зонтальный отстойник

Определяем расход воды, поступающей на горизон- тальные отстойники по формуле (87):

Qго = (60000 + 3, 6 ⋅ 15 ⋅ 2 ⋅ 0, 1⋅ 368, 64) + 1114, 14 =

= 65095, 45 м3/сут;

где Qсоб – расход воды на собственные нужды горизонтального отстойника, находим по формуле (88):

Qсоб

= 1, 3 ⋅ 63981, 31⋅ 438, 64 − 10 = 1114, 14 м3/сут,

где kр – коэффициент разбавления осадка, принимаем kр = 1, 3;

Qф – расход воды, поступающей на скорые фильтры, м3/сут; равен результату вычисления суммы в скобках форму- лы (87):

Cв – максимальная концентрация взвешенных веществ, поступающей в отстойник, г/м3; определяется по формуле (5);

С max= 400 + 0, 5 ⋅ 45 + 0, 25 ⋅ 50 + 3, 64 = 438, 64 г/м3,

в

где М – максимальная мутность очищаемой воды,

Ви – количество нерастворимых веществ, вносимых с из- вестью, г/м3. Определяем по формуле (6):

В = 8, 5 − 8, 5 = 3, 64 г/м3;

и 0, 7

т – мутность воды, выходящей из отстойника, принима- ем т = 10 г/м3;

δ – средняя концентрация уплотнённого осадка в зависи- мости от мутности воды и времени уплотнения, принимаем по

таблице 19 /1/ при T = 12 ч. – δ

= 32000 г/м3.

2) Определение площади и размеров отстойника.

Расчёт отстойников производится для двух периодов:

– максимальной мутности при наибольшем расходе во- ды, соответствующем данному периоду;

– минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды.

Площадь горизонтальных отстойников в плане опреде- ляем по формуле (89).

fго

= 1, 5 ⋅ 2712, 31 = 1712, 32 м2,

3, 6 ⋅ 0, 66

где α об – коэффициент, учитывающий взвешивающее влияние

вертикальной составляющей скорости потока, принимаем в

зависимости от отношения

α об = 1, 5;

lго / hго = 15

по таблице 2 –

qго – расчётный расход воды, поступающей в отстойник,

uo – скорость выпадения взвеси, задерживаемой в отстой-

нике, принимаем по таблице 3 мутных вод с содержанием взвешенных веществ более 250 г/м3, обрабатываемых коагу-

лянтом –

uo = 0, 55 мм/с. Так как применяется встроенная ка-

Для минимальной мутности

M min = 20 г/м:

fго

= 1, 5⋅ 2441, 08= 2906, 05 м2, 3, 6 ⋅ 0, 35

где

qго – расчётный расход воды, поступающей в отстойник,

при минимальной мутности принимается на 10% меньше рас- чётного, т.е.

uo – скорость выпадения взвеси, задерживаемой в отстой-

нике, принимаем по таблице 3 мутных вод с содержанием взвешенных веществ до 50 г/м3, обрабатываемых коагулянтом

– uo = 0, 35 мм/с.

площадь, т.е.

fго = 2906, 05 м.

Находим длину отстойника по формуле (90):

lго

= 3, 0⋅ 10= 45, 5 м, 0, 66

где

hср

– средняя высота зоны осаждения, принимаем

hср = 3, 0 м;

Vср – расчётная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника, принимается для мутных вод принимаем Vср = 10 мм/с.

При данной длине соотношение

lго / hго составит:

lго / hго = 45, 5 / 3, 0 = 15, 2 ≈ 15, что отвечает ранее принятым данным.

Ширину отстойника определяем по формуле (91):

bго = 2906, 05 / 45, 5 = 63, 9 м.

Принимаем ширину секции отстойника 6 м, тогда ко- личество секций в отстойнике составит:

Nго = bго / 6 = 63, 9 / 6 = 10, 6 ≈ 11шт.

Тогда фактическая ширина одной секции отстойника составит:

bго 1 =

fго Nго ⋅ lго

= 2906, 05 = 5, 8 м.

11⋅ 45, 5

3) Определение расхода осадка.

В отстойнике различают две зоны: зону осаждения и накопления взвеси и зону уплотнения осадка.

Объём зоны накопления и уплотнения осадка опреде- ляем по формуле (92).

