктивное оформление.
Методика определения оптимальной дозы коагулянта и расхода воздуха.
2. Контактные камеры хлопьеобразоеания.
Сущность метода и область применения.
Технологические параметры контактных камер хлопьеобразования, встроенных в отстойники.
Применение контактных камер хлопьеобразования для интенсификации работы коридорных осветлителей со взвешенным осадком.
3. Отстойники и осветлители, оборудованные тонкослойными элементами.
Назначение и область применения.
Технологические схемы и конструктивные особенности тонкослойных отстойных сооружений.
Расчет тонкослойных осветлителей.
Примеры расчета тонкослойных элементов сооружений.
4. Напорная гидравлическая система смыва осадка в горизонтальных отстойниках.
Назначение и область применения.
Устройство и принцип работы системы.
Расчет системы смыва осадка.
5. Флотационные сооружения Назначение и область применения.
Состав сооружений, их устройство и расчетно-конструктивные параметры. Методика технологической обработки воды методом напорной флотации.
6. Водовоздушная промывка фильтровальных сооружений.
Назначение и область применения.
Принципы действия, особенности и преимущества.
Система горизонтального отвода воды от промывки.
Режим и основные параметры промывки.
Устройства для подачи и распределения воды и воздуха.
Воздуходувное устройство.
Расчет распределительной системы для подачи воздуха в фильтровальных сооружениях с водовоздушной промывкой.
7. Дренажи скорых фильтров из пористого полимербетона.
Назначение и область применения.
Конструкции и расчет дренажей.
Изготовление полимербетонного дренажа.
Монтаж дренажа.
Примеры гидравлического расчета дренажа.
8. Фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой.
Назначение и область применения.
Плавающая загрузка и ее приготовление.
Конструкции и принцип работы фильтров.
Расчет и конструирование фильтров.
9. Сооружения для очистки высокомутных вод с плавучим водозабором-осветлителем.
Назначение и область применения.
Состав сооружений, принцип действия и их особенности.
Плавучий водозабор-осветлитель.
Тонкослойный осветлитель системы АзНИИВП-2.
10. Установки для обезжелезивания подземных вод методом водовоздушного фильтрования.
Сущность метода и область применения.
Технологическая схема и состав сооружений.
Расчетные параметры сооружений и их конструктивные особенности. Методика пробного обезжелезивания.
11. Очистка воды от сероводорода Аэрационный метод.
Химический метод.
Биохимический метод.
12. Обесфторивание воды методом контактно-сорбционной коагуляции.
Сущность метода и область применения.
Состав сооружений и схема работы станции обесфторивания.
13. Установка типа “Струя” для очистки поверхностных и подземных вод.
Назначение и область применения.
Состав и технологические схемы работы установок.
Особенности размещения и привязки.
Выбор основных технологических параметров работы установок для очистки подземных вод.
Задание № 2. Вопросы по водоотведению
1. Сооружения для механической очистки сточных вод.
1.1. Усреднители, типы и конструкции усреднителей.
1.2. Отстойники.
1.3. Общие сведения.
1.4. Расчет отстойников.
1.5. Тонкослойные отстойники.
1.6. Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные.
1.7. Примеры расчета отстойников.
1.8. Г идроциклоны.
2. Сооружения для биологической очистки сточных вод.
2.1. Аэротенки.
2.2. Аэротенки-смесители без регенераторов.
2.3. Аэротенки-смесители с регенераторами.
2.4. Аэротенки-вытеснители с регенераторами.
2.5. Аэротенки-вытеснители без регенераторов.
2.6. Системы аэрации.
2.7. Оксигенки.
2.8. Аэротенки с флотационным илоотделением для очистки производственных сточных вод.
2.9. Аэротенки с флотационным разделением иловой смеси для очистки городских сточных вод.
2.10. Удаление из сточных вод соединения азота.
2.11. Удаление из сточных вод соединений фосфора.
3. Сооружения для физико-химической очистки сточных вод.
3.1. Нейтрализация сточных вод.
3.2. Адсорберы.
3.3. Установки для ионообменной очистки сточных вод.
3.4. Установки для электрохимической очистки сточных вод.
4. Сооружения для обработки осадков.
4.1. Аэробные стабилизаторы.
4.2. Флотационные илоуплотнители.
