Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка

 

 

Расчет осветлителей со взвешенным осадком производится с учетом годовых колебаний качества обрабатываемой воды.

Скорости восходящего потока в зонах осветления и отделения осадка, а также коэффициент распределения воды между зонами определяется по таблице 20 [1].

Площадь зон осветления воды и отделения осадка принимается наибольшими при расчете по двум вариантам:

– для периода минимальной мутности при зимнем (минимальном) расходе воды;

– для периода наибольших расходов при соответствующей этому периоду наибольшей мутности.

Площадь F осветления, м², определяются по формуле

 

F = F_осв + F_отд = K * q + (1 – K) * q (40)

3,6 * V_осв 3,6 * α * V_осв

 

где F_осв – площадь зоны коридора осветления;

F_отд – площадь зоны коридора отделения и уплотнения осадка;

q – расчетный расход до станции, м³/ч;

K – коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем, принимается по таблице 20 [1];

V_осв – скорость восходящего потока в зоне осветления, мм/с, принимается по таблице 20 [1].

α – коэффициент снижения скорости восходящего потока воды в верхней части осадкоуплотнителя, равный 0,9.

Число осветлителей определяется из условия: площадь одного осветлителя в плане должна быть не более 100 – 150 м²

Высота слоя взвешенного осадка в осветлителе принимается 2,5 м (это расстояние от нижней кромки осадкоприемных окон до нижней части зоны взвешенного осадка).

Низ осадкоприемных окон или кромка осадкотводящих труб располагается на 1,5 м выше перехода накладных стен осветлителя в вертикальные. Угол между наклонными стенами принимается в приделах 50 –70⁰.

Высота зоны осветления задается 1,5 – 2м (1,5м – для мутных и 2м – для цветных вод).

Расстояние между сборными лотками или трубами в зоне осветления принимается не более 3м.

Вместимость зоны накопления и уплотнения осадка, м³, определяется по формуле

 

W_з.у. = q * (C_ср – m) * T (41)

δ_ср * N

где q – расчетный расход

C_ср – средняя концентрация взвешенных веществ, определяется по формуле

 

C_ср = М + К_к * Д_к + 0,25 * Ц + В_и (42)

 

где М – количество взвешенных веществ в исходной воде;

Д_к – доза коагулянта по безводному продукту, г/м³;

К_к – коэффициент, принимаемый для очищенного сернокислого алюминия 0,5, для нефелинового коагулянта 1,2, для хлорного железа 0,24

Ц – цветность исходной воды, градусы;

В_и – количество нерастворимых веществ, вводимых с известью.

 

В_и = Д_и – Д_и (43)

К_и

К_и – долевое содержание СаО в извести, (0,4);

Д_и – доза извести по СаО, г/м³

m – количество взвеси в воде, выходящей из осветлителя, 8 – 15мг/л;

T – время уплотнения осадка (не менее 6 ч);

N – расчетное число осветлителей;

 

δ_ср- средняя концентрация взвеси в осадкоуплотнителе, принимается по таблице 19[1].

Площадь каждого из двух коридоров осветления, м², определяется по формуле

 

f_осв = F_осв (44)

2* N

 

Площадь коридора осадкоуплотнения, м², определяется по формуле

 

f_отд = F_отд/ N (45)

 

Ширина коридоров осветления принимается в соответствии с унифицированными размерами балок 3 или 6 м.

Длина осветлителя, м, определяется по формуле:

L_осв = f_осв / B_осв (46)

Длина осветлителя уточняется в соответствии унифицированными размерами балок 3 или 6 м.

Ширина осадкоуплотнителя выше осадкоприемных окон, м, определяется по формуле

В_отд = f_отд / L_осв (47)

Распределение воды осуществляется с помощью дырчатого коллектора, диаметр которого определяется исходя из расхода в одном коридоре осветления и по скорости движения воды на входе в коллектор 0,5-0,6 м/с.

q_к = q (48)

2 * N

Отверстия в коллекторе принимаются диаметром 15 – 25 мм и располагаются в нижней части трубы под углом 45⁰ к ее оси. Расстояние между ними не более 0,5 м. Скорость выхода из отверстия 1,5 – 2 м/с.

Отношение площади отверстий к площади поперечного сечения коллектора должно быть в пределах 0,3-0,4.