Wос

= 24 ⋅ 2712, 31⋅ (438, 64 − 10) ⋅ 12 = 523, 17 м3,

20 ⋅ 32000

где Т – продолжительность действия отстойника между чист-

ками, при гидравлическом удалении осадка по таблице 19 /1/

Для минимальной мутности

M min = 20 г/м:

Wос

= 24 ⋅ 2441, 08 ⋅ (58, 64 − 10) ⋅ 12 = 53, 43 м3.

20 ⋅ 32000

где Cв – концентрация взвешенных веществ, поступающей в

С min= 20 + 0, 5 ⋅ 45 + 0, 25 ⋅ 50 + 3, 64 = 58, 64 г/м3.

в

Определяем количество удаляемого осадка, по формуле

(93):

Рос

= 2712, 31⋅ 12 ⋅ (438, 64 − 10) ⋅ 24 = 16, 73 т.

106 ⋅ 20

Расход воды, сбрасываемой из одного отстойника, на-

ходим по формуле (94):

qос

= 1, 3 ⋅ 16, 73 ⋅ 100 ⋅ 1

5 25

= 17, 40 м3/мин,

где

рт – среднее содержание твёрдого вещества в осадке,

рт = 5%;

tос – продолжительность удаления осадка, принимаем

tос = 25 мин.

При гидравлическом удалении осадка продольный угол наклона дна отстойника принимают 0, 005.

4) Определение высоты отстойника.

Высота отстойника определяется как сумма высот зоны осаждения и уплотнения осадка с учётом величины превыше- ния строительной высоты над расчётным уровнем воды 0, 3 ÷ 0, 5 м.

Определяем высоту зоны накопления по формуле (95):

hос

= 523, 17

2906, 05 / 11

= 2, 0 м.

Тогда высота отстойника, согласно формуле (96) составит:

hго = 3, 0 + 2, 0 + 0, 4 = 5, 4 м.

Расчёт встроенной камеры хлопьеобразования со взве- шенным слоем осадка.

5) Определяем площадь одной камеры хлопьеобразова- ния в плане по формуле (73):

fкх 1 =

0, 753

0, 0018 ⋅ 11

= 38, 03 м2,

где

qго – расчётный расход воды, поступающей в отстойник,

Vкх – скорость восходящего потока воды в верхнем сече- нии камеры хлопьеобразования, принимаем для мутных вод Vкх = 1, 8 мм/с = 0, 0018 м/с.

Так как ширина одной секции в отстойнике составляет 6

м, то ширину камеры хлопьеобразования длина камеры хлопьеобразования составит:

bкх = 5, 8 м. Тогда

lкх = fкх / bкх = 38, 03 / 5, 8 = 6, 56 м.

Расстояние между перегородками в камере хлопьеобра-

зования принимаем

lпер = 3, 5 м. Исходя из этого находят коли-

чество перегородок по формуле (74):

nпер

= 6, 56 = 1, 9 ≈ 2 шт.

3, 5

6) Определяем диаметр трубопровода, подающего воду в камеру хлопьеобразования по формуле (75):

= 0, 416 м,

где

qкх 1 – расход воды на одну камеру хлопьеобразования, на-

ходим по формуле (76):

Vвх – скорость движения при входе в камеру, принимаем

Vвх = 0, 5 м/с.

Принимаем стандартный диаметр

dподв = 400 мм и

уточняют фактическую скорость воды на входе в камеру:

подв

= 4 ⋅ 0, 068

3, 14 ⋅ 0, 42

= 0, 54 м/с,

что соответствует рекомендуемому пределу Vвх = 0, 5 − 0, 6 м/с.

Распределение воды в камере хлопьеобразования сле- дует предусматривать перфорированными трубами с отвер- стиями, направленными вниз под углом 45˚. В каждой камере размещают 2 – 4 перфорированные трубы на расстоянии не более 2 м, расстояние от стенки камеры до трубы – не более 1 м.

Принимаем, что камера хлопьеобразования состоит из двух коридоров, тогда расход воды на одну входную трубу составит (77):

где

qтр = 0, 068 / 2 = 0, 034 м /с,

хлопьеобразования, nтр = 2.

dповод 1 =

= 0, 294 м.

Принимаем стандартный диаметр

dподв 1 = 300 мм и

уточняют фактическую скорость воды на входе в камеру:

подв 1

= 4 ⋅ 0, 034

3, 14 ⋅ 0, 32

= 0, 48 ≈ 0, 5 м/с,

что соответствует рекомендуемому пределу Vвх = 0, 5 − 0, 6 м/с.

