Расчет горизонтального отстойника

 

 

Площадь горизонтальных отстойников рекомендуется определять для двух периодов:

- для периода минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды;

- для периода максимальной мутности при соответствующей этому периоду

максимальному расходу.

Площадь горизонтальных отстойников, Fго, м², определяется по формуле

 

Fго = α q /(3,6 Uo) (69)

 

где q – расчетный расход по станции, м³/ч;

Uo– скорость осаждения взвеси, мм/с, принимается по таблице 18 [1];

α – коэффициент объемного использования отстойника, принимаемый

равным 1,3.

 

Длина отстойников Lго, м, определяется по формуле:

 

Lго = Hv_ср/ Uo (70)

 

где Н- высота зоны осаждения, 3-3,5м;

v_ср- расчетная скорость движения воды в начале отстойника, принимается для мутных вод 9-12 мм/с, для среднемутных 7-10 мм/с.

 

Длина отстойника уточняется соответствии с размерами унифицированных железобетонных элементов.

Ширина отстойника принимается 3 или 6 м. Тогда число отстойников N определяется как

 

N =Fго/ LB. (71)

 

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

Wос. = q * (Cср – m) * T (72)

δ * N

 

где q – расчетный расход, м³/ч;

C_ср – средняя концентрация взвешенных веществ, определяется по формуле (42).

Высота зоны накопления и уплотнения осадка Нос, м

Нос= Wос/* F (73)

Полная высота отстойника Нго, м

 

Нго = Н + Нос + 0,3 (74)

 

 

Удаление осадка предусматривается гидравлическим способом без отключения отстойника, с помощью дырчатых коробов. В каждом отстойнике устанавливаются два короба на расстоянии 3 м друг от друга, которые должны обеспечить удаление осадка за t =20-30 минут.

Расход воды qос, м3/ч, сбрасываемой из отстойника при удалении осадка, определяется с учетом коэффициента разбавления, равного 1,5.

 

qос=1,5Wос/tn (75)

 

где n- число коробов(2)

Для рассредоточенного сбора осветленной воды предусматриваются дырчатые подвесные желоба по два в каждом отстойнике, длина которых принимается равной 2/3 от длины отстойника, м.

Из желобов вода свободным изливом поступает в сборный карман отстойников, а оттуда на скорые фильтры.

 

 

3.3.7 Расчет камеры хлопьеобразования зашламленного типа

 

 

Камеры хлопьеобразования с взвешенным осадком (зашламленного типа) встраиваются в горизонтальные отстойники и применяются для вод средней мутности и мутных.

Число камер равно числу горизонтальных отстойников, расчет их следует выполнять после расчета отстойников. Подача воды в камеру осуществляется в ее нижнюю часть, распределение воды по площади камеры – с помощью дырчатых коробов или труб. Для обеспечения движения потока в вертикальном направлении в камере устанавливаются струенаправляющие перегородки. Время пребывания воды в камере не должно составлять не менее 20 мин.

Площадь одной камеры хлопьеобразования Fк, м2, определяется по формуле

 

Fк=q/(3,6 v N) (76)

 

 

где v – скорость восходящего потока: для мутных вод принимается 0,8…2,2

мм/с; 0,65….1,6 мм/с для среднемутных вод;

N – число камер хлопьеобразования, равное числу отстойников, шт.

Ширина камеры принимается равной ширине отстойника.

Длина камеры Lк,м, определяется по формуле

 

Lк=Fк/Bк (77)

Длина уточняется с учетом унифицированных железобетонных элементов.

Высота камеры Hк, м, принимается равной высоте отстойника (Но) с учетом потерь напора в камере(0,1 м)

 

Hк= Но+hп (78)

 

Время пребывания воды в камере t, мин

 

t = Hк*/(60 v) (79)

 

где Hк* - высота камеры без учета конструктивного превышения стен камеры

над уровнем воды (Hк = 0,3…0,5).

Распределение воды в камере осуществляется с помощью дырчатых труб, расстояние между которыми принимается равным 2 м (расстояние от трубы до стенок камеры не более 1 м). Диаметр труб подбирается по расходу одной трубе и скорости движения воды, принимаемой равной 0,5…0,6 м/с.

Отверстия в трубах диаметром не менее 25мм направлены вниз под углом 45 градусов. Общая площадь отверстий составляет 30…40% площади сечения распределительной трубы.

Общая площадь отверстий в одной распределительной трубе Fo,м2, составит

 

Fo=(0,3….0,4 ) 3,14D² (80)

Из камеры хлопьеобразования вода поступает в горизонтальный отстойник над затопленным водосливом, глубину погружения которого hк,м, определяют по формуле

 

hк = qк/(v_вBк) (81)

 

За стенкой водослива закрепляют подвесную перегородку, которая должна быть погружена в воду на 1/4 высоты отстойника. Скорость движения воды между стенкой и перегородкой не должна превышать 0,03 м/с.

 

Расчет скорых фильтров

 

 

Фильтрованием называется пропускание очищаемой воды сквозь порис­тый материал (чаще всего кварцевый песок), в результате чего вода освобо­ждается от взвешенных, а иногда и от растворённых частиц.

Фильтрование воды происходит при наличии градиента давлений на вхо­де в фильтр и на выходе из него. Разность напоров до и после фильтрующего слоя называется потерями напора в фильтрующем слое. Потери напора в на­чальный момент работы фильтра называются начальными и равны потерям напора при фильтровании чистой, без взвешенных веществ воды через неза­грязнённый фильтрующий слой. Начальные потери напора зависят от скорости фильтрования воды, её вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины (высоты).

