РАСЧЁТ СООРУЖЕНИЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Методы, применяемые для очистки сточных вод, могут быть разделены на механические, физико-химические и биологические. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание.

4.7.1 СООРУЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

При механической очистке из сточной воды удаляются загрязнения, находящиеся в ней главным образом в нерастворенном и частично в коллоидном состоянии. К сооружениям механической очистки относятся: решетки, песколовки, первичные отстойники, септики, двухъярусные отстойники и осветлители – перегниватели.

4.7.1.1. РЕШЕТКИ

Решетки предназначены для улавливания из сточных вод крупных нерастворимых загрязнений. Они выполняются из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Прозоры между стержнями решетки обычно принимаются b = 0,016 м.

Рис. 1. Решётка механическая

При расчете решетки общее число прозоров n, шт., определяют по формуле:

n = К_з ,

где q_max – максимальный расход сточных вод , м³/с;

  b – ширина прозора между стержнями решетки , м ;

  h_max максимальная глубина воды в канале перед решеткой, м ;

  V_р – средняя скорость воды в прозорах решетки, принимается равной 1,0 м/с – для механизированных решеток ;

  К_з – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, К_з = 1,05 .

n = 1,05= 53 прозор.

По [20] принимаем решетку марки МГ7Т с числом прозоров n_факт = 55, одну рабочую и одну резервную, согласно табл. 22 [1], с размерами канала В_р  Н = 1400  2000 мм.

Потери напора в решетке могут быть определены по формуле:

h_p = ,

где V_max – скорость движения воды перед решеткой, м/с, определяется по формуле :

V_max =  = 0,58 м/с;

N – число рабочих решеток;

К – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки, К = 3,0 [1, п.6.24]

- коэффициент местного сопротивления решетки , определяется по формуле :

 = ,

где  - коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержней решетки, принимается равным 2,42 – для прямоугольных стержней и 1,72 – для круглых,

S - толщина стержня, принимается равной 0,008 м;

- угол наклона решетки к горизонту, .

Тогда потери напора можно определить по формуле:

h_p= = = 0,037 м.

Для предупреждения образования вихревого потока канал перед решёткой плавно уширяют путём изменения направления стенок на угол 30 .При количестве рабочих решеток 2 ширинаВ_к должна быть изменена. Ширина канала В_к.изм подбирается аналогично В_к по [5,табл. 28-39] по расходу сточной воды , принимаемой по формуле:

q_изм=0,44/1=0,44 м³/с

где N- количество рабочих решеток.

     Если ширина подводящего канала В_к.изм и общая ширина решётки В_р, то длина уширения перед решёткой должна быть:

l₁ = 1,37· (В_р-В_к.изм)=1,37 (1,4-0,8) = 0,82 м.

Длина уширения после решётки принимается

l₂ = 0,5·l₁ = 0,5·0,82= 0,41 м.

Количество уловленных решёткой загрязнений определяется по формуле:

W_P = a 8·154210 /365·1000 = 3,38 м³/сут.

где а – количество отбросов на одного человека в год, принимается в зависимости от размеров решётки по таблице 23 , а = 8 л/год чел.

- приведенное число жителей по взвешенным веществам

После подбора и расчёта решётки необходимо сделать её проверку по скорости на пропуск минимального расхода. Минимальная скорость должна быть не менее 0,4 м/с.

V_min= 0,46 > 0,4 м/с;

где q_min – минимальный расход сточных вод, м³/с;

  h_min –  минимальный уровень воды в канале перед решёткой, м.

Скорость движения воды в прозорах должна быть 0,8 1,0 м/с:

V_p = 0,93 м/c;

где n_факт – фактическое количество прозоров в решётке.

Обе скорости удовлетворяют требованиям.

4.7.1.2.ПЕСКОЛОВКИ

Песколовки предназначены для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворимых загрязнений. Они бывают горизонтальные, в которых вода движется в горизонтальном направлении с прямолинейным или круговым движением воды, вертикальные, где вода движется вертикально вверх, и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением, тангенциальные и аэрируемые.

Песколовки рассчитывают на задержание песка крупностью 0,2мм и более. Рекомендуемые скорости и другие параметры приведены в табл. 27 и 28 [1]

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ПЕСКОЛОВКИ

Рассчитываем длину песколовки L_s, м, по формуле :

L_s= = =18,0 м.