Площадь отверстий в стенках перфорированной трубы должна составлять 30 – 40% площади её поперечного сечения, таким образом, суммарная площадь отверстий в перфориро- ванной входной трубе составит:

2 2

∑ f = π ⋅ dподв 1 ⋅ (0, 3 ÷ 0, 4) = 3, 14 ⋅ 0, 3 ⋅ 0, 35 = 0, 025 м2.

o 4 4

do = 25 мм, то-

π ⋅ d 2

f = о

o 4

= 3, 14 ⋅ 0, 025

= 4, 91⋅ 10− 4 м2.

Общее количество отверстий в перфорированной вход- ной трубе составит:

n = ∑ fo =

0, 025

= 50, 9 ≈ 51шт.

Расстояние между отверстиями:

= 6, 56 = 0, 128 м ≈ 130 мм.

7) Воду из камеры хлопьеобразования в горизонталь- ный отстойник отводят над затопленным водосливом.

Площадь поперечного слоя воды над водосливом со- гласно формуле (78) составит:

fвод = 0, 068 / 0, 1 = 0, 68 м2,

где Vвод – скорость движения воды при выходе из камеры, для мутных вод принимаем Vвод = 0, 1 м/с.

Превышение уровня воды в отстойнике над верхом во- дослива определяем по формуле (79):

hв = 0, 68 / 5, 8 = 0, 12 м.

Высоту перегородок в камере хлопьеобразования нахо- дим по формуле (80):

hпер = 5, 4 − 0, 12 − 0, 38 = 4, 9 м.

8) За стенкой водослива устанавливается подвесная пе-

регородка, погружённая на

14 высоты отстойника, откло-

няющая поток воды к низу. Тогда высота перегородки соста- вит:

hподв = 1 h

= 1 ⋅ 5, 4 = 1, 35 м.

пер

4 го 4

Площадь поперченного сечения данной перегородки согласно формуле (81) составит:

где Vпер – скорость между стенкой водослива и перегородкой, принимаем Vпер = 0, 03 м/с.

Расстояние между водосливом и подвесной перегород- кой находим по формуле (82):

9) Определяем потери напора в распределительных перфорированных трубах по формуле (83):

hкх

= 18, 96

0, 48

2 ⋅ 9, 81

= 0, 223 м,

где ξ – коэффициент гидравлического сопротивления (84):

ξ = 2, 2

0, 352

+ 1 = 18, 96,

где

kп – коэффициент перфорации, равный отношению сум-

k = nо ⋅ fo

= 51⋅ 4, 91⋅ 10

= 0, 35.

подв 1

3, 14 ⋅ 0, 32 / 4

Определяем высоту камеры хлопьеобразования по формуле (85):

10) Время пребывания воды в камере хлопьеобразова- ния находим по формуле (86):

tкх

= 5, 6

0, 0018

= 3111, 11 с = 51, 8 мин,

что соответствует требуемому (tкх ≥ 20 мин).

11) Камера хлопьеобразования оборудуется трубопро- водом для опорожнения диаметром не менее 150 мм.

Расчёт диаметров трубопроводов в горизонтальном от- стойнике.

12) Расчёт трубопроводов для удаления осадка.

Для гидравлического удаления осадка предусматрива- ют систему перфорированных труб.

dос =

= 0, 607 м,

где

Vос – скорость движения осадка в трубах, принимаем

Vос = 1 м/с.

Принимаем стандартный диаметр

няем Vос:

dос = 600 мм и уточ-

= 4 ⋅ 0, 29

3, 14 ⋅ 0, 62

= 1, 03 м/с,

что соответствует рекомендуемой скорости Vос ≥ 1 м/с.

Принимаем, что в каждой секции отстойника (ширина

секции

bго 1 = 5, 8

м) распложено две трубы для удаления осад-

ка (nтр = 2). Тогда диаметр трубы в каждом коридоре находим по формуле (98):

dос 1 =

= 0, 430 м.

dос 1 = 400 мм и уточ-

V ф =

4 qос

= 4 ⋅ 0, 29

= 1, 15 м/с,

ос 1

⋅ nтр

3, 14 ⋅ 0, 62 ⋅ 2

что соответствует рекомендуемой скорости Vос ≥ 1 м/с.

Отверстия в трубах для удаления осадка располагают в шахматном порядке вниз под углом 45˚ к оси трубы. Отноше- ние суммарной площади отверстий к площади сечения трубы принимают 0, 5 ÷ 0, 7, тогда суммарная площадь отверстий в трубе для удаления осадка составит:

2 2

∑ f = π ⋅ dос 1 ⋅ (0, 5 ÷ 0, 7) = 3, 14 ⋅ 0, 4 ⋅ 0, 6 = 0, 075 м2.

o 4 4

do = 25 мм, то-

π ⋅ d 2

f = о

o 4

= 3, 14 ⋅ 0, 025

= 4, 91⋅ 10− 4 м2.

Общее количество отверстий в трубе для удаления осадка составит:

n = ∑ fo =

0, 075

= 152, 7 ≈ 153 шт.

Расстояние между отверстиями:

= 45, 5 = 0, 297 м ≈ 300 мм,

что соответствует рекомендуемому расстоянию между отвер- стиями 300 – 500 мм.

13) Расчёт системы для сбора осветлённой воды.

Сбор осветлённой воды из отстойника предусматрива- ем с помощью системы горизонтально расположенных жело- бов с затопленными отверстиями.

Расстояние между осями труб или желобов должно быть не более 3 м. Так как ширина секции отстойника состав-

ляет

bго 1 = 5, 8

м принимают количество желобов два (nж = 2).

Длина желоба

ника, т.е.:

lж должна составлять

длины отстой-

l = 2 l

ж 3 го

= 2 ⋅ 45, 5 = 30, 33 м.

Поперечное сечение слоя воды в желобе определяем по формуле (99):

f = 0, 034 = 0, 049 м2,

ж 0, 7

где qж – расход осветлённой воды по одному желобу, находим по формуле (100):

q = 0, 753 = 0, 034 м3/с.

ж 11⋅ 2

Vж – скорость движения воды в желобе, принимаем

Vж = 0, 7 м/с.

Высота желоба согласно формуле (101) составит:

hж = 0, 08 + 0, 1 = 0, 18 м,

где

hв – высота расположения отверстий выше дна желоба,

принимаем hв = 8 см.

Ширина желоба при этом составит (102):

b = 0, 049 = 0, 272 м.

ж 0, 18

Принимаем диаметр одного отверстия в желобе dо = 30 мм. Тогда расход воды через одно отверстия, при скорости движения воды в отверстиях Vo = 1м/с:

qo =

π ⋅ d 2

⋅ Vo =

3, 14 ⋅ 0, 03 2

⋅ 1 =

7, 07 ⋅ 10 − 4 м3/с.

Тогда количество отверстий в желобе составит:

n = qж =

0, 034

= 48, 1 ≈ 49 шт.

При этом расстояние между отверстиями:

= 30, 33 = 0, 619 м = 620 мм.

Излив воды из желобов происходит в сборный карман и должен быть свободным (незатопленным).

Расстояние от дна желоба до дна кармана определяем по формуле (103)

Н = 1, 733

0, 0682

+ 0, 2 = 0, 37 м,

кар

9, 81⋅ 0, 72

где

qкар – расход воды через карман, определяем по формуле

(104):

qкар

= 0, 753 = 0, 068 м3/с.

Вкар – ширина кармана, принимаем Вкар = 0, 7 м.

14) Определение диаметра отводящего трубопровода. Расход осветлённой воды в отводящем трубопроводе

должен быть согласно п. 6.8 /1/ на 20 – 30% больше, чем

qго.

Таким образом, расход осветлённой воды, отводимой из каж- дой секции отстойника:

qот = (1, 2 ÷ 1, 3) ⋅ qго / Nго = 1, 25 ⋅ 0, 753 / 11 =

= 0, 0856 м3/с ≈ 86 л/с.

Исходя из данного расхода и скорости движения воды в тру-

бопроводе

Vот = 0, 6 − 0, 8 м/с, по /4/ подбираем диаметр отво-

дящего трубопровода – dот = 400 мм, Vот = 0, 645 м/с.

15) В перекрытии отстойников следует предусматри- вать люки для спуска в отстойники, отверстия для отбора проб на расстоянии не более 10 м друг от друга и вентиляционные трубы.

7 РАСЧЁТ ОСВЕТЛИТЕЛЯ СО ВЗВЕШЕННЫМ СЛОЕМ ОСАДКА

Осветлители со взвешенным слоем осадка являются со- оружением первой ступени очистки воды. В них происходит удаление из воды взвешенных примесей и коллоидных загряз- нений путем пропускания осветляемой воды снизу вверх через слой хлопьевидного осадка, выпавшего ранее под действием коагулянта. Работа осветлителей основана на явлении кон- тактной коагуляции.

