8345

21

предусматриваем трубопровод D=200 мм, выводимый к сточной системе.

Время полного опорожнения резервуара при переменном напоре в 2 раза больше времени истечения того же объема воды при постоянном напоре,

равном начальному [4]:

где W1 – рабочий объем отстойника, м3;

qоп – расход, сбрасываемой при постоянном напоре воды м3/с .

qоп 2q H p

где – коэффициент расхода;

– площадь поперечного сечения трубы, м2;

Hр – рабочая глубина отстойника, м.

Для ориентировочных расчетов при истечении жидкости из резерву-

ара в трубу коэффициент расхода принят 0,6 [3].

При средней глубине отстойника Hр= 4,5 м:

Отстойники с встроенными камерами хлопьеобразования выполняют-

ся в сборно-монолитном железобетоне. Для утепления одна сторона от-

стойников и камер хлопьеобразования обваловывается грунтом, с другой запроектирована проходная галерея с обводным трубопроводом и обваловка не предусмотрена. Перекрытие отстойников утепляется керамзитобетоном

свыполнением гидроизоляции. Для проведения ремонтно-

профилактических работ спуск в отстойники предусмотрен по лестницам-

стремянкам из павильона камер хлопьеобразования и фильтрозала, охваты-

22

вающего концевую часть отстойников. При данном проектном решении устройство специальных вентиляционных труб и люков-лазов не требует-

ся. В перекрытии через 10 м предусмотрены пробоотборные колонки

D=100 мм со съемными крышками.

1.3. Вертикальные отстойники с водоворотными камерами хлопь-

еобразования

1.3.1. Область применения, конструкция, принцип работы

Вертикальные отстойники рекомендуется применять в качестве пер-

вой ступени на станциях реагентной очистки воды производительностью до 5 тыс. м3/сут, при мутности исходной воды до 1500 мг/л и цветности до

120 .

Сооружение выполняется в виде круглого или квадратного в плане резервуара с коническим или пирамидальным днищем для накопления и уплотнения осадка (рис.3). В центре предусматривается встроенная камера хлопьеобразования водоворотного типа, представляющая собой металли-

ческий или железобетонный цилиндр, в верхнюю часть которого поступает вода по трубопроводу, снабженному на конце соплами-насадками. Сопла направлены по касательной и закреплены в виде неподвижного сегнерова колеса, благодаря чему создается вращательное движение воды, способ-

ствующее эффективному ее перемешиванию при движении сверху вниз.

Для гашения вращательного движения воды при ее переходе в отстой-

ник, которое могло бы ухудшить его работу, внизу камеры устраивают га-

ситель в виде крестообразной решетки.

Как показывает опыт эксплуатации вертикальных отстойников, при малых скоростях восходящего потока основное количество коагулирован-

ной взвеси осаждается в отстойнике. Это объясняется тем, что в медленно восходящем потоке воды коагулированная взвесь, постепенно агломери-

руясь, достигает таких размеров, что скорость се осаждения становится больше скорости восходящего потока.

23

Рис. 3. Вертикальный отстойник с водоворотной камерой хлопьеобразования:

1 – подача воды; 2 – распределительные сопла; 3 – камера хлопьеобразования; 4 – решетка гаситель; 5 – вертикальный отстойник; 6 – сборный карман; 7 – отвод осветленной воды; 8 – удаление осадка; 9 – сборный кольцевой желоб.

24

Сбор осветленной воды предусматривается периферийными и (при большой площади отстойника) радиальными желобами с затопленными отверстиями или треугольными водосливами.

Выпуск накопившегося и уплотненного осадка может производиться во время работы отстойника.

1.3.2. Проектирование вертикальных отстойников

Расчет, вертикальных отстойников следует производить в соответ-

ствии с п.п. 9.47-9.50 [1] и, как правило, проектирование встроенных камер хлопьеобразования водоворотного типа ведут в рамках этого расчета.

В соответствии с предполагаемыми размерами здания и компоновкой сооружений определяют ориентировочное число отстойников, при количе-

стве их менее шести предусматривается один резервный.

Площадь зоны осаждения Fос, м2 вертикального отстойника (без установки в нем тонкослойных блоков) определяют для двух периодов:

минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды:

наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответству-

ющем этому периоду.

Расчетная площадь зоны осаждения должна соответствовать

наибольшему значению:

где qч –- расчетный расход станции для периодов максимального и минимального суточного водопотребления, м3/ч;

Vp – расчетная скорость восходящего потока, мм/с, принимаемая

(при отсутствии данных технологических изысканий) не более указанных в табл.12 [1];

Np – количество рабочих отстойников;

об – коэффициент, учитывающий объемное использование от-

25

стойника, величина которого принимается 1,3-1,5 (нижний предел - при отношении диаметра к высоте отстойника - 1, верхний - при 1, 5).

Площадь зеркала воды в отстойнике складывается из площадей зоны осаждения и встроенной камеры хлопьеобразования.

При времени пребывания воды в камере хлопьеобразования t=15-20 мин и ее высоте Hк=3,5-4 м площадь камеры определяется по формуле:

Камеры принимаются круглой в плане формы при диаметре в чисто-

те:

Для гашения вращательного движения воды при ее переходе в от-

стойник внизу камеры устраивают решетку в виде крестообразной пере-

городки с ячейками размером 0,5x0,5 м, высотой 0,8 м.

Общая площадь одного отстойника:

Fо Fво Fк , м2 .

По условиям компоновки выбирается форма сооружений и раз-

меры в плане.

Диаметр трубопровода, подводящего обрабатываемую воду к ка-

мере хлопьеобразования, принимается по скорости 0,7-1 м/с, скорость выхода воды из распределительных сопел-насадок, направленных по ка-

сательной, 2-3 м/с. Сопла располагаются на расстоянии 0,2 диаметра ка-

меры от стенки на глубине 0,5 м от поверхности воды.

Потеря напора в сопле определяется по формуле:

где – коэффициент сопротивления, принимаемый равным 1,18;

26

V – скорость выхода воды из сопла, м/с.

Зона накопления и уплотнения осадка вертикального отстойника предусматривается с наклонными стенками. Угол между ними 70-80°.

При найденном диаметре отстойника (или стороне) и принятом угле конусности днища емкость осадочной части является фиксирован-

ной. Поэтому ее лишь проверяют по продолжительности работы отстой-

ника Тр ,ч , между сбросами осадка, которая должна быть не менее 6 ч.

Проверку производят по формуле:

где Wос.ч – объем зоны накопления и уплотнения осадка, м3;

– средняя концентрация уплотненного осадка, г/м3;

Св - концентрация взвешенных веществ в воде, г/м3;

Мосв – мутность воды, выходящей из отстойника, принимаемая от 8 до 15 г/м3.

Сбор осветленной воды предусматривается желобами при скорости движения в них воды 0,5-0,6 м/с.

1.3.3. Пример расчета

Рассчитать вертикальные отстойники и камеры хлопьеобразования для станции водоподготовки с расчетной производительностью

Qсутполн =2400 м3/сут. Концентрация взвешенных веществ в воде, поступаю-

щей в отстойник составляет Св=160 мг/л, цветность - 40 . При обработке воды в дополнение к коагулянту предусмотрено использование флокулян-

та. Станция работает равномерно в течение суток.

Определим часовую производительность станции:

27

В технологической схеме очистки воды предусматриваем вертикаль-

ные отстойники с встроенными камерами хлопьеобразования водоворотно-

го типа.

Расчетную скорость восходящего потока воды в зоне осаждения для вод средней мутности принимаем Vp=0,45 мм/с. Поскольку применение флокулянта позволяет увеличить скорость на 15-20%, а встроенная камера хлопьеобразования еще на 15%, то, В итоге, расчетная скорость составит примерно 0,59 мм/с.