Фильтр постепенно загрязняется задерживаемыми из воды взвешенны­ми веществами, потери напора при этом возрастают до величины, характери­зующей сопротивление предельно загрязнённого фильтрующего слоя. В этом случае имеют место предельные потери напора. Тогда фильтр очищают (регенерируют). Наиболее часто это осуществляется промывкой водой (обратной). После промывки фильтр снова включают в работу.

Период работы фильтра между промывками называют продолжитель­ностью фильтроцикла.

Наиболее распространёнными являются скорые фильтры, которые мо­гут использоваться для задержания как взвешенных (при осветлении воды), так и растворённых веществ (при обезжелезивании подземных вод).

В первом случае в качестве фильтрующей загрузки следует применять зернистые материалы с размером зёрен 0,5...2,0 мм (кварцевый песок, дроб­лёный керамзит, антрацит), во втором - крупнозернистые материалы (недроблёный керамзит, колотый гранитный щебень) с размером фракций до 5...10 мм.

Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном (один или более фильтров в работе) режимах. Тип фильтра (вид нагрузки, крупность зёрен и высота слоя) и соответствующая скорость фильтрования при нормальном режиме принимаются по таблице 21 [1] в зависимости от вы­бранной схемы очистки воды.

 

Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном режимах. Общая площадь фильтрования F, м², составляет

F = Q (82)

T * V_н – 3,6 * n * ω * t₁ – n * t₂ * V_н

где Q – расчетная производительность станции, м³/сут;

T – продолжительность работы станции в течение суток, ч;

V_н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;

n – число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации (принимается 2 – 3);

ω – интенсивность промывки фильтра, л/с * м²;

t₁ – продолжительность промывки, ч;

t₂ – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемой при водяной промывке 0,33 ч.

Ориентировочно число фильтров, шт, можно вычислить по формуле:

N = ½ * √F (83)

Площадь одного фильтра, м², составит:

F₁ = F/N (84)

Площадь фильтра уточняется в соответствии с размерами типовых ячеек: 5*12; 6*6; 5*6; 1,7*2.

Скорость фильтрования при форсированном режиме Vф, м/ч, составляет

V_ф = V_н * N (85)

N – N₁

где N₁ – количество фильтров, находящихся в ремонте. (обычно 1 шт).

Скорость фильтрования при форсированном режиме не должна превышать допустимого значения.

Дренажная система фильтра состоит из коллектора и боковых ответвлений, расположенных по обеим сторонам коллектора. Диаметр коллектора рассчитывается по промывному расходу, л/с,

q_пром = ω * F₁ (86)

Скорость движения промывной воды должна находится в пределах 0,8 – 1,2 м/с.

Число ответвлений дренажа, при расстоянии между ними 250 – 300 мм, составит

n_отв = 1 * В₁ (87)

2 * 0,3

Расход воды в ответвлениях, л/с, составит:

 

q^I_пром = q_пром / n_отв (88)

 

Скорость движения воды в ответвлениях 1,6 – 2 м/с. На ответвления предусматриваются отверстия d = 10 – 12 мм.

Суммарная площадь отверстий на всех ответвлениях принимается равной 0,25% от площади фильтра.

Отверстия располагаются в два ряда в нижней части ответвлений в шахматном порядке.

Дренажную систему фильтра располагают в поддерживающих слоях.

Общая толщина поддерживающего слоя принимается по табл.22[1].

Слой воды над толщей фильтрующей загрузки должен бать не менее 2 м, конструктивное решение стен фильтра над уровнем воду должно бать не менее 0,5 м.

Полная высота фильтра, м, составит

 

Н_ф = Н_под + Н_з + Н_в + h_к (89)

 

Для сбора и отведения промывной воды принимаются желоба пятиугольного или полукруглого сечения.

Расстояние между желобами должно бать не более 2,2 м.

Расход воды в желобе, л/с, составит

q_ж = q_пром / n_ж (90)

 

Ширина желоба, м, определяется по формуле

 

В = К * ⁵√[q²_ж / (1,57 + а)³] (91)

 

где а – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его высоты, принимается 1-1,5;

К – коэффициент, принимаемый равным для пятиугольных желобов 2,1, а для полукруглых - 2.

Высота кромки желоба над фильтрующей загрузкой, м, составит

h_ж = H * L + 0,3 (92)

где H – высота фильтрующего слоя, м;

L – относительное расширение фильтрующей загрузки табл. 23 [1], %.

Верх желобов принимается горизонтальным, а дно с уклоном в сторону сборного кармана, т.к. в карман поступает вода со всех желобов, т.е. со всего фильтра, то расход воды в кармане равен промывному расходу.

Расстояние от дна желоба до дна сборного канала, необходимое для исключения подпора воды в нем, м, определяется по формуле

Н_к = 1,73 * ³√[q²_к / (g * А²)] + 0,2 (93)

 

где q_к – расход воды в канале, м³/с;

А – ширина канала, м.

Промывка фильтра осуществляется с помощью специальных промывных насосов. Вода для промывки забирается из РЧВ. Для удаления воздуха из дренажной системы предусматривается воздушник в виде трубы d = 100 мм. Опорожнение фильтра осуществляется с помощью трубы d = 150 мм, присоединяемой к трубопроводу промывной воды. Для оборота промывных вод предусматривается резервуар - усреднитель, который рассчитывается на хранение объема воды от двух промывок. Рядом с резервуаром -усреднителем устраивается оборотная насосная станция, которая перекачивает воду в начало очистных сооружений. Осадок, выпавший в резервуарах, периодически откачивается на шламовые площадки.