Осветлители обеспечивают более высокий эффект ос- ветления воды, чем отстойники, имеют меньший объём и тре- буют меньшего расхода коагулянта, но являются более слож- ными по конструкции, поэтому несколько сложны в строи- тельстве и эксплуатации.

Осветлители рекомендуются применять при произво- дительности более 5 000 м3/сут для осветления природных вод с содержанием взвешенных веществ до 2 500 г/м3 и любой цветностью.

Осветлители проектируют прямоугольной или круглой формой в плане.

При поступлении в осветлители воды с добавлением в неё реагентов, предусматривают воздухоотделители для уда- ления пузырьков воздуха и газов, образующихся при химиче- ских реакциях.

Конструкции осветлителей различны. Их классифици- руют по способу удаления осадка (с естественным отбором и принудительным отсосом), по рабочему давлению (напорные и открытые), по расположению осадкоуплотнителя (с верти- кальным, поддонным и выносным). В нашей стране наиболь- шее распространение получили коридорные осветлители с вертикальным осадкоуплотнителем. Они используются на станциях большой производительности, пригодны для обра- ботки воды с большой мутностью и, благодаря их прямо- угольной форме в плане, достигается простота компоновки станции фильтрования.

Порядок расчёта коридорного осветлителя с вертикаль- ным осадкоуплотнителем следующий:

1) Определение расхода воды, поступающего в освет- литель.

Расход воды, поступающей в осветлители (Qово), опре- деляют по формуле (87).

Количество воды, теряемой при сбросе осадка из осад-

коуплотнителя, так называемой продувке осветлителя, опре- деляют по формуле:

qос

= kp

⋅ (Cв

δ

− т)

⋅ 100%. (105)

Потеря воды при продувке составит:

Рос

= Qово

⋅ qос

. (106)

2) Определение площади осветлителя.

Площадь осветлителей определяется как сумма площа- ди зоны осветления и зоны отделения осадка. Расчёт площади проводят для двух периодов:

– максимальной мутности при наибольшем расходе во- ды, соответствующем данному периоду (обычно летнем);

– минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды.

f = f + f

k ⋅ q (1 − k) ⋅ q

= рв ово + рв ово

ово

осв

отд

3, 6 ⋅ Vосв

3, 6 ⋅ α ⋅ Vосв

, (107)

где

fосв – площадь зоны осветления, м;

k рв – коэффициент распределения воды между зоной ос-

ветления и осадкоуплотнителем, определяется по таблице 20

/1/;

qово – расчётный расход воды, поступающей в осветлители, м3/ч; для зимнего периода при отсутствии данных принимают

расход меньше на 10% расчётного максимального расхода во- ды, поступающей в осветлители;

Vосв – скорость восходящего потока воды в зоне осветле- ния, мм/с; принимается по таблице 20 /1/;

α – коэффициент снижения скорости восходящего потока

воды в зоне отделения осадка вертикального осадкоуплотни- теля по сравнению со скоростью воды в зоне осветления, α = 0, 9.

Для дальнейших расчётов принимают наибольшее зна- чение из площадей. Исходя из площади определяют количест- во осветлителей (Nово), принимая, что площадь одного освет- лителя не должна превышать 100 – 150 м2.

3) Определение размеров осветлителя.

Площадь каждого из двух коридоров осветлителя со- ставит:

fкор

= fосв

2 ⋅ N

. (108)

ово

При этом площадь осадкоуплотнителя:

f = fтд

. (109)

оу N

ово

Ширина одного коридора зоны осветления принимает- ся bкор = 2, 5 − 3, 5 м, определяют длину одного коридора, кото-

рая должна находится в пределах lкор = 6 − 12 м.

Ширина осадкоуплотнителя выше окон приёма осадка:

b = fоу. (110)

оу l

кор

Рассчитывают общую ширину осветлителя:

bово = 2 ⋅ bкор + bоу. (111) Площадь одного осветлителя составит:

fово 1 = bово ⋅ lкор. (112)

4) Распределение воды в осветлителе.

Определяют диаметр трубопровода, подводящего воду к каждому осветлителю по /4/ исходя из расхода

qово 1 = qово / Nово

и скорости V ≥ 1 м/с.