По условиям компоновки предусматриваем 3 рабочих отстойника и,

согласно п.9.47 [1], один резервный.

Площадь зоны осаждения отстойника определим по формуле:

где об – коэффициент объемного использование отстойника.

При времени пребывания воды в камере хлопьеобразования t=20 мин

при ее высоте Hк=3,5 м, площадь камеры составит:

Центрально расположенная камера хлопьеобразования имеет диаметр в чистоте:

Расход воды, приходящийся на один рабочий отстойник:

При данном расходе стальной трубопровод, подводящий обрабатыва-

емую воду к камере хлопьеобразования, принят диаметром 100 мм при ско-

рости 0,91 м/с. Распределение воды в камере предусмотрено двумя соплами-

насадками, направленными по касательной к стенке. При расходе qc=4,65 л/с

28

в качестве сопла принят стальной концентрический переход 100x50 мм.

Скорость выхода воды из сопла диаметром 50 мм составит:

Сопла располагаются на расстоянии 0,4 м от стенки на глубине 0,5 м

от поверхности воды. Потери напора в них при коэффициенте сопротивле-

ния =1,18:

Для гашения вращательного движения воды при ее переходе в от-

стойник внизу камеры предусмотрена решетка в виде крестообразной пе-

регородки с ячейками размером 0,5х0,5 м высотой 0,8 м.

Общая площадь отстойника включает в себя площади зоны осажде-

ния и камеры хлопьеобразования:

Отношение Dо : Но=5,8 : 3,9=1,49, т.е. выбор коэффициента объем-

ного использования отстойников об соответствует требованиям п. 9.47 [1].

Зону накопления и уплотнения осадка вертикального от-

стойника предусматриваем с наклонными стенками, угол между ними

=80°. В центре осадочной части устроен приямок диаметром dп=1 м.

29

Высота конической части отстойника полная высота отстойника:

При высоте строительного, борта hстр=0,35 м полная высота от-

стойника составит:

H Ho hк hстр 3,9 2,85 0,35 7,1 м

Объем осадочной конической части:

где Wос.ч – объем зоны накопления и уплотнения осадка, м3;

– средняя концентрация твердой фазы осадка, г/м3;

Св – концентрация взвешенных веществ в воде, г/м3;

Мосв – мутность воды, выходящей из отстойника, принимаем

Мосв=10 г/м3.

Согласно табл. 13 [1] при мутности исходной воды Св=160 г/м3 и

интервалах между сбросами осадка более 24 часов составит 40 000 г/м3. В

соответствии с примечанием к табл.13 [1] для вод средней мутности концентрацию уплотненного осадка увеличиваем на 15%, т.к. в технологии водоподготовки предусматриваем использование флокулянта совместно с коагулянтом. Тогда расчетная концентрация составит 46 000 г/ м3.

Количество воды, сбрасываемой из отстойника вместе с осадком,

определяем с учетом коэффициента разбавления Кр=1,5 при продолжи-

тельности сброса осадка tс=20 минут:

Сброс осадка производится без выключения отстойника по трубопро-

воду диаметром d=200 мм при скорости движения воды с осадком в конце трубы:

Опорожнение отстойника предусмотрено этим же трубопроводом.

Сбор осветленной воды в вертикальном отстойнике производится пе-

риферийным кольцевым желобом с затопленными отверстиями. Вода, по-

ступающая в желоб, при движении в сторону сборного кармана, разделяется на два потока с расходом:

При скорости движения осветленной воды в конце желоба 0,5 м/с

площадь живого сечения потока составит:

ж qж 0,00465 0,0093 м2 Vж 0,5

При ширине желоба bж= 0,1 м высота слоя воды:

hж 0,0093 0,09 м bж 0,1

Периметр периферийного желоба по внутренней образующей диа-

метром D=Dо – 2 bж=5,8 - 2 0,1=5,6 м составит:

P D 3,14 5,6 17,6 м.