10111

10

веществ, а второй – в тех случаях, когда одновременно с увеличением (или уменьшением) производительности сооружений первой ступени требуется корректировка количества скорых фильтров. Изменение при привязке 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 является качество исходной воды. Поэтому количество и размеры отдельных сооружений и элементов сборно-распределительных систем могут отличаться от приведенных в действующих ТП при близкой или равной производительности.

При проектировании сооружений отстаивания рекомендуемая очередность расчета: отстойники – камеры хлопьеобразования.

1.2.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ОТСТОЙНИКОВ Горизонтальные отстойники надлежит предусматривать с ра ссре-

доточенным 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, принимаемый равным 1,3;

U0 – скорость выпадения взвеси, мм/с, принимаемая по табл. 11 [I]. При этом площадь отстойников следует определять для двух периодов:

•минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды;

•наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответствующем этому периоду.

Расчетная площадь должна соответствовать наибольшему значению.

11

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 в таблице 11 [I], а при обработке вод средней мутности на 15% больше.

В случае применения флокулянтов при коагулировании воды скорости 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 водопроводов.

П.И. Пискуновым [2] и другими показано, что режим движения воды в горизонтальных отстойниках турбулентный, вследствие чего выпадение частиц взвеси в воде тормозится наличием вертикальных составляющих скоростей потока. Вместе с тем, действительная продолжительность пребывания воды в отстойнике всегда меньше теоретической из–за неизбежного неравномерного распределения скоростей потока по сечению отстойника и наличия застойных зон. Поэтому действительная скорость горизонтального движения воды в отстойнике выше расчетной, с соответствующим ухудшением эффекта осветления воды. Вследствие этого площадь отстойника несколько увеличивается введением в вышеприведенную формулу коэффициента α.

Длина отстойников определяется по формуле:

L = Hср Vср , м,

U0

где Нср - средняя высота зоны осаждения, принимаемая равной 3,0-3,5 м в зависимости от высотной схемы станции;

Vср - расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника, принимаемая равной 6-8, 7-10 и 9 -12 мм/с соответственно для вод маломутных, средней мутности и мутных.

Вследствие унификации размеров железобетонных стеновых панелей и сокращения количества монолитных участков, длина отстойников, как правило,

12

принимается кратной 3 м. Для гидравлических расчетов толщина стеновых панелей емкостных сооружений (горизонтальных отстойников с камерами хлопьеобразования, резервуаров чистой воды и др.) принимается 200 мм.

Количество рабочих отстойников определяют по формуле:

N р = LFB , шт.,

где B - ширина отстойника, м.

В действующих ТП для станций водоочистки ширина отстойника принимается 6 м, для станций большой производительности ширина отстойника принимается 12 м. Такие отстойники разделены продольными перегородками на самостоятельно действующие секции шириной 6 м.

При количестве отстойников (или секций) менее шести следует предусматривать один резервный.

Осадок можно удалять прекращением работы отстойника, сброса воды и смыва накопившегося ила, а также механическим (при помощи скребков) и гидравлическим (через систему сборных дырчатых труб, полутруб или коробов, уложенных по дну отстойника) способами.

Ориентировочное время работы отстойника между сбросами осадка определяется временем накопления осадка до высоты слоя в 1,0-1,5 м.

Период работы отстойника между сбросами осадка определяют по зависимости:

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

δ - средняя концентрация уплотненного осадка, принимаемая по

табл.12 [1];

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

Мосв - мутность воды, выходящей из отстойника, принимаемая от 8

13

до 15 г/ м3.

При гидравлическом удалении или на порном смыве осадка продолжительность работы отстойника между чистками должна быть не м енее 12 часов.

Высоту отстойников надлежит определять как сумму высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с учетом превышения строител ьной высоты над расчетным уровнем воды не менее 0 ,3 м. При этом максимальная глубина определяется высотой стеновых панелей, выпускаемых промышленностью.

Для гидравлического удаления осадка следует предусматривать сборную систему из перфорированных труб, обеспечивающую удаление его в течение 20-30 мин. Дно отстойника между трубами сборной системы осадка надлежит принимать плоским или призматическим с углом наклона граней 45°. Расстояние между осями труб предусматривают не более З м при призматическом днище и 2 м при плоском. Торцевые стены отстойников в нижней своей части выполняются в виде откосов, поэтому при расчете системы сбора и удаления осадка необходимо учитывать уменьшение расчетной длины трубопроводов по сравнению с длиной отстойников.

Скорость движения осадка в конце труб надлежит принимать не мене е 1 м/с, в отверстиях - 1,5-2 м/с; диаметр отверстий - не менее 25 мм, расстояние между отверстиями 300-500 мм. Отверстия располагают в шахматном порядке вниз под углом 45° к оси трубы. Отношение су ммарной площади отверстий к площади сечения трубы принимается равным 0,5-0,7. В начале трубы следует предусмотреть отверстие диаметром не менее 15 мм для выпуска воздуха. Количество воды, сбрасываемой из отстойника вместе с осадком, определяют с учетом коэффициента разбавления, принимаемого:

•1,5 - при гидравлическом удалении осадка;

•1,2 - при механическом удалении осадка;

•2-3 - при напорном смыве осадка.

14

При гидравлическом удалении осадка продольный уклон дна отстойники принимается не менее 0,005.

Сбор осветленной воды следует предусматривать системой горизонтально расположенных дырчатых труб или желобов с затопленными отверстиями или треугольными водосливами, расположенными на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцевой стенки, или на всю длину отстойника при оснащении его тонкослойными блоками.

Рекомендуемая скорость движения осветленной воды в конце желобов и труб – 0,6-0,8 м/с, в отверстиях - 1 м/с.

Верх желоба с затопленными отверстиями должен быть на 10 см выше максимального уровня воды в отстойнике, заглубление трубы под уровень воды необходимо определять гидравлическим расчетом.

Отверстия в желобе следует располагать на 5 -8 см выше дна желоба,

Расстояние между осями желобов или труб должно быть не более З м.

Излив воды из желобов и труб в сборный карман должен быть свободным (не затопленным).

Рекомендуемые скорости движения воды в элементах сборного канала -

0,2-0,4 м/с.

Время полного опорожнения отстойника должно составлять не более

6часов.

1.2.3.ПРИМЕР РАСЧЕТА

Рассчитать горизонтальные отстойники при полной суточной производительности станции хозяйственно-питьевого назначения Qсутполн=48 000 м3/сут.

При обработке воды в дополнение к коагулянту предус мотрено использование флокулянта. Концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в отстойник составляет, Св=230 мг/л, цветность - 70°. Камеры хлопьеобразования, встроенные в горизонтальные отстойники, приняты со слоем

15

взвешенного осадка. Объект проектируется для средней полосы России. Строительство предусмотрено в одну очередь.

Определим часовую производительность станции:

Qполн 48000

qч = сут24 = 24 = 2000 м3/ч .

Согласно п. 9.53 [1] проектируем горизонтальные отстойники с рассредоточенным по площади сбором воды.

По табл. 11 [I] принимаем скорость выпадения взвеси U0=0,45 мм/с для вод средней мутности обработанных коагулянтом. Поскольку применение флокулянта позволяет увеличить ее на 15 -20%, а камера хлопьеобразова-

где α - коэффициент объемного использования отстойника. Длину отстойников определим по формуле:

где Нср - средняя высота зоны осаждения в м;

Vср - расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника в мм/с.

Принимаем длину отстойников по 45 м.

Ширину отстойника, соответствующую размеру плит покрытия, принимаем в осях 6 м, в чистоте В=5,8 м. Тогда количество рабочих отстойников составит:

N р = LFB = 4512455,8 = 4,8

Принимаем 5 отстойников и, согласно п.9.54 [1], предусматриваем один

16

резервный. При этом расчетная часть выполняется на рабочие отстойники. Принимаем высоту зоны накопления и уплотнения осадка hос = 1,3 м. Рабочая глубина отстойника:

H p = Hср + hос =3,2 +1,3 = 4,5 м.

При высоте строительного борта hстр =0,4 м полная высота отстойника составит:

H = H р +hстр = 4,5 +0,4 = 4,9 м.

Площадь одного отстойника в плане:

F1 = B L =5,8 45 = 261 м2

При средней высоте зоны накопления и уплотнения осадка hос = 1,3 м объем осадочной части отстойника составит:

Wос.ч = 0,7 F1 hос = 0,7 261 1,3 = 238 м3,

где 0,7 - коэффициент, учитывающий снижение объема зоны накопления и уплотнения осадка вследствие призматичности днища.