5. Обеззараживание сточных вод
5.1. Установки для обеззараживания сточных вод жидким хлором.
5.2. Установки для обеззараживания очищенных сточных вод с использованием прямого электролиза.
6. Совместная обработка сточных вод и осадков водопроводных станций.
7. Сооружения для регулирования и очистки поверхностного стока с территорий промышленных предприятий.
Задание № 3. Задачи
Задача 1. Требуется определить гидравлическую крупность частиц для проектирования отстойника при очистке сточных вод прокатного производства.
Исходные данные: расход сточных вод qω – 850 м3/ч; температура Тw – 30°С; расход сточных вод постоянен в течение суток. Исходная концентрация тяжелых механических примесей – 200 мг/л; маслопродуктов – 50–60 мг/л; плотность тяжелых загрязнений – 5 г/см3; маслопродуктов – 0,8 г/см3; кинетики отстаивания механических примесей тяжелее воды расчетной концентрации в различных слоях воды показаны на рис. 1.
В очищенной воде содержание тяжелых примесей не должно превышать 60 мг/л, маслопродуктов – 25 мг/л. В проекте принимаются отстойники с рабочей глубиной отстаивания Hset = 1,5 м.
Рис. 1. Кинетика отстаивания сточных вод прокатных производств при исходной концентрации С0 = 200 мг/л; 1 – h = 200 мм; 2 – h = 500 мм
Задача 2. Для очистки городских сточных вод требуется рассчитать отстойник с вращающимся сборно-распределительным устройством, который должен обеспечивать 60%-ное задержание механических загрязнений, при исходной концентрации 280 мг/л. Расчетная температура воды составляет 20°С, плотность осадка 2,6 г/см3. Задаемся диаметром отстойника Dset = 24 м, в котором высота отстаивания Hset = 1 м.
Задача 3. Расчет тонкослойного отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка (рис. 2).
Рис. 2. Схема тонкослойного отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка
Исходные данные: расход сточных вод завода производства железобетонных изделий (ЖБИ) составляет 1300 м3/сут; коэффициент часовой неравномерности составляет 1,1; завод работает в две смены.
Исходная концентрация тяжелых механических примесей – 700 мг/л; масло- и нефтепродуктов – 100–300 мг/л. Допустимая концентрация механических примесей в очищенной воде – 50 мг/л, нефтепродуктов – 25 мг/л.
Задача 4. Рассчитать тонкослойный отстойник, работающий по противоточной схеме удаления осадка (рис. 3).
Рис. 3. Схема тонкослойного отстойника, работающего по противоточной схеме удаления примесей: а – тяжелых примесей; б – легких примесей (масла, нефтепродукты и т.п.)
Расчет ведется для случая очистки нефтесодержащих сточных вод НПЗ, когда для обеспечения снижения содержания нефтепродуктов до 50–70 мг/л из воды должны быть удалены глобулы нефти гидравлической крупностью Uн0 = 0,3 мм/с, которая определена при отстаивании в слое воды h = 100 мм. Расход сточных вод qw постоянен и составляет 600 м3/ч, температура воды 20°С.
Задача 5. Требуется рассчитать отстойник, работающий по противоточной схеме, показанной на рис. 4, для очистки коагулированных сточных вод литейного производства расходом 500 м3/ч, сточные воды с концентрацией механических примесей 1000 мг/л образуются постоянно, температура сточных вод Tw (в среднем) 30°С. Экспериментально в заводской лаборатории установлено, что требуемая степень очистки (содержание взвесей 150–200 мг/л) обеспечивается при задержании частиц гидравлической крупностью 0,2 мм/с. Крупность определена по кривым кинетики отстаивания, полученным при температуре 20°С в слое 100 мм.
Рис. 4. Схема отстойника, оборудованного тонкослойными блоками, работающего по противоточной схеме удаления примесей: а – тяжелых примесей; б – легких примесей (масла, нефтепродукты и т.п.)
Задача 6. Необходимо повысить эффективность работы действующего радиального отстойника Dset = 30 м, на который подается расход воды qset = 1000 м3/ч. При этой производительности в отстойнике задерживаются частицы гидравлической крупностью U0 = 1 мм/с, что не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Анализ характеристики загрязнений показал, что требуемый эффект очистки обеспечивается при выделении примесей гидравлической крупностью 0,25 мм/с и более.