где H_s – расчётная глубина песколовки, согласно п.6.28 , H_s=0,5 2,0 м

К_s – коэффициент, принимаемый по таблице 27  в зависимости от диаметра задерживаемых частиц, при d=0,2 мм К_s=1,7;

u  - гидравлическая крупность частиц песка, принимается по табл. 28 [1], u  = 18,7 24,2 мм/с.

Определяем площадь живого сечения отделений песколовки:

= =1,47 м².

Рис. 2. Горизонтальная песколовка.

1- гидроэлеватор; 2 – водопровод; 3 – пульпопровод (пескопровод); 4 – цепной скребковый механизм.

При рабочей глубине песколовки H_s=0,66 м её ширина определяется по формуле

Число песколовок или их отделений, согласно п. 6.36 , надлежит принимать не менее двух, причём все песколовки или отделения должны быть рабочими. Если принять ширину одного отделения b=1, то получаем число отделений песколовки nотд= 3. Тогда общая ширина её будет

Вобщ = b nотд =1 3 = 3 м

Площадь песколовки равна

F = Ls Bобщ = 18 3 = 54 м.

Количество собираемого песколовкой осадка определяется по формуле:

W_ос= = = 6,17 м³;

где Р – количество песка , задерживаемого в песколовках, принимается согласно п.6.31 , Р=0,02 л/(чел сут);

t – продолжительность периода между чистками, принимается согласно п.6.32 ,t=2 сут..

Высота осадочной части hос, м, определяется по формуле

Проверка песколовки ведётся по определению скоростей при пропуске минимального расхода, при этом одна песколовка или одно отделение может выключаться из работы.

 м/с.

Согласно , минимальная скорость движения воды в песколовке должна быть больше 0,15 м/с.

Песок, задержанный в песколовках, чаще всего удаляют с помощью гидроэлеватора и в виде песчаной пульпы перекачивают в песковые бункеры.

ПЕСКОВЫЕ БУНКЕРЫ.

Бункеры рассчитывают на 1,5 5 – суточное хранение песка . Объём бункера W_бунк, м³,определяется по формуле:

W_бунк = W_{n.сут ·} t_xp =  =  =15,43 м³;

где W_п.сут – объём песка в сутки, м³;

   t_xp  - время хранения песка в песковых бункерах, сут.

Количество бункеров N_б должно быть не менее двух. Принимаем N_б=2, тогда

Рис. 3. Схема узла по обработке осадка из песколовок:

Рис. 3. Схема узла по обработке осадка из песколовок:

1 – бункер; 2 – гидроциклоны; 3 – подвод пульпы к гидроциклонам; 4 – отвод воды от гидроциклонов; 5 – подвод горячей воды; 6 – отвод горячей воды.

объём одного бункера :

W_1бунк = = =7,71м³.

Бункеры имеют круглую форму в плане с коническим днищем.

По табл. 3 [21] принимаем диаметр бункера D =1,5 м, диаметр выгрузочного отверстия d = 0,5 м, высоту конусной части H_k =0,87 м, высоту цилиндрической части Н_ц =4 м, объём конусной части W_k = 0,74 м³. Фактический объём бункера W_факт =7,8 м³, общая высота Н_общ = 3,73 м.

               4.7.1.3.Водоизмеритель лоток Паршаля.

Лотка Паршаля состоит из подводящего устройства, горловины и отводящего раструба. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется гидравлический прыжок, в котором происходит интенсивное перемешивание потока.

Водоизмеритель рассчитан на пропуск максимального расхода сточных вод в течение 10-15 мин. Конфигурация водоизмерителей в плане и глубина слоя жидкости в них зависит от местных условий и характеристики воздуходувного оборудования.

  В качестве водоизмерителей могут быть использованы распределительные лотки и каналы очистных сооружений. Расход воздуха на перемешивание в зависимости от наличия и характера взвешенных веществ в сточных водах (1,5-3,0) ^. (4,0-6,0) м³/ м³ воды.

