7334
.pdf1
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева
КОНСТРУКЦИИ ОТСТОЙНИКОВ, ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Водоподготовка»
направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений населенных пунктов
Нижний Новгород
2016
2
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева
КОНСТРУКЦИИ ОТСТОЙНИКОВ, ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Водоподготовка»
направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений населенных пунктов
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
3
УДК 628.16
Васильев А.Л. / Конструкции отстойников, особенности применения, примеры расчетов [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 56 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).
В учебно-методическом пособии излагаются сведения об отстаивании для частичного осветления воды, как одной из ступеней очистки в схемах водоподготовки для хозяй- ственно-питьевых и промышленных нужд. Приводятся основные конструкции отстойных сооружений, расчетные параметры и методика расчета. Рассмотрены вопросы интенсификации работы, приведены примеры расчета сооружений, наиболее часто используемых в практике очистки воды.
Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для выполнения курсового проекта по дисциплине «Водоподготовка» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений населенных пунктов.
© А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева, 2016
© ННГАСУ, 2016
|
4 |
|
Оглавление |
Введение……………………………………………… |
…………………………..5 |
1. Сооружения для выделения из воды взвешенных веществ отстаиванием…6
1.1.Назначение и сущность метода отстаивания…..………………………….6
1.2.Горизонтальные отстойники…………………...…………………………..7
1.2.1. Область применения, устройство и особенности привязки………….....7 |
||
1.2.2. Проектирование горизонтальных отстойников………………………… |
9 |
|
1.2.3. Пример расчета………………………………..………………………… |
|
14 |
1.3. Вертикальные отстойники с водоворотными камерами хлопьеобразова- |
||
ния………………………………………… |
………………… |
………………….22 |
1.3.1. Область применения, конструкция, принцип работы............................... |
22 |
|
1.3.2. Проектирование вертикальных отстойников............................................ |
24 |
|
1.3.3. Пример расчета…………………………………………………………….26 |
|
|
2. Камеры хлопьеобразования…………………………………………………..31 |
|
2.1.Назначение, основы процесса, классификация камер………………….....31
2.2.Встроенные камеры хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка…32
2.2.1.Расчетные параметры, проектирование……………………………….....32
2.2.2.Пример расчета………………………………………………………….....34
2.3. Вихревые камеры хлопьеобразования……………………………………… |
38 |
2.3.1. Устройство, основы проектирования…………………………………......38 |
|
2.3.2. Пример расчета…………………………………………………………….38 |
|
2.4. Перегородчатые камеры хлопьеобразования.................................................. |
42 |
3. Интенсификация работы отстойных сооружений…………………………… |
43 |
3.1. Контактные камеры хлопьеобразования…………………………………… |
43 |
3.1.1. Сущность метода и область применения.................................................... |
43 |
3.1.2.Технологические параметры контактных камер……………………..........44 |
|
3.2. Тонкослойные отстойники……………………………………………… ....... |
48 |
3.2.1. Назначение и область применения................................................................. |
48 |
3.2.2. Конструктивные особенности тонкослойных отстойных сооружений..... |
49 |
3.2.3. Расчет тонкослойных отстойников…………………………………….......51 |
|
Список литературы...…………………………………………………………… |
..55 |
Введение
В условиях современного строительства и реконструкции систем водоснабжения особую актуальность приобретают вопросы их гидравличе-
ского расчета и использования последних достижений науки и практики в этой области. Авторы попытались представить в данном пособии наибо-
лее современные методы расчета и дать сведения о практическом примене-
нии их в проектировании и эксплуатации систем водоподготовки.
Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым в практике способом выделения из природных вод грубодисперсных приме-
сей, которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстой-
ника или всплывают на его поверхность.
Учебно-методическое пособие составлено, в основном, на разработ-
ках и рекомендациях научно-исследовательских и проектных организаций,
приведенных в краткой форме в СП 31.13330.2012 Свод правил. Водо-
снабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84*.
Описаны условия применения различных типов отстойников и камер хлопьеобразования в зависимости от качества исходной и очищенной воды,
назначения системы, производительности станции водоподготовки и дру-
гих факторов.
Изложен современный методический материал и приведены приме-
ры расчетов, достаточно полно охватывающие соответствующий раздел технологии водоснабжения и гидравлики.
Из-за ограниченности объема выполнены схемы и гидравлический расчет лишь некоторых основных видов сооружений. Настоящее учебно-
методическое пособие не исключает необходимости использования норма-
тивной и справочной литературы, а также типовых проектов.
6
1. Сооружения для выделения из воды взвешенных веществ отстаиванием
1.1. Назначение и сущность метода отстаивания
В общем случае отстойники предназначены для выделения из воды основной массы взвеси гравитационным осаждением частиц, имеющих плотность, большую, чем плотность воды. Отстойники станций реагентного осветления и обесцвечивания воды предназначены для выделения из нее основной массы отработанного сорбента - хлопьев гидроокиси алюминия или железа вместе с частицами загрязнений.
Все современные конструкции отстойников, применяемые для освет-
ления воды, являются проточными, т.е. осаждение взвеси в них происхо-
дит при непрерывном движении воды от входа к выходу. В этих условиях для того, чтобы осаждение взвеси было возможно, скорости движения воды в отстойниках должны быть весьма малы. При этом поток почти полно-
стью теряет свою, так называемую, "транспортирующую способность",
обусловленную интенсивным турбулентным перемешиванием. Осаждение взвеси в потоке, движущемся с весьма малой скоростью с известным при-
ближением, подчиняется хорошо изученным законам осаждения в непо-
движном объеме жидкости. На водопроводных очистных сооружениях для осаждения взвеси используют горизонтальные, вертикальные, в от-
дельных случаях - радиальные отстойники.