Период работы отстойника между сбросами осадка определяется по формуле:

=10 г/м3.

Согласно табл. 12 [I] при мутности исходной воды Св = 230 г/м3 и ин-

тервалах между сбросами осадка более 24 часов δ составит 40 000 г/м3. В соответствии с примечанием к табл. 12 [1] для вод средней мутности концентрацию уплотненного осадка увеличиваем на 15%, т.к. в технологии пред усматриваем использование флокулянта совместно с коагулянтом. Тогда расчетная концен-

17

трация составит 46 000 г/м3.

Объем зоны осаждения одного отстойника:

Wз.о. = B Hср L =5,8 3,2 45 =835 м3.

При рабочем объеме отстойника:

W1 =Wз.о. +Wос.ч. =835 +238 =1037 м3;

время пребывания воды в отстойнике в среднем составит:

t =W1 N р =1073 5 = 2,7 ч. qч 2000

Для удаления осадка из отстойника предусмотрена гидравлическая система из перфорированных труб. Дно отстойника между трубами сборной системы осадка принято призматическим с углом наклона граней 45°, продольный уклон дна отстойника 0,005 В сторону сброса осадка.

Количество воды, сбрасываемой из отстойника вместе с осадком, определяем с учетом коэффициента разбавления Кр=1,5 при продолжительности сброса осадка tс =20мин:

Для удаления осадка принимаем к монтажу в каждом отстойнике два асбестоцементных трубопровода D=400 мм при расстоянии между их осями 3 м. Расстояние между осями труб и стен 1,5 м, в конце каждой трубы для выпуска воздуха предусмотрено отверстие do=25 мм, направленное вверх.

При расчетном расходе на одну трубу q1ос=0,149 м3/с скорость движения воды с осадком в конце трубы составит:

Осадок попадает в трубы через отверстия do=25 мм при отношении

18

суммарной площади отверстий к площади сечения трубы 0,7. Тогда суммарная площадь отверстий в одной трубе составит:

∑ fo = qж = 0,056 = 0,056 м2.

V0 1

При do=25 мм и площади одного отверстия fо = 0,00049 м2 требуемое количество отверстий:

Скорость движения осадка в отверстиях:

Отверстия располагаем в шахматном порядке вниз под углом 45° к оси трубы. При этом шаг отверстий составит:

lo = 2 L′ = 2 41,5 = 0,46 м, no 180

где L′ - длина дырчатого трубопровода в м.

Трубопроводы сброса осадка в начале отстойника объединяются в один трубопровод диаметром 400 мм, который через камеру хлопьеобразования выводится к сточной системе. Выпуск шлама из отстойников производится по уровню осадка, контролируемому многоточечным регулирующим устройством типа СУ-102, устанавливаемым на щите оператора служебного корпуса. Оператор получает сигнал о предельном уровне шлама. Выпуск осадка и регулировка осуществляется по месту с помощью электрифицированных затворов, управляемых пускателями. Для визуального наблюдения и контроля процесса сброса осадка в сточной трубе предусмотрен патрубок, выведенный в открытый лоток.

Сбор осветленной воды предусматриваем системой горизонтально расположенных желобов с затопленными отверстиями. Длина желобов 2/3 длины отстойника и составит 30 м.

Принимаем по два желоба в каждом отстойнике при расстоянии между их

19

осями 3 м. Они уложены на поперечные опорные балки. Расход, приходящийся на один желоб, составит:

Скорость движения воды в отверстиях принята 1 м/с. Тогда суммарная площадь отверстий в желобе:

∑ fo = qж = 0,056 = 0,056 м2 .

V0 1

При dо=25 мм и fо=0,00049 м2 количество отверстий составит:

Оси отверстий располагаем на 5 см выше дна желоба.

При скорости движения осветленной воды в конце желоба 0,6 м/с площадь живого сечения потока составит:

ω = qж = 0,056 = 0,093 м2 . Vж 0,6

При ширине желоба bж= 0,4 м высота слоя воды: hж = bωж = 00,093,4 = 0,24 м.

Верх желоба с затопленными отверстиями располагаем на 10 см выше максимального уровня воды в отстойнике. Разность уровней в отстойнике и сборном желобе определим по формуле:

где qо - расход воды через отверстие, м/с; µ - коэффициент расхода.