Принимаем лоток:

Рис. 4.5. Водоизмеритель типа «лоток Паршаля»

1 – подводящий лоток; 2 - переход; 3 – трубопровод хлорной воды; 4 – подводящий раструб; 5 - горловина;

 6 – отводящий раструб; 7 – отводящий лоток, 8 – створ полного смешения

4.7.1.4. ПЕРВИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ

Отстойники применяют для предварительной очистки сточных вод. В них происходит выделение из сточных вод грубо дисперсных примесей, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность. По конструктивным признакам отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные, радиальные.

Количество первичных отстойников принимается не менее двух . При минимальном числе отстойников их расчётный объём необходимо увеличивать в 1,2 1,3 раза.

горизонтАЛЬНЫЕ ОТСТОЙНИКИ

Горизонтальный отстойник представляет собой резервуар, прямоугольный в плане, состоящий из нескольких отделений. При расчете горизонтальных отстойников определяют размеры его проточной (рабочей) и осадочной частей.

Определим эффект осветления Э,%, сточных вод по формуле:

Э =  =  = 52 % ;

где C_en – концентрация взвешенных веществ в исходной воде, мг/л;

  C_ex – допустимая концентрация взвешенных веществ на сооружения биологической очистки, принимается 100 150 мг/л.

Принимаем горизонтальный отстойник с размерами: В_set=6,0 м; H_set=3,15 м; L_set = 24 м.

Определим гидравлическую крупность по формуле:

u = = = 1,79 мм/с,

где H_set – глубина проточной части в отстойнике, принимается по таблице 31 , H_set =1,5 4 м;

K_set – коэффициент использования объёма в проточной части отстойника, принимается по таблице 31 , для радиальных отстойников K_set = 0,5.

- коэффициент, учитывающий влияние температуры сточной воды на её вязкость, =f (T_w,°С), определяется

Значение  определяется интерполяцией, и для T_w= 12,2°С =1,2;

t_set – продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое воды h₁ =500 мм, определяется по таблице 30 ,

t_set = f (Э,С_en) – определяется интерполяцией, для Э=53 % и С_en=317,23 мг/л→

t_set = 2257,3 с ; 

n₂ – показатель степени, зависящий от агломерации взвеси, в процессе осаждения, определяется по чертежу 2  для Э=53 % и С_en=317,23 мг/л→

n₂ = 0,195

Определяем скорость движения воды v_w, мм/с, в отстойнике

Согласно табл. 31 , скорость рабочего потока в отстойнике должна быть 5-10 мм/с

Определим производительность одного отстойника q_set ,м³/ч,

q_set= 3,6 K_set L_set B_set (u_o-v_tb)

где v_tb – турбулентная составляющая, зависит от скорости рабочего потока, принимается по табл. 32 . При v_w = 6,82 мм/с v_tb = 0,032

q_set= 3,6 0,5 24 6 (1,79 – 0,032) =455,67 м³/ч,

Тогда количество отстойников определяется по формуле:

N = = = 3,4 шт.

Принимаем 4 шт

Общая ширина отстойников B, м

В_общ = В_set N = 6 4 = 24 м

Проверка расчёта и подбора отстойников.

1. Определим фактический расход q_факт, м³/ч, одного отстойника:

q_факт= = = 396 м³/ч.

2. Фактическая гидравлическая крупность u , мм/с, будет равна:

u = = = 1,56 мм/с.

3. Фактическая продолжительность отстаивания t_факт ,c

t_факт = =  c.

По табл. 30 [1] определяем эффект отстаивания Э=f(Эen, tфакт)=56,34 %       

 Время отстаивания Т, ч, вычисляется по формуле:

Т= ,

где Wset – объём отстойника, м³, определяется по формуле

Wset= В_общ H_set L_set = 24 3,15 24 =1814,4 м³

Т= = 1,15 ч,

Объём осадка определяется W_oc, м³, улавливаемого в первичных отстойниках, определяется по формуле:

W_oc= = = 87,6 м³/сут.

где pос- влажность осадка, принимается pос =95 %;

- объёмный вес осадка, принимается =1,0 т/м³

Объём иловой камеры рассчитывается по формуле:

W_ил.кам= = = 43,8 м³.

t - время хранения осадка, принимается по п. 6.66  t = 2 сут.

4.7.2 СООРУЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД