книги / Расчёт и проектирование систем обеспечения безопасности.-1

В составе очистных сооружений следует предусматривать:

–устройства для усреднения состава сточных вод;

–устройства для равномерного распределения сточных вод между отдельными элементами сооружений;

–устройства для опорожнения и промывки основных аппаратов;

–устройства для измерения расходов;

–аппаратуру и лабораторное оборудование для определения качества очистки сточных вод на каждой стадии процесса.

Проекты очистных сооружений должны предусматривать:

–использование новейших высокопроизводительных технологий;

–прогрессивные технологии, представленные в перечне «наилучших доступных технологий»;

–экономное расходование сырья и материалов;

–исполнение сооружений в блочно-модульном варианте;

–экономное расходование земельных ресурсов;

–технические решения, направленные на создание замкнутых систем водоснабжения;

–создание малоотходных технологий очистки сточных вод;

–применение автоматической системы управления.

Создаваемая проектная документация должна быть выполнена

всоответствии со следующими документами:

–законами РФ;

–исходными данными на проектирование;

–нормами проектирования (СНиП, инструкции, каталоги индустриальных строительных изделий, стандартами на строительные материалы и т.п.).

Вопросы для самоконтроля

1.Что понимают под понятием «сточные воды»?

2.Рассмотрите классификацию сточных вод по источнику происхождения.

3.Назовите основные интегральные показатели качества воды. Что характеризует соотношение БПК/ХПК?

4.Что понимают под общесплавной системой водоотведения городских сточных вод?

5.Каковы условия сброса очищенных сточных вод в водоем, используемый для питьевых и хозяйственно-бытовых целей?

6.Каковы условия сброса очищенных сточных вод в водоем в черте населенного пункта?

201

7.При каком соотношении БПК/ХПК целесообразно использование биохимических методов очистки сточных вод?

8.Какие физико-химические методы используются в практике очистки сточных вод для удаления взвешенных, коллоидных и окрашенных веществ?

9.Какие физико-химические методы используются в практике очисткисточных вод для извлечения растворенныхорганических соединений?

10.Какие физико-химические методы используются в практике очистки сточных вод для извлечения ионных примесей?

11.Сформулируйте принципы выбора методов и технологий для очистки сточных вод.

12.Какие основные элементы должны входить в состав очистных сооружений?

13.Сформулируйте основные требования к проекту очистных сооружений.

14.Какие устройства следует предусматривать в составе очистных сооружений?

15.В соответствии с какими документами должна разрабатываться проектная документация?

ГЛАВА 11. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

11.1. РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Для очистки сточных вод от грубодисперсных примесей применяют механические методы очистки, к которым относятся процеживание, отстаивание и фильтрование. Выбор метода очистки зависит от размера, физико-химических свойств частиц, в частности, плотности частиц, концентрации взвешенных веществ, расхода сточных вод и необходимой степени очистки воды.

Для предварительной очистки сточных вод от грубодисперсных примесей используется метод процеживания, основанный на пропускании воды через решетки или сита. На очистных станциях используют решетки различного типа: неподвижные, подвижные ирешетки-дробилки.

202

11.1.1. Решетки и сита для процеживания сточных вод

Наибольшее распространение для предварительной очистки воды получили неподвижные решетки, представляющие собой набор металлических стержней с прозором не более 16 мм, установленных под уг-

лом 60–75° ( см. рис.11.1).

Расчет решеток проводится в соответствии с требованиями Строительных норм и правил: СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения, 1986.

Скорость сточной воды между стержнями принимается равной

0,8–1 м/с.

Общая ширина решетки В (м) определяется по формуле

где gmax – максимальный секундный расход, м3/с; Н – глубина канала, м; V – скорость сточной воды, м/с; K – коэффициент, учитывающий стеснение воды между граблями; K = 1,05 при механизированной очистке, K = 1,1…1,2 при ручной очистке.

Рабочая глубина решетки принимается равной 1,5 м.

Общая глубина канала Н рассчитывается как сумма глубины канала, высоты бортов, принимаемой равной 0,3 м, и потерь напора.

Потери напора в решетке h определяется по формуле

где Р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки; Р = 3; ξ – коэффициент сопротивления решетки, зависящий от угла наклона и толщины стержня; g – ускорение свободного падения, м/с2.

Для удаления более мелких взвешенных веществ применяются сита двух типов: барабанные и дисковые.

Принцип работы барабанного фильтра: сточная вода подается внутрь барабана, фильтруется через сетчатые стенки и поступает в резервуар, в котором расположен барабан фильтра, а затем через водослив изливается в отводящий канал фильтрата. Примеси задерживаются на

203

Песколовки следует предусматривать при расходе сточных вод более 100 м3/сут.

Работа песколовок основана на действии гравитационных сил. Рассчитываются песколовки таким образом, чтобы в них выпадали песок и другие тяжелые минеральные частицы, но не выпадал осадок органического происхождения.

По характеру движения воды песколовки подразделяются на горизонтальные – с круговым или прямолинейным движением воды, вертикальные – с движением воды снизу вверх и песколовки с винтовым (по- ступательно-вращательным) движением воды. Последние в зависимости от способа создания винтового движения подразделяются на тангенциальные и аэрируемые. Осевший на дно песколовки с прямолинейным движением воды песок сдвигается к приямку, расположенному в начале сооружения, скребками, при этом происходит частичная отмывка песка. Из приямка песок удаляют гидроэлеватором или песковыми насосами.

Обычно в песколовках задерживается песок с гидравлической крупностью, равной 18–24 мм/с (песок крупностью 0,2–0,25 мм), составляющий около 65 % всего количества песка, содержащегося в сточных водах. Чем больше скорость течения воды, тем сильнее турбулентность потока и больше вертикальная составляющая (пульсационной) скорости движения воды, и тем более крупные частицы будут выноситься вместе с водой; чем медленнее течение, тем более мелкие и легкие частицы будут выпадать в осадок.

Скорость движения воды в песколовках не должна превышать 0,3 м/с (при максимальном притоке) и 0,15 м/с (при минимальном притоке). При этих скоростях продолжительность пребывания сточной воды в горизонтальных песколовках принимается равной 30–60 с (при максимальном притоке сточных вод). В связи с тем, что расход сточных вод в течение суток колеблется, для соблюдения этих скоростей течения необходимо устраивать песколовку из нескольких отделений (не менее двух) с таким расчетом, чтобы в часы минимального расхода часть отделений выключалась из работы.

Горизонтальные песколовки. Горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды представляют собой удлиненные прямоугольные в плане резервуары (рис. 11.2). Горизонтальные песколовки рассчитывают, исходя из необходимой степени задержания песка определенной крупности. Минимальный размер задерживаемых частиц песка определяется в зависимости от типа очистных сооружений, устраиваемых за песколовкой.

205

Расчет песколовки производится на задержание песка с гидравлической крупностью 18–24 мм/с (песок крупностью 0,2–0,25 мм). Диаметр песколовки принимается не более 6 м. Удаление задержанного песка производится с помощью шнека.

При скоростях течения в главном лотке 0,6–0,8 м/с задерживается около 90 % песка (главным образом крупностью более 0,4 мм). Влажность задерживаемого песка при колебаниях нагрузки от 70 до 140 м3/(м2-ч) составляет 19–20 %, зольность– 94 %, количество песка– от 14,5 до 40 % крупностьюменее 0,2 мм.

Аэрируемые песколовки выполняются в виде удлиненных горизонтальных резервуаров. Вращательное движение в них создается путем аэрации сточной воды.

Вдоль одной из стенок на расстоянии 45–60 см от дна по всей длине песколовки устанавливают аэраторы, а под ними устраивают лоток для сбора песка. В поперечном сечении днищу придают уклон к песковому лотку для сползания в него песка.

Расчет аэрируемых песколовок производится из условия обеспечения вращательной скорости по периметру поперечного сечения песколовки 0,25–0,3 м/с, поступательной скорости 0,08…0,12 м/с и продолжительности пребывания воды в песколовке 2–3 мин, которая рассчитывается на задержание песка с гидравлической крупностью 18 мм/с (песок крупностью 0,2 мм). Сточная вода под действием аэрации движется по спирали, и частицы песка выпадают в придонной области в сторону аэраторов.

Для поддержания величины необходимой вращательной скорости подается воздух в объеме 3–5 м3 на I м2 площади поверхности песколовки в 1 ч. Уменьшение поступательных скоростей течения при одном и том же времени пребывания жидкости в сооружении позволяет уменьшить длину песколовок и упрощает выгрузку осадка.

Постоянные скорости движения в аэрируемых песколовках обеспечивают непрерывное поддержание во взвешенном состоянии органических загрязнений и исключают выпадение последних в осадок. Кроме того, при аэрации и трении песчинок друг о друга песок отмывается от обволакивающих его органических загрязнений. Все это способствует получению в песколовках практически свободного от органических примесей осадка.

