................................
Wydział: Inżynierii Procesowej
i Ochrony Środowiska
Kierunek:
Inżynieria Środowiska
Semestr: .....
Rok akademicki: ........../........
Oczyszczanie ścieków
Projekt
Oczyszczalnia mechaniczna
Łódź, 4 kwietnia 2003 r.
Treść :
Zaprojektować oczyszczanie ścieków na kracie i piaskowniku zgodnie z podanym zestawem danych.
Dane (nr 5):
ścieki bytowo-gospodarcze |
ścieki przemysłowe |
ścieki infiltracyjne |
||||
liczba
mieszkańców |
q
|
rodzaj
przemysłu |
roczna wielkość produkcji |
Liczba dni roboczych w roku |
Rhmax |
teren skanalizowany [ha] |
11 500 |
0,17 |
garbarnia |
1300 t skór |
320 |
1,46 |
110 |
Założenia projektowe:
przyjmuję system kanalizacji rozdzielczej;
przyjmuję normatyw ładunku ścieków bytowo-gospodarczych gospodarczych przypadający na jednego mieszkańca w przeciągu jednej doby w = 60 g O2/(M⋅d);
przyjmuję dla ścieków bytowo-gospodarczych współczynniki nierównomierności dopływu dobowego Ndmax = 1,5 i godzinowego Ndmin = 1,6 (*) ;
przyjmuję współczynnik nierównomierności dopływu dobowego dla ścieków przemysłowych oraz dobowego i godzinowego dla ścieków infiltracyjnych = 1.
zakład przemysłowy pracuje na 2 zmiany po 8 godz.
2/3 produkcji zakładu przemysłowego przypada na jedną zmianę.
traktuję ścieki przemysłowe jako zbliżone charakterem do ścieków bytowo-gospodarczych;
przyjmuję równoważną liczbę mieszkańców odniesioną do jednostki produkcji dla garbarni RLM' = 2250 M/t (*);
przyjmuję stężenie ścieków odpływających z garbarni cp = 1,45 kg O2/m3 (*);
ścieki infiltracyjne są umownie czyste;
przyjmuję jednostkową ilość ścieków infiltracyjnych qi = 8 m3/(d⋅ha) (**);
nie uwzględniam nierównomierności ładunku ścieków;
przyjmuję kratę płaską;
przyjmuję minimalną graniczną prędkość przepływu cieczy przez komorę krat ugr = 0,4 m/s;
wielkość prześwitu dla kraty b = 20 mm;
grubość prętów kraty s = 10 mm;
spadek kanału przyjmuję w przedziale: sp = 0,001 ÷ 0,002;
przyjmuję maksymalną graniczną prędkość przepływu ścieków na kratach = 1 m/s;
przyjmuję długość prostego odcinka komory krat przed kratami i po kratach odpowiednio 1 m i 0,5 m;
przyjmuję kąt przy rozszerzeniu komory krat ϕ = 20°;
przyjmuję długość odcinka przy zwężaniu komory krat L2 jako połowę długości odcinka przy rozszerzaniu komory krat L1;
przyjmuję jednostkową ilość skratek akr = 8 dm3/(M⋅a) (*);
przyjmuję kształt prętów kraty prostokątny z zaokrąglonymi krawędziami (β = 1,83);
przyjmuję współczynnik proporcjonalności przy równaniu na wysokość straty ciśnienia K = 2,5;
przyjmuję piaskownik podłużny poziomy;
długość piaskownika przyjmuję w przedziale Lp = 18 ÷ 27 m;
czas przebywania ścieków w piaskowniku tp < 90 s;
prędkość pozioma ścieków w piaskowniku up = 0,25 ÷ 0,35 m/s;
stopień zatrzymania w piaskowniku - 95 % cząstek o średnicy d = 0,16 mm, co odpowiada obciążeniu hydraulicznemu Ohz = 0,0035 m3/(m2⋅s) (z tabelki);
przyjmuję (z tabelki) rzeczywistą prędkość opadania piasku u0 = 0,0135 m/s;
wysokość kinety w piaskowniku Hk = 0,1 ÷ 0,3 m.