Распределение воды в осветлителе происходит с помо- щью водораспределительного коллектора, размещаемого в нижней части коридоров осветлителя. Диаметр коллектора принимают по /4/ исходя из расхода на каждый коридор ос-

ветлителя

qкол = qово 1 / 2

и скорости входа воды в коллектор

Vк = 0, 5 − 0, 6 м/с. Так как скорость выхода воды по длине кол- лектора должна уменьшаться, принимают коллектор телеско- пической формы, из 2 – 3 участка равной длины и подбирают диаметры каждого участка по /4/.

Определяют суммарную площадь отверстий, располо- женных в распределительном коллекторе:

о

где Vo – скорость выхода воды из отверстий, Vo = 1, 5 − 2, 0 м/с.

Отверстия располагают вниз под углом 45˚ к вертикали по обе стороны коллектора в шахматном порядке. Диаметр

отверстий принимают не менее

do ≥ 25 мм. Определяют коли-

чество отверстий и расстояние между ними. Расстояние между отверстиями должно быть не более 0, 5 м.

Отношение суммы площадей всех отверстий в распре- делительном коллекторе к площади его поперечного сечения должно составлять 0, 3 – 0, 4.

Проверяют фактическую скорость выхода воды из от- верстий:

qкол

, (114)

fо ⋅ nо

где

V ф – фактическая скорость выхода воды из отверстий,

5) Водосборные желоба для отвода воды из зоны освет-

ления.

Сбор осветлённой воды в зоне осветления следует пре- дусматривать с помощью желобов прямоугольного сечения с треугольными водосливами.

Определяют расход воды на каждый желоб:

k ⋅ q

q = рв ово 1. (115)

ж 2 ⋅ 2

Ширину желоба прямоугольного сечения находят по

формуле:

Определяют расстояние между желобами:

lж = bкор − 2 ⋅ bж − 2 δ ж, (117)

где δ ж – толщина стенок сборных желобов, δ ж

= 0, 3 м.

Затопленные отверстия располагают в один ряд по внутренней стенке желоба на 7 см ниже его кромки. Тогда глубина желоба в его начале и конце будет равна:

hжн = 7 + 1, 5 ⋅ (bж / 2); (118)

hжк = 7 + 2, 5 ⋅ (bж / 2). (119) Производят проверку величины скорости движения во-

ды на выходе из желоба (она не должна превышать

Vж = 0, 5 − 0, 6 м/с):

qж

Vж =

b ⋅ h

. (120)

ж жк

Площадь отверстий в стенке желоба определяют по формуле:

, (121)

где µ – коэффициент расхода, µ = 0, 65;

hу – разность уровней воды в осветлителе и в желобе,

hу = 0, 05 м;

g – ускорение свободного падения.

Диаметр одного отверстия принимают do = 15 − 20 мм,

рассчитывают необходимое количество отверстий (no) и рас- стояние между ними (lo).

Проверяют фактическую скорость выхода воды из от-

6) Дырчатые трубы для сбора и отвода воды из осадко- уплотнителя.

Сбор осветлённой воды из осадкоуплотнителя преду- сматривают дырчатыми трубами. Верх сборных дырчатых труб должен быть ниже уровня воды в осветлителе не менее 0, 3 м и выше верха осадкоприёмных окон не менее 1, 5 м.

Как правило, монтируют две водосборные трубы, рас- стояние между ними составит:

b

l = оу. (122)

тр 2

Определяют расход воды через каждую водосборную

трубу:

qсб

(1 − k) ⋅ q − Р / N

= рв ово 1 ос ово. (123)

Исходя из расхода

qсб и скорости движения воды в тру-

бе не более 0, 5 м/с по /4/ подбирают диаметр водосборной трубы. Обычно сборные трубы осветлённой воды в осадкоуп- лотнителе изготавливают телескопическими, состоящими из стальных труб разного диаметра.

Находят общее количество отверстий:

o

где Vo – скорость выхода воды из отверстий, Vo ≥ 1, 5 м/с.

Диаметр одного отверстия в водосборной трубе при-

нимают

do = 15 − 20 мм, рассчитывают необходимое количест-

во отверстий (no) и расстояние между ними (lo).

Размеры бокового сборного канала принимают по кон- структивным соображениям: в канале должны быть размеще- ны регулирующие задвижки условным проходом 125 мм, ус- танавливаемые на выходных отверстиях сборных труб, отво- дящих осветлённую воду из осадкоуплотнителя; перепад от- меток между низом сборной трубы и уровнем воды в общем сборном канале должен быть не менее 0, 4 м.