207

Расчет песколовки производится в соответствии со СНиП 2.04.03-85 «Канализация, наружныесетиисооружения» (табл. 11.1).

Тип песколовки (горизонтальная, тангенциальная, аэрируемая) необходимо выбирать с учетом производительности очистных сооружений, схемы очистки сточных вод и обработки их осадков, характеристики взвешенных веществ, компоновочных решений и т.п.

При расчете горизонтальных и аэрируемых песколовок следует определять их длину L, м, по формуле

W = 0,05vS – вертикальная турбулентная составляющая продольной скорости; H – расчетная глубина проточной части песколовки, м, принимаемая для аэрируемых песколовок равной половине общей глубины; v – скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по СНиП 2.04.03-85; u0 – гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка.

Площадь одного отделения песколовки определяется по формуле

где qmax – максимальный расход сточных вод, м3/с; v – продольная ско-

208

Таблица 11.2 Расчетные параметры для песколовок различного типа

При проектировании песколовок следует принимать общие расчетные параметры для песколовок различных типов по табл. 11.2:

а) для горизонтальных песколовок – продолжительность протекания сточных вод при максимальном притоке не менее 30 с;

б) для аэрируемых песколовок:

–установку аэраторов из дырчатых труб – на глубину 0,7 H, вдоль одной из продольных стен над лотком для сбора песка;

–интенсивность аэрации – 3–5 м3/(м2.ч);

–поперечный уклон дна к песковому лотку – 0,2–0,4;

–впуск воды– совпадающий с направлением вращения воды в песколовке, выпуск – затопленный;

–отношение ширины к глубине отделения – B:H = 1:1,5;

в) для тангенциальных песколовок:

–нагрузку – 110 м3 / {м2 м) при максимальном притоке;

–впуск воды – по касательной на всей расчетной глубине;

–глубину – равную половине диаметра;

–диаметр – не более 6 м.

Расход производственной воды qh, л/с, при гидромеханическом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопровода со спрысками, укладываемого в песковый лоток) необходимо определять по формуле

где vh – восходящая скорость смывной воды в лотке, принимаемая равной 0,0065 м/с; 1sc – длина пескового лотка, равная длине песколовки за вычетом длины пескового приямка, м; bsc – ширина пескового лотка, равная 0,5 м.

209

Объем пескового приемка следует принимать не более двухсуточного объема выпадающего песка, угол наклона стенок приямка к горизонту – не менее 60°.

Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, необходимо предусматривать площадки с ограждающими валиками высотой 1–2 м. Нагрузку на площадку надлежит предусматривать не более 3 м3/м2

вгод при условии периодического вывоза подсушенного песка в течение года. Допускается применять накопители со слоем напуска песка до 3 м в год.

Удаляемую с песковых площадок воду необходимо направлять

вначало очистных сооружений. Для отмывки и обезвоживания песка допускается предусматривать устройство бункеров, приспособленных для последующей погрузки песка в мобильный транспорт. Вместимость бункеров должна рассчитываться на 1,5–5- суточное хранение песка. Для повышения эффективности отмывки песка следует применять бункера

всочетании с напорными гидроциклонами диаметром 300 мм и напором пульпы перед гидроциклоном 0,2 МПа (2 кгс/см2). Дренажная вода из песковых бункеров должна возвращаться в канал перед песколовками.

В зависимости от климатических условий бункер следует размещать в отапливаемом здании или предусматривать его обогрев.

11.1.3. Отстойники

Для очистки сточных вод от крупновзвешенных веществ применяются отстойники различного типа: горизонтальные, вертикальные, радиальные и тонкослойные.

Отстойники представляют собой резервуары или бассейны для выделения из жидкости взвешенных примесей путем осаждения их под действием гравитационных сил при пониженной скорости потока. В зависимости от направления потока воды отстойники подразделяются на вертикальные, горизонтальные и радиальные. Типы отстойников представлены на рис. 11.3–11.4.

Горизонтальные отстойники применяют на станциях любой производительности как при реагентной, так и безреагентной обработке воды. Применение горизонтальных отстойников экономически оправданно при производительности более 30 000 м3/сут. Удаление осадка из горизонтальных отстойников, как правило, осуществляется с помощью перфорированных коробов или труб, укладываемых по дну отстойников.

210