przyjmuję jednostkową ilość piasku osadzanego w piaskowniku ap = 4 dm3/(M⋅a) (***) ;
Spis symboli:
α [°] - kąt nachylenia kraty do poziomu;
β [-] - współczynnik zależny od kształtu prętów krat;
βb [-] - współczynnik burzliwości w piaskowniku;
ϕ [°] - kąt przy rozszerzeniu komory krat;
ζ [-] - współczynnik oporu przepływu na kracie;
a [d] - ilość dni roboczych zakładu przemysłowego w ciągu roku;
akr - jednostkowa ilość skratek;
ap - jednostkowa ilość piasku;
Amax [m2] - pole powierzchni lustra ścieków w piaskowniku podczas maksymalnego przepływu;
b [m] - wielkość prześwitu dla kraty;
B [m] - szerokość koryt ściekowych przed i za komorą krat;
Bk [m] - szerokość kinety piaskownika;
Bkr [m] - przyjęta szerokość krat;
Bkrmax [m] - maksymalna szerokość krat;
Bp [m] - szerokość piaskownika;
cd - średnie dobowe stężenie ścieków;
cp - stężenie ścieków przemysłowych;
CLM [M] - całkowita liczba mieszkańców;
F [ha] - powierzchnia skanalizowana;
Fkmax [m2] - maksymalne pole przekroju poprzecznego kraty;
Fmax [m2] - maksymalne pole przekroju poprzecznego strumienia ścieków przepływających przez piaskownik:
Fmin [m2] - minimalne pole przekroju poprzecznego strumienia ścieków przepływających przez piaskownik:
g - przyspieszenie ziemskie;
h [m] - przyjęta różnica poziomu koryt przed i za kratą
hmax [m] - wysokość napełnienia koryt ściekowych przy kratach dla maksymalnego natężenia przepływu ścieków;
hmin [m] - wysokość napełnienia koryt ściekowych przy kratach dla minimalnego natężenia przepływu ścieków;
hstr [m] - wysokość straty ciśnienia na kracie;
Hc [m] - maksymalne dopuszczalne napełnienie komory krat;
Hd [m] - wysokość powstającej w ciągu doby warstwy piasku;
Hk[m] - wysokość kinety piaskownika;
Hmax [m] - maksymalne napełnienie kanału piaskownika;
Hmin [m] - minimalne napełnienie kanału piaskownika;
Hp [m] - wysokość części prostokątnej piaskownika;
Ht [m] - wysokość części trapezowej piaskownika;
K [-] - współczynnik proporcjonalności przy równaniu na wysokość spadku ciśnienia na kracie;
L1 [m] - długość komory krat zajmowana przez rozszerzenie komory;
L2 [m] - długość komory krat zajmowana przez zwężenie komory;
L3 [m] - długość komory krat zajmowana przez kratę;
Lk [m] - całkowita długość komory krat;
LM [M] - liczba mieszkańców;
Lp [m] - długość piaskownika;
Łd - średni dobowy ładunek ścieków;
Łdb-g - średni dobowy ładunek ścieków bytowo-gospodarczych;
Łdi - średni dobowy ładunek ścieków infiltracyjnych;
Łdp - średni dobowy ładunek ścieków przemysłowych;
n [-] - ilość szczelin w kratach;
N - wielkość produkcji zakładu przemysłowego;
Ndmax [-] - dobowy współczynnik nierównomierności dopływu dla ścieków bytowo-gospodarczych;
Nk [-] - przyjęta liczba krat;
Np [-] - przyjęta liczba piaskowników;
Oh - obciążenie hydrauliczne piaskownika;
Ohz - maksymalne obciążenie hydrauliczne piaskownika, przy którym nastąpi odpowiednie zatrzymanie cząstek;
q - jednostkowa ilość ścieków bytowo gospodarczych przypadająca na jednego mieszkańca w przeciągu jednej doby;
Qd - średnie dobowe natężenie przepływu ścieków;
Qdb-g - średnie dobowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych;