Для осветления высокомутных вод следует предусматривать двухступенчатое отстаивание с обработкой воды реагентами перед отстой-
никами первой и второй ступеней. В качестве отстойников первой ступени рекомендуется применять радиальные отстойники со скребками на враща-
ющихся фермах или горизонтальные отстойники с цепными скребковыми механизмами. Камеры хлопьеобразования в горизонтальных отстойниках при осветлении высокомутных вод, как правило, принимают механического типа.
7
1.2. Горизонтальные отстойники 1.2.1. Область применения, устройство и особенности привязки
При реагентном методе обработки воды схему с горизонтальными отстойниками и фильтрами следует предусматривать для станций про-
изводительностью более 30 000 м3/сут. при мутности исходной воды до
I 500 мг/л и цветности до 120 градусов. Кроме этого возможно использова-
ние отстойников данного типа и осветлителей со взвешенным осадком для частичного осветления воды.
Горизонтальный отстойник (рис. 1) представляет собой железобетон-
ный прямоугольный в плане резервуар с плоским перекрытием и наклонным дном, что облегчает его очистку. Он может быть одноили двухэтажным.
Отстойник оборудуется водораспределительным и водосборным устройствами, трубопроводами для подвода осветляемой воды (при необ-
ходимости) и отвода осветленной воды, а также системой удаления осадка.
Для горизонтальных отстойников в климатических районах с про-
должительными периодами устойчивых минусовых температур преду-
сматривают утепление наружных стен в виде обваловки грунтом. В качестве утеплителей для перекрытий могут применяться искусственные материалы или грунт толщиной слоя не менее 0,5 м. В перекрытии отстойников предусматривают люки для спуска в отстойники, отверстия для отбора проб на расстоянии не более 10 м друг от друга и вентиляционные трубы.
Расчет горизонтальных отстойников следует производить в соответ-
ствии с п.п. 9.53-9.61 [I], взяв за основу типовой проект станции (далее ТП),
близкой по производительности, с аналогичными сооружениями.
При необходимости изменения производительности сооружений первой ступени при привязке ТП. Это может быть осуществлено следующими спо-
собами:
•за счет изменения длины отстойников и камер хлопьеобразования;
•путем увеличения или сокращения количества технологических яче-
ек.
8
Рис. 1. Горизонтальный отстойник:
1 – камера хлопьеобразования; 2 – водослив; 3 – полупогружная перегородка; 4 – водосборные желоба; 5 – шибер; 6 – сборный канал; 7 – проем; 8 – отвод осветленной воды; 9 – опорожнение отстойника; 10 – система удаления осадка.
9
Первый способ наиболее предпочтителен при применении данного ТП для поверхностных источников с относительно малым содержанием взве-
шенных веществ, а второй – в тех случаях, когда одновременно с увеличе-
нием (или уменьшением) производительности сооружений первой ступени требуется корректировка количества скорых фильтров. Изменение при при-
вязке количества технологических ячеек сооружений I и II ступеней очистки может быть использовано при сохранении производительности станции в случаях, когда требуется увеличение или уменьшение расчетных скоростей отстаивания и фильтрования.
Определяющим параметром в практике расчета сооружений являет-
ся качество исходной воды. Поэтому количество и размеры отдельных со-
оружений и элементов сборно-распределительных систем могут отличаться от приведенных в действующих ТП при близкой или равной производитель-
ности.
При проектировании сооружений отстаивания рекомендуемая очеред-
ность расчета: отстойники – камеры хлопьеобразования.
1.2.2. Проектирование горизонтальных отстойников
Горизонтальные отстойники надлежит предусматривать с рас-
средоточенным по площади сбором воды.
Площадь отстойников в плане определяется по формуле:
F = qч ×α , м2 , 3,6 ×U0
где qч – производительность станции, м3/ч;
α – коэффициент объемного использования отстойников, прини-
маемый равным 1,3;
U0 – скорость выпадения взвеси, мм/с, принимаемая по табл. 11 [I].
При этом площадь отстойников следует определять для двух перио-
10
дов:
•минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды;
•наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответству-
ющем этому периоду.
Расчетная площадь должна соответствовать наибольшему значению.
При применении встроенных камер хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка расчетную скорость осаждения взвеси в отстойнике при обработке мутных вод надлежит принимать на 20% больше, чем указано
втаблице 11 [I], а при обработке вод средней мутности на 15% больше.
Вслучае применения флокулянтов при коагулировании воды скоро-
сти выпадения взвеси следует увеличивать еще на 15-20%. При выборе (по таблице) скорости осаждения взвеси следует учитывать назначение станции,
так как нижние пределы скоростей указаны для хозяйственно-питьевых во-
допроводов.
П.И. Пискуновым [2] и другими показано, что режим движения воды в горизонтальных отстойниках турбулентный, вследствие чего выпадение ча-
стиц взвеси в воде тормозится наличием вертикальных составляющих скоростей потока. Вместе с тем, действительная продолжительность пре-
бывания воды в отстойнике всегда меньше теоретической из– за неизбежно-
го неравномерного распределения скоростей потока по сечению отстойника и наличия застойных зон. Поэтому действительная скорость горизонтального движения воды в отстойнике выше расчетной, с соответствующим ухуд-
шением эффекта осветления воды. Вследствие этого площадь отстойника несколько увеличивается введением в вышеприведенную формулу коэф-
фициента α.
Длина отстойников определяется по формуле:
L = H ср ×Vср , м,
U 0
где Нср - средняя высота зоны осаждения, принимаемая равной