Технология очистки сточных вод

 

 

Q_с=q_расх/2=2181/2=1091 м³/ч;

Площадь поперечного  сечения в верхней части F_в определяем по формуле (6.1):

F_в= Q_с/V_в, м²,                                                    (8.1)

где Q_с – расчетный часовой расход, м³/ч;

V_в – скорость восходящего потока, V_в= 35 мм/с.

F_в= 1091/3,6∙35= 8,7 м².

Так как в плане  смеситель круглый, то определим диаметр Д_в:

                                                   

Скорость входа 1,4 м/с, значит

Принимаем диаметр входа 526 мм.

         Определяем высоту нижней части смесителя:

h_к= (Д_в-d_н/2)ctg∙α/2;                                         (8.2)

h_к= (3,3-0,526/2) ctg∙40/2= 3,81 м,

Объем нижней части  смесителя:

W_н= 1/3h_к(F_в+f_н+√F_в∙f_н), м³,                               (8.3)  

где f_н – площадь нижней части,

f_н = πd²_н/4= 3,14∙0,277/4= 0,22 м².

W_н= 1/3∙3,81(8,7+0,22+1,38)= 13,08 м³.

Объем смесителя:

W= Q^отд∙t/60;                                              (8.4)

W =1091∙1,8/60=32,73 м³.

Объем верхней части  смесителя:

W_в= W-W_н;                                                (8.5)

W_в=32,73-13,08=19,65 м³.

Высота верхней  цилиндрической части:

h_в= W_в/F_в;                                                (8.6)

h_в=19,65/8,7= 2,26 м.

Общая высота смесителя:

H= h_в+h_к+h_сз, м,                                         (8.7)

где h_сз- строительный запас, равный 0,3-0,5 м.

H= 2,26+3,81+0,5= 6,6 м.

Расчет  сборной системы:

Площадь сечения сборного желоба:

F_ж= Q_ж/V_ж, м²,                                            (8.8)

Где Q_ж= Q_отд/2= 1091/2= 545,5 м³/ч;

V_ж – скорость движения воды в конце водосборного лотка, равная 0,6м/с;

F_ж= 545,5/3600∙0,6= 0,25 м².

Площадь отверстий в сборном желобе:

F_отв= q_1секц/V_отв, м²,                                        (8.9)

где q_1секц = Q_отд=1091 м³;

V_отв – скорость воды в отверстия, равная 1 м/с.

F_отв= 1091/3600∙1=0,3 м².

Число отверстий в желобе:

n_отв= F_отв/f_отв, шт,                                           (8.10)

где f_отв – площадь поперечного сечения отверстия, м²,

f_отв =3,14∙0,05/4= 0,001964 м²,

n_отв= 0,3/0,001964= 153 отв.

Шаг отверстий:

l= P_см/n_отв;                                             (8.11)

l = 3,14∙3,3/153= 0,068 м.

Высота и ширина сборного желоба:

F_ж=1,5х² → 0,25= 1,5х²

                                 х= √ Fж/1,5= √0,25 /1,5= 0,41 м,

                     в_ж=  0,41 м - ширина желоба,

                     1_ж= 1,5х= 1,5∙0,41=0,62 м- высота желоба.

Диаметр переливного  трубопровода принимаем равный подающему, диаметр сбросного трубопровода принимаем конструктивно - 600мм [6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Расчет вихревой камеры хлопьеобразования

Камера выполняется  в виде железобетонного призматического или пирамидального резервуара с углом между стенками 50-70 градусов, обращенного вершиной вниз. Ее встраивают в отстойник или пристраивают к нему (рис.4.5).

 

 

 

Вода после смесителей подается в нижнюю часть камеры со скоростью 0,7-1,2 м/с. В пирамидальной части камеры создается вихревое движение воды, благодаря которому процесс хлопьеобразования заканчивается в 2-3 раза быстрее, чем в других камерах. Скорость восходящего потока на выходе из камеры 4-5 мм/с.

Расход на одну камеру:

q_КХО= Q/N;                                                  (9.1)

q_КХО=2181/6= 363,5 м³/ч.