Одним из путей интенсификации работы существующих отстойников является дополнение их тонкослойными блоками (модулями) (рис. 5).
Рис. 5. Схема радиального отстойника, дополненного тонкослойными блоками (модулями)
2. Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные.
Примеры расчетов отстойников
В случае дополнения горизонтальных отстойников тонкослойными блоками (при необходимости повышения их эффективности или для увеличения производительности), расчетными параметрами являются длина пластин Lbl в блоке (модуле) и расстояние Lb, на котором устанавливаются блоки в отстойнике. Эти величины рассчитываются по формулам (18) и (21) [5]. Величина Bbl численно равна ширине секции отстойника (пример 4).
При дополнении тонкослойными блоками вертикальных отстойников, при известных габаритах отстойника Lset и Bset или Dset заданной крупности задерживаемых частиц U0, расчетной величиной является длина пластин Lbl, которая при заданной высоте яруса htl рассчитывается по формуле (18) [5] или высота яруса htl рассчитывается по заданной длине пластин по той же формуле
Когда производительность отстойника известна и требуется лишь увеличить эффективность очистки Эгр, по лабораторным анализам кинетики отстаивания изучаемой воды определяется гидравлическая крупность частиц. Далее, задаваясь высотой яруса htl, по формуле (25) [5] определяется высота Hbl, на которой должны быть расположены тонкослойные элементы, а затем по формуле (26) [5] рассчитывается длина пластины и проверяется по формуле (18) [5] скорость потока в ярусе.
При дополнении существующих радиальных отстойников тонкослойными блоками (модулями) (рис. 5), когда известны геометрические размеры отстойника и его производительность, а требуемая степень очистки задана гидравлической крупностью частиц U0, которые необходимо выделить, расчетными параметрами являются длина пластины в блоке Lbl, высота блока Нbl и число ярусов в блоке nti. Величина Lbl рассчитывается по формуле (18) [5] при заданной высоте яруса hti. Высота блока Hbl рассчитывается по следующей зависимости:
где Kset – коэффициент использования объема, определяется по табл. 31 СНиП 2.04.03.-85, как для радиальных отстойников; Dl – диаметр расположения блоков (см. рис. 5). Затем определяется число ярусов в блоке (в модуле)
Пример 1. Требуется определить гидравлическую крупность частиц для проектирования отстойника при очистке сточных вод прокатного производства.
Исходные данные: расход сточных вод qω – 1000 м3/ч; температура Тw – 30°С; расход сточных вод постоянен в течение суток. Исходная концентрация тяжелых механических примесей – 200 мг/л; маслопродуктов – 50–60 мг/л; плотность тяжелых загрязнений – 5 г/см3; маслопродуктов – 08 г/см3; кинетики отстаивания механических примесей тяжелее воды расчетной концентрации в различных слоях воды показаны на рис. 1.
В очищенной воде содержание тяжелых примесей не должно превышать 60 мг/л, маслопродуктов – 25 мг/л.
В проекте принимаются отстойники с рабочей глубиной отстаивания Hset = 1,5 м. Определение расчетной гидравлической крупности, исходя из заданных параметров, производится в следующем порядке:
• по заданным величинам концентраций механических примесей в исходной и осветленной воде определяется требуемый эффект очистки Этр
• по кривым кинетики отстаивания (см. рис. 1) определяется продолжительность отстаивания t1 = 15,5 мин (810 с); t2 = 17,5 мин (1050 с), при которых в слоях воды h1 = 200 мм и h2 = 500 мм достигается требуемый эффект.
После этого по формуле (6) [5] определяется показатель степени n2
Затем по формуле (30) СНиП 2.04.03.-85 определяется гидравлическая крупность U0 частиц взвесей, которые должны быть выделены в отстойнике, при этом Кset = 0,5 (по табл. 31 СНиП 2.04.03.-85), если температура сточных вод, поступающих на отстойники, будет такая же, какая была обеспечена при экспериментальном определении кинетики отстаивания, например, Tw = 20°С
Поскольку температура сточных вод, поступающих на отстойник Тw = 30°С, требуется внести поправку
Таким образом, отстойники, принятые как сооружения для механической очистки сточных вод прокатных производств, должны рассчитываться на задержание частиц гидравлической крупностью 0,79 мм/с.
Пример 2. Для очистки городских сточных вод требуется рассчитать отстойник с вращающимися сборно-распределительными устройствами, который должен обеспечивать 60%-ное задержание механических загрязнений, при исходной концентрации 300 мг/л. Расчетная температура воды составляет 20°С, плотность осадка 2,6 г/см3.
Задаемся диаметром отстойника Dset = 24 м, в котором высота отстаивания Нset = 1 м.
По формуле (30) СНиП 2.04.03-85 определяется гидравлическая крупность частиц, которые требуется выделить для обеспечения заданного эффекта. При этом по табл. 30 и рис. 2 СНиП 2.04.03-85 определяется значение h1 = 0,5; tset = 970 с и n2 = 0,275, входящие в эту формулу, а по табл. 31 СНиП 2.04.03-85 назначается значение коэффициента использования объема Кset = 0,85
Внесение поправки на температуру не требуется, т.к. при лабораторных определениях кинетики отстаивания температура воды была той же, что в производственных условиях.
По формуле (33) СНиП 2.04.03.-85 определяется производительность одного отстойника
По формуле (12) [5] определяется период вращения водораспределительного устройства
Определив по формуле (9) [5] величину Rл =
Таблица 2
| Rл, м | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Вр, м | 0,973 | 0,955 | 0,929 | 0,895 | 0,851 | 0,796 |
| hсб, м | 0,030 | 0,039 | 0,047 | 0,055 | 0,062 | 0,069 |
| Rл, м | 8 | 9 | 10 | 11 | 11,85 | Rл, м |
| Вр, м | 0,728 | 0,642 | 0,529 | 0,367 | 0 | Вр, м |
| hсб, м | 0,075 | 0,081 | 0,087 | 0,093 | 0,097 | hсб, м |
Исходя из общего количества сточных вод и коэффициента неравномерности, рассчитывается количество отстойников, а по формуле (37) СНиП 2.04.0385 определяется количество образующегося осадка и принимается способ его удаления.
Пример 3. Расчет тонкослойного отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка (рис. 2).
Исходные данные: расход сточных вод завода производства железобетонных изделий (ЖБИ) составляет 1200 м3/сут; коэффициент часовой неравномерности составляет 1,1; завод работает в две смены.
Исходная концентрация тяжелых механических примесей – 700 мг/л; масло и нефтепродуктов – 100–300 мг/л. Допустимая концентрация механических примесей в очищенной воде – 50 мг/л, нефтепродуктов – 25 мг/л.
По кривым кинетики отстаивания в слое воды, равном высоте яруса hti = 0,1 м, находим, что гидравлическая крупность тяжелых механических взвесей, которые требуется выделить, составляет
Гидравлическая крупность нефтепродуктов
Следовательно, расчет отстойника нужно вести на задержание частиц крупностью 0,2 мм/с.
Из условия количества загрязнений в сточных водах (700 мг/л) принимаем высоту яруса в отстойнике hti = 0,1 м (табл. 31, СНиП 2.04.03-85). Для обеспечения условий сползания осадка по пластинам, угол наклона пластин а принимаем равным 45°. В качестве материала будет использована листовая сталь δ = 3 мм. Задавшись скоростью потока в ярусе отстойника (табл. 31 СНиП 2.04.03-85) υw = 7 мм/с, определяем по формуле (13) [5] длину яруса
Из условия допустимого прогиба (Δδ = 3–5 мм) наклоненной под углом 45° пластины принимаем ширину блока Bbl = 0,75 м. Таким образом, максимальная ширина пластины в блоке будет
Задаемся высотой блока с параллельными пластинами Hbl = 1,5 м.
По формуле (35) СНиП 2.04.03-85 определяем производительность одной секции тонкослойного отстойника с двумя рядами блоков (см. рис. 2)
Проверяем скорость потока в ярусе отстойника при использовании поперечного сечения 75% Кset = 0,75 (табл. 31, СНиП 2.04.03-85)
Приведенный расчет показывает, что исходные величины выбраны верно. Строительная ширина секции отстойника рассчитывается по формуле (15) [5]
Длина зоны грубой очистки l1 по формуле (17) [5]
Строительная длина секции Lстр по формуле (16) [5]