Qdi - średnie dobowe natężenie przepływu ścieków infiltracyjnych;
Qdmax - maksymalne dobowe natężenie przepływu ścieków;
Qdmaxb-g - maksymalne dobowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych;
Qdmin - minimalne dobowe natężenie przepływu ścieków;
Qdminb-g - minimalne dobowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych;
Qdp - średnie dobowe natężenie przepływu ścieków przemysłowych;
Qh - średnie godzinowe natężenie przepływu ścieków;
Qhb-g - średnie godzinowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych;
Qhi - średnie godzinowe natężenie przepływu ścieków infiltracyjnych;
Qhmax - maksymalne godzinowe natężenie przepływu ścieków;
Qhmaxb-g - maksymalne godzinowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych;
Qhmaxp - maksymalne godzinowe natężenie przepływu ścieków przemysłowych;
Qhmin - minimalne godzinowe natężenie przepływu ścieków;
Qhminb-g - minimalne godzinowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych;
Qhminp - minimalne godzinowe natężenie przepływu ścieków przemysłowych;
Qhp - średnie godzinowe natężenie przepływu ścieków przemysłowych;
qi - jednostkowa ilość ścieków infiltracyjnych przypadająca na jednostkę powierzchni skanalizowanej;
RLM [M] - równoważna liczba mieszkańców;
RLM' [M/t] - równoważna liczba mieszkańców odniesiona do jednostki produkcji;
Rmax [-] - godzinowy współczynnik nierównomierności dopływu dla ścieków przemysłowych;
s [m] - grubość prętów kraty;
sp [-] - spadek koryt ściekowych;
u0 - rzeczywista prędkość opadania piasku;
ugr - minimalna graniczna prędkość przepływu ścieków przez komorę krat;
ukkmin - minimalna obliczeniowa prędkość przepływu ścieków przez komorę krat;
ukrmax - maksymalna prędkość ścieków na kratach;
umax - prędkość ścieków w kanale ściekowym dla krat dla maksymalnego natężenia przepływu ścieków;
umin - prędkość ścieków w kanale ściekowym dla krat dla minimalnego natężenia przepływu ścieków;
uw - prędkość wózka w zgarniaczu mechanicznym piaskownika;
Umax - prędkość przepływu ścieków przez piaskownik dla maksymalnego natężenia przepływu;
Umin - prędkość przepływu ścieków przez piaskownik dla minimalnego natężenia przepływu;
Vkr - ilość powstających skratek na jednej kracie;
Vp - ilość powstającego piasku na jednym piaskowniku;
w - normatyw ładunku ścieków bytowo-gospodarczych gospodarczych przypadający na jednego mieszkańca w przeciągu jednej doby;
z [-] - stopień zatrzymania w piaskowniku;
z' [-] - stopień zatrzymania w piaskowniku odczytywany z wykresu;
Dane |
Obliczenia |
Wyniki |
1. Ścieki bytowo-gospodarcze
LM = 11 500 M; q = 0,17 m3/(M⋅d);
w=0,06kgO2/(M⋅d); LM = 11 500 M;
Qdb-g = 1960 m3/d; Ndmax = 1,5;
Qdb-g = 1960 m3/d; Ndmax = 1,5;
Qdb-g = 1960 m3/d;
Qdmaxb-g=2930 m3/d; Nhmax = 1,6;
Qdminb-g=1300 m3/d; Nhmax = 1,6; |
a)Obliczam średnie dobowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych:
d) Obliczam minimalne dobowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych:
e) Obliczam średnie godzinowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych:
f) Obliczam maksymalne godzinowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych:
g) Obliczam minimalne godzinowe natężenie przepływu ścieków bytowo-gospodarczych:
|
Qdb-g = 1960 m3/d;
Łdb-g = 690 kg O2/d;
Qdmaxb-g=2930 m3/d;
Qdminb-g=1300 m3/d;
Qhb-g = 81,5 m3/h;
Qhmaxb-g = 196 m3/h;
Qhminb-g =33,9 m3/h; |
Dane |
Obliczenia |
Wyniki |
2. Ścieki przemysłowe
RLM' = 2250 M/t; N = 1300 t/a; a = 320 d;
RLM = 9140 M; w=0,06kgO2/(M⋅d);
cp = 1,45 kg O2/m3; Łdp = 548 kg O2/d;
Qdp =378 m3/d;
Qdp =378 m3/d; Rmax = 1,46; |
e) Obliczam maksymalne godzinowe natężenie przepływu ścieków przemysłowych:
|
RLM = 9140 M;
Łdp = 548 kg O2/d;
Qdp =378 m3/d;
Qhp =15,8 m3/h;
Qhmaxp =46,0 m3/h;
Qhminp =0 m3/h; |
3. Ścieki infiltracyjne
|
|
Łdi = 0 kg O2/d; |
Dane |
Obliczenia |
Wyniki |
F = 110 ha; qi = 8 m3/(d⋅ha);
Qdi = 880 m3/d; |
|
Qdi = 880 m3/d;
Qhi = 36,7 m3/h; |
4. Ścieki ogółem
Łdb-g = 690 kg O2/d; Łdp = 548 kg O2/d; Łdi = 0 kg O2/d;
Qdb-g = 1960 m3/d; Qdp =378 m3/d; Qdi = 880 m3/d;
Qdmaxb-g=2930 m3/d; Qdp =378 m3/d; Qdi = 880 m3/d;
Qdminb-g=1300 m3/d; Qdp =378 m3/d; Qdi = 880 m3/d;
Qhb-g = 81,5 m3/h; Qhp =15,8 m3/h; Qhi = 36,7 m3/h;
Qhmaxb-g = 196 m3/h; Qhmaxp =46,0 m3/h; Qhi = 36,7 m3/h; |
c) Obliczam maksymalne dobowe natężenie przepływu ścieków:
d) Obliczam minimalne dobowe natężenie przepływu ścieków:
e) Obliczam średnie godzinowe natężenie przepływu ścieków:
f) Obliczam maksymalne godzinowe natężenie przepływu ścieków:
|
Łd = 1240 kg O2/d;
Qd = 3210 m3/d;
Qdmax = 4190 m3/d;
Qdmin = 2560 m3/d;
Qh = 134 m3/h;
Qhmax = 278 m3/h; |
Dane |
Obliczenia |
Wyniki |
Qhminb-g =33,9 m3/h; Qhminp =0 m3/h; Qhi = 36,7 m3/h;
Łd = 1240 kg O2/d; Qd = 3210 m3/d;
RLM = 9140 M; LM = 11500 M; |
g) Obliczam minimalne godzinowe natężenie przepływu ścieków:
|
Qhmin = 70,6 m3/h;
cd=0,385 kg O2/m3;
CLM = 20600 M; |
5. Kraty
B = 0,3 m; sp = 0,002; Qhmin = 70,6 m3/h;
B = 0,3 m; sp = 0,002; Nk = 2; Qhmax = 278 m3/h;
Qhmin = 70,6 m3/h; ugr = 0,4 m/s;
Fkmax = 0,049 m2; hmin = 0,115 m; |
Nk = 2; B = 0,3 m; sp = 0,002;
hmin = 0,115 m c) Z nomogramów do obliczania prostokątnych koryt ściekowych dla wartości maksymalnego godzinowego natężenia przepływu ścieków podzielonej przez ilość koryt odczytuję wartości prędkości przepływu oraz wysokości napełnienia:
hmax = 0,21 m
|
Nk = 2; B = 0,3 m; sp = 0,002;
umin = 0,51 m/s; hmin = 0,115 m;
umax = 0,61 m/s; hmax = 0,21 m;
Fkmax= 0,049 m2;
Bkrmax = 0,426 m; |
Dane |
Obliczenia |
Wyniki |
CLM = 20600 M; akr =0,008 m3/(M⋅a) Nk = 2;
hmax = 0,21 m;
Qhmin = 70,6 m3/h; Bkr = 0,4 m; hmin = 0,115 m; ugr = 0,4 m/s;
Bkr = 0,4 m; s = 0,01 m; b = 0,02 m;
Qhmax = 278 m3/h; Nk = 2; n = 14; b = 0,02 m; hmax = 0,21 m;
Bkr = 0,4 m; B = 0,3 m; ϕ = 20°; |
Kraty: KUR-400 Bkr = 0,4 m; Hc = 0,3 m > hmax - warunek spełniony; L3 = 1,48 m; α = 45°;
- warunek spełniony;
- przyjmuję najbliższą liczbę całkowitą;
- warunek spełniony;
|
Vkr = 0,226 m3/d;
Bkr = 0,4 m; Hc = 0,3 m; L3 = 1,48 m; α = 45°;
ukkmin = 0,426 m/s;
n = 14;
ukrmax = 0,657 m/s;
L1 = 0,137 m; |
Dane |
Obliczenia |
Wyniki |
L1 = 0,137 m;
L1 = 0,137 m; L2 = 0,069 m; L3 = 1,48 m;
β = 1,83; s = 0,01 m; b = 0,02 m; α = 45°;
ζ = 0,513; g = 9,81 m/s2; ukrmax = 0,657 m/s; K = 2,5 |
ł) Obliczam całkowitą długość komory krat:
h = 0,1 m; |
L2 = 0,069 m;
Lk = 3,19 m;
ζ = 0,513;
hstr = 0,0282 m;
h = 0,1 m; |
6. Piaskownik
Hp = 0,5 m; Ht = 0,3 m; Qhmin = 70,6 m3/h; Qhmax = 278 m3/h; |
Np = 1; Bp = 0,9 m; Bk = 0,3 m; Hp = 0,5 m; Ht = 0,3 m; Lp = 24,75 m; zwężka Ventouriego nr 9;
Hmin = 0,17 m; Hmax = 0,41 m < Ht + Hp - warunek spełniony;
|
Np = 1; Bp = 0,9 m; Bk = 0,3 m; Hp = 0,5 m; Ht = 0,3 m; Lp = 24,75 m;
Hmin = 0,17 m; Hmax = 0,41 m; |
Dane |
Obliczenia |
Wyniki |
Bp = 0,9 m; Bk = 0,3 m; Ht = 0,3 m; Hmax = 0,41 m;
Qhmax = 278 m3/h; Np = 1; Fmax = 0,279 m2;
Bp = 0,9 m; Bk = 0,3 m; Ht = 0,3 m; Hmin = 0,17 m;
Qhmin = 70,6 m3/h; Np = 1; Fmin = 0,0689 m2;
Bp = 0,9 m; Lp = 24,75 m;
Qhmax = 278 m3/h; Np = 1; Amax = 22,3 m2; Ohz=0,0035m3/(m2⋅s);
|
Umax = 0,25 ÷ 0,35 m/s -warunek spełniony;
Umin = 0,25 ÷ 0,35 m/s -warunek spełniony;
- warunek spełniony; |
Fmax = 0,279 m2;
Umax = 0,277 m/s;
Fmin = 0,0689 m2;
Umin = 0,285 m/s;
Amax = 22,3 m2;
Oh=0,00347m3/(m2⋅s);
|
Dane |
Obliczenia |
Wyniki |
Oh=0,00347m3/(m2⋅s);
Oh=0,00347m3/(m2⋅s); u0 = 0,0135 m/s;
u0 = 0,0135 m/s; Umax = 0,277 m/s;
βb = 5,95; u0 /Oh = 3,9;
Umax = 0,277 m/s; Lp = 24,75 m;
CLM = 20600 M; ap =0,004 m3/(M⋅a)
Vp =0,226 m3/d; Lp = 24,75 m; Bk = 0,3 m;
Lp = 24,75 m; |
z = 0,952 > 0,95 - warunek spełniony;
z' = 1; ł) Obliczam czas przebywania ścieków w piaskowniku:
- warunek spełniony;
Hk = 0,1 m;
|
z = 0,952
u0 /Oh = 3,9;
βb = 5,95;
z' = 1;
tp = 89,4 s;
Vp =0,226 m3/d;
Hd = 0,03 m;
Hk = 0,1 m;
uw = 1,03 m/h; |
Zestawienie wyników:
|
Natężenie przepływu |
Ładunek |
Stężenie |
|||||
|
śr. dob. |
max. dob. |
min. dob. |
śr. godz. |
max. godz. |
min. godz. |
śr. dob. |
śr. dob. |
|
[m3/d] |
[m3/h] |
[kg O2/d] |
[kgO2/m3] |
||||
ścieki byt-gosp. |
1960 |
2930 |
1300 |
81,5 |
196 |
33,9 |
690 |
0,352 |
ścieki przem. |
378 |
378 |
378 |
15,8 |
46,0 |
0 |
548 |
1,450 |
ścieki infiltr. |
880 |
880 |
880 |
36,7 |
36,7 |
36,7 |
0 |
0 |
ogółem |
3210 |
4190 |
2560 |
134 |
278 |
70,6 |
1240 |
0,385 |
Całkowita liczba mieszkańców - 20 600;
Kraty:
Ilość: 2;
Szerokość koryt ścieków: 0,3 m;
Spadek koryt ścieków: 0,002;
Typ kraty: KUR-400 ze wskazaniem na zgarnianie mechaniczne;
Szerokość komory krat: 0,4 m;
Długość komory krat: 3,19 m;
Minimalna prędkość przepływu ścieków przez komorę krat: 0,426 m/s;
Maksymalna prędkość przepływu ścieków przez kraty: 0,657 m/s;
Różnica poziomów kanału przed i za kratą: 0,1 m;
Ilość powstających skratek na jednej kracie: 0,226 m3/d;
Piaskownik:
Ilość: 1;
Typ piaskownika: PPM 90/1;
Szerokość komory piaskownika: 0,9 m;
Długość piaskownika: 24,75 m;
Zwężka Ventouriego: nr 9;
Obciążenie hydrauliczne: 0,00347 m3/(m2⋅s);
Czas przebywania ścieków w piaskowniku: 89,4 s;
Stopień zatrzymania cząstek o średnicy 0,16 mm: 95,2%;
Wysokość kinety: 0,1 m;
Ilość powstającego piasku: 0,226 m3/d;
Częstość zgarniania piasku: raz na dzień;
(*) Wodociągi i kanalizacja - poradnik pod red. prof. M. Romana, wyd. Arkady, 1991r.
(**) A. Szpindor, Zaopatrzenie w wodę i kanalizacja wsi, Arkady 1998r. Wskaźnik dla terenu uzbrojonego siecią kanalizacyjną o gęstości 200 m/ha.
(***) Oczyszczanie ścieków, praca zbiorowa, Arkady 1983r.
- 10 -