 

По расходу и времени  пребывания воды в камере находим  объем камеры:

W_КХО= q_КХО∙t/60;                                             (9.2)

W_КХО=363,5∙6/60=36,35 м³, где

t- время пребывания воды в камере 6-12 мин.

Площадь верхней части  камеры:

                                                                              (9.3)

Ширину камеры принимаем  равной ширине горизонтального отстойника - 5,8 м.

 

Длина камеры в верхней  части :

                                                                             (9.4)

Высота пирамидальной  части при угле между стенками α=70º:

 

где В - ширина нижней части  камеры , численно равная диаметру подводящего трубопровода, который находим по таблицам Шевелевых для расхода 100,97 л/с. Принимаем D = 350 мм.

Объем пирамидальной  части:

м³                                       (9.5)

Объем прямоугольной части:

W_п = W_к - W_н = 36,35-22,7=13,65 м³                                                         (9.6)

Высота прямоугольной  части:

                                                                                     (9.7)

Общая высота камеры:

Н_КХО = h_н + h_п + h_стр = 2,04+0,7+0,5=3,24м                                             (9.8)

 

Отвод воды из камеры осуществляется с помощью желобов. Их количество определяют исходя из максимального  расстояния между ними - 2,2 м. При  В_к = 5,8 м количество желобов:  n= 5,8/2,2=3 шт.

Расход на желоб:

q_ж = Q_к / n = 363,5/3= 121,2 м³ / ч или 33,66 л/с                                        (9.9)

Поперечное сечение  желоба при скорости в нем 0,05-0,1м/с:

f_ж = q_ж / (3600∙V_ж)=121,2/(3600∙0,1)= 0,34 м²                                      (9.10)

 

 

 

10.РАСЧЁТ  ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА.

Горизонтальные  отстойники (рис.5.1.) следует проектировать с рассредоточенным сбором воды. Расчет отстойников необходимо производить для двух периодов согласно п.6.63 [1] минимальной мутности при минимальном расходе воды; наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответствующем этому периоду.

 

 

Расчетная площадь зоны осаждения:

 

F_з.о.= α_об *q/(3,6*u₀),                                 (10.1)

q - расчетный расход воды, 1959,64 м /ч;

u_о- скорость выпадения взвеси, мм/с принимаем по табл.5.1[4]:

            α - коэффициент объемного использования  отстойников, равен 1,3.

 

 

Маломутные  цветные воды, обработанные коагулянтом	0,35-0,45
Воды средней  мутности, обработанные коагулянтом	0,45-0,50
Мутные воды, обработанные коагулянтом	0,50-0,60
То же, обработанные флокулянтом	0,20-0,30
Мутные воды, не обрабатываемые коагулянтом	0,08-0,15

 

Площадь горизонтальных отстойников:

 

а) для минимальной мутности при минимальном зимнем расходе 
(коэффициент снижения расхода 0,75)

F_з.о=0,75*1,3*2181/(3,6*0,35*1,2)=1343,4 m²;

б) для наибольшей мутности при наибольшем расходе воды

                                 F_з.о=l,3*2181/(3,6*0,5*1,2)=1791,2 м²;

За расчетную  принимаем большую площадь - 1791,2 м².

Длина отстойника

L= Н_ср * V_cp / u₀ =3*10/0,6=50 м,                          (10.2)

где Н_ср - средняя высота зоны осаждения, принимаемая равной 3-3,5 м в зависимости от высотной схемы станции.

V_cp - расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника, принимаемая равной 9-12 мм/с соответственно для мутных вод.

Количество отстойников:

N= F_з.о /(L*B)= 1791,2 /50*5.8=6,1 шт.                         (10.3)

Принимаем в дальнейших расчетах 6 отстойников и 1 резервный. Уточненная длина отстойника:

L_факт = F_з.о/( N*B) =1791,2 /6*5.8=51,5 м.                          (10.4)

 

10.1.Расчет системы рассредоточенного сбора вод производится следующим образом.

 

При ширине отстойника в чистоте 5,8 м принимается к  установке два желоба (расстояние между осями не более 3,0 м).

Расход на один желоб:

q_ж = Q_к / n*2 =2181/6*2=173,6  м³ / ч                                                       (10.5)

 

Площадь сечения желоба определяется по скорости движения осветленной  воды в конце 0,6-0,8 м/с:

                                                       (10.6)

Рекомендуемое соотношение  ширины желоба к его высоте 1,5-1:

           ω_ж= l,5x • 1х, откуда х=(ω_ж/1,5)^1/2 = 0,21 м;

В_ж=1,5х=0,34 м,  Н_ж=х=0,23 м.

Площадь всех отверстий  ω_ж на одном желобе при скорости движения воды в отверстиях - 1м/с:

ω_ж  = q_ж /(3600*V_ж)= 173,6 /3600 =0,0482 м².               (10.7)

Диаметр   отверстий   назначаем   25   мм   с   площадью f_отв = 0,00049 м².

 Количество отверстий:

                                           N_отв=  ω_ж / f_отв = 0,0482/0,00049 = 98 отв.                                       (10.8)

Шаг отверстий  при расположении их с обеих сторон желоба и длине желоба, равной 1/3 длины отстойника:

l =1/3*L*2/N_отв=1/3*51,5 *2/98 = 0,35 м                              (10.9)

10.2.Расчёт напорной системы удаления осадка.

Определяем  параметры напорной системы удаления осадка в отстойнике (рис.5.2.): длина 51,5 м, ширина 6 м в осях, уклон дна 0,02 в сторону удаления осадка, сопротивление осадку сдвигу в пределах 120-150 Па.

 

Принимаем два  коллектора с расстоянием между  ними 3 м в осях.

 

Размывающая скорость:

V_p= τ_s /ρ_в = 150/ 1000 = 0,38 м/с;                                    (10.10)

где τ _s - сопротивление осадка сдвигу, Па, для условий юга τ_s =150Па;

ρ_в -плотность воды, 1000 кг/м³.

 

Для выбранного расположения коллекторов и насадок минимальное действие струи должно быть длиной 2,1 м, при этом средняя скорость струи на выходе из насадки:

V_р= м/с;                       (10.11)

 

где S_K - длина струи при выходе из насадки, равна расстоянию от коллектора до пересечения струй в центре отстойника, м;

                m - коэффициент,     характеризующий     сопротивляемость струи, m=2,9.

Диаметр струи, где средняя скорость ее равна  размывающей скорости осадка:

d_стр = d_o *V_o/ V_p=0,01*23/0,38=0,73m;                                           (10.12)

Ширина струи по оси  отстойника:

                                             L_ст= d_ст/sinα =1,04 м;                                                       (10.13)

где α - угол наклона насадки, 45°.

 

Расстояние  между насадками по длине коллектора принимаем равным (или несколько меньше) ширине струи по оси отстойника 1_ст = 1, которая в нашем случае 1,04 м. Принимаем 1 = 1,0м.

Определяем напор перед  диктующей (первой) насадкой:

                                                         Н₀ = V_р² / l*g*φ²  = 23² / 2*10*0,95 =30 м ;                                             (10.14)

где φ - коэффициент скорости струи, зависящий от угла конусности насадки. При угле конусности 13, равен 0,95.

Расход через  первую (диктующую) насадку при d_н=12мм:

q_o= А * Н^1/2 = 0,937 * 0,000113 * = 2,58 л/c;                 (10.15)

С учетом того, что количество насадок в системе  равно 210, общий расход составит:

                                Q= q₀*3,6*n= 2.58*210*3,6=1950 м³/ч.                                 (10.16)

 

 

 

 

 

 

 

11. Расчет конструкции фильтров

11.1 Скорые безнапорные фильтры

Выбор конструкции фильтра, материала загрузки и скорости фильтрования осуществляется по табл. 7.1. [4].

Фильтр представляет собой резервуар, в нижней части  расположено дренажное устройство для отвода профильтрованной воды. На дренаж укладывается слой фильтрующего материала. В обычных фильтрах вода подается сверху и отводится снизу - через дренажное устройство (рис.7.1 ).