Суммарная площадь отверстий, м², определяется по формуле

f_о = q_к / V_о (49)

Расстояние между отверстиями, м, составит:

е = L_осв / n₀ (50)

Полная высота осветлителя, м, определяется по формуле

 

Н_осв = Н_верт + Н_пир + Н_защ (51)

 

где Н_верт – высота слоя взвешенного осадка выше перехода наклонных стен осветлителя в вертикальные (от нижней кромки осадкоприемных окон до поверхности воды в осветлителе), 1-1,5м;

Н_пир – высота пирамидальной части осветлителя

 

Н_пир = В_отд + а (52)

2 * tg α/2

 

а – ширина коридора понизу ниже водораспределительных труб, 0,2-0,5 м;

α – угол между наклонными стенками нижней части осветлителя (60-70);

Н_защ – высота зоны осветления, принимается равной 1,5 м.

Высота слоя взвешенного осадка, м, определяется по формуле:

 

h_вo = Н_пир / 2 + Н_верт (53)

 

что должно находиться в пределах 2-2,5 м

Сбор осветленной воды в осветлителе осуществляется с помощью водосборных желобов с затопленными отверстиями, располагаемыми на 7 см ниже верхней кромки желобов. Расчет желобов производится аналогично расчету желобов вертикального смесителя.

Расход воды в желобе, м3/с, определяется по формуле:

 

q_ж = q * к (54)

4 * N

Ширина желоба составит: Вж=0,9 qж^0,4 м

Глубина желоба в начале:

h_нач = 7+ 1,5 * (В_ж/2) (55)

в конце:

h_кон = 7+ 2,5 * (В_ж/2) (56)

Площадь всех затопленных отверстий в стенках сборных желобов, м², определяется по формуле

F_о = q_ж (57)

μ * √2 * g * h

где μ – коэффициент расхода 0,65;

h – разность уровней воды в осветлителе и желобе - 0,05м.

 

Задавшись диаметром одного отверстия 15-25 мм, определяют их число.

Для сбора избыточного осадка из зоны осветления в зону осадкоуплотнения служат осадкоприемные окна, площадь которых с каждой стороны осадкоуплотнителя определяется по скорости движения осадка вместе с водой со скоростью 10-15 мм/с(36-54 м/ч) и по расходу, который определяется по формуле

q_ос = (1 – k) * q (58)

2 * N

 

Суммарная площадь окон, м², составит

f_ок = q_ос / V_ос (59)

Общая длина окон, м², определяется по формуле

L_ок = f_ок / h_ок (60)

Задавшись длиной окна, определяется их число

n_ок = L_ок / е_ок (61)

Сбор осветленной воды из верней части осадкоуплотнителя осуществляется с помощью дырчатых труб, располагаемых на 30 см ниже поверхности воды в осадкоуплотнителе. Дырчатые трубы для удаления осадка размещаются так, чтобы их верх был ниже уровня воды в осветлителе не менее чем на 0,3 м и выше уровня осадкоприемных окон не менее чем на 1.5 м.

Расход воды в одной трубе, м³/ч, определяется по формуле

 

q_тр = [(1 – k) – К_р * (С_ср – m) ] * q (62)

δ n * N

где К_р – коэффициент разбавления осадка 1,2-1,5

n – число водоотводящих труб,2 шт;

δ – средняя концентрация уплотненного осадка.

 

Площадь отверстий при скорости движения воды в них 1,5 м/с должна быть

f_о = q_тр (63)

V_ос * 3600

 

Объем осадкоуплотнителя, м³, определяется по формуле

 

W = L_осв * [В_отд * Н_верт + (Н_пир * В_отд) / 2] (64)

 

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель за 1 час, м³,

 

q_ос = С_ф * q (65)

 

Время пребывания осадка в осадкоуплотнителе, ч, определяется по формуле:

Т = W * V_ср (66)

q_ос

где V_ср – средняя концентрация осадка по сухому веществу 19 кг/м³.

Расчет дырчатых труб для удаления осадка производится из условия отведения осадка в течение 15-20 мин (0,25 – 0,33 ч) и по скорость движения воды в трубе не менее 1 м/с.

Скорость движения воды в отверстии не менее 3 м/с. Через каждую водосборную трубу протекает расход:

q¹_ос = W (67)

2 * t

Площадь отверстий, м², составит:

f_о = q_ос / V_ос (68)