Принимают ширину канала

bк и расстояние от кромки

стенки осветлителя до дна канала hк.

7) Осадкоприёмные окна.

Общую площадь осадкоприёмных окон определяют по расходу воды, который поступает вместе с избыточным осад- ком в осадкоуплотнитель:

qок = (1 − k рв) ⋅ qово 1. (125)

С каждой стороны в осадкоуплотнитель будет посту-

= qок / 2

воды с избыточным осадком.

Определяют площадь осадкоприёмных окон:

'

ок

где Vок – скорость движения воды с осадком в осадкоприёмных окнах, Vок = 10 − 15 мм/с = 36 – 54 м/ч.

Общая длина окон с каждой стороны осадкоуплотните-

ля:

l = fок, (127)

ок

где hок – высота осадкоприёмного окна, hок = 0, 2 м.

Принимают количество окон (nок = 5 − 10) и определя- ют размеры одного окна: hок × lок 1 (где lок 1 = lок / nок).

Шаг оси окон по горизонтали составит:

l

l г = кор. (128)

ок

Расстояние между двумя соседними окнами:

= l г − l. (129)

8)

Высота осветлителя от центра водораспределительного коллектора до верхней кромки водосборных желобов соста- вит:

hово

= bк − 2 ⋅ bж, (130)

2 ⋅ tgα / 2

где α – центральный угол, образуемый прямыми, проведён- ными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок водосборных желобов, α ≤ 30 ˚.

Если на станции очистки количество фильтров не менее

шести, то работа их осуществляется по режиму с постоянной скоростью фильтрования. При таком режиме работы фильтров необходимо предусматривать над нормальным уровнем воды в осветлителях дополнительную высоту для приёма воды при выключении фильтров на промывку.

Дополнительную высоту рассчитывают по формуле:

Н = W

доп f

, (131)

ф

где W – объём воды, накапливающейся за время промывки од- ного фильтра, м3:

24 ⋅ Nф

, (132)

где

Nф – количество фильтров на станции;

t 2 – время простоя фильтра в связи с промывкой, ч. Высота пирамидальной части осветлителя составляет:

hпир =

bкор − a

, (133)

2 ⋅ tgα 1 / 2

где а – ширина коридора понизу, а = 0, 4 м;

α 1 – центральный угол наклона стенок коридора,

α 1 = 60 − 90 ˚.

Высоту защитной зоны над слоем взвешенного осадка принимают hзащ = 1, 5 − 2, 0 м.

Определяют высоту вертикальных стенок осветлителя в пределах слоя взвешенного осадка:

hверт = hово − hпир − hзащ − hок. (134) Общая высота зоны взвешенного осадка составит:

hс

в. о.

= hверт

h

+ пир. (135)

Рекомендуемая высота слоя взвешенного осадка со-

Верхнюю кромку осадкоприёмных окон располагают на 1, 5 м ниже поверхности воды в осветлителе. Тогда нижняя кромка этих окон будет размещаться на уровне, считая от дна осветлителя:

hн 1= h − h − 1, 5, (136)

или на уровне:

ок ово ок

hн 2 = hн 1 − 0, 2, (137)

ок ок

выше оси водораспределительного коллектора (в данном вы- ражении 0, 2 м – расстояние по вертикали от дна осветлителя до оси коллектора).

Низ осадкоприёмных окон располагается выше перехо- да наклонных стенок зоны взвешенного осадка в вертикаль- ные на величину:

hн 3= h − (h + h + 1, 5). (138)

ок ово пир ок

Данная величина должна составлять 1, 5 – 1, 75 м.

9) Продолжительность пребывания осадка в осадкоуп- лотнителя.

Определяют объём осадкоуплотнителя:



W l h

 hпир ⋅ 0, 5⋅ bоу  . (139)

ос =

кор ⋅  bоу ⋅



верт + 2 ⋅  



  

2  

Находят количество осадка, поступающего в осадкоуп-

лотнитель:

ос в

⋅ qово 1. (140)

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплот- нителе:

T = Wос ⋅ δ

Qос

. (141)

Величина T должна составлять более принятой по таблице 19

/1/ при расчётах в пункте 1.

10) Дырчатые трубы для удаления осадка из осадкоуп- лотнителя.

Дырчатые трубы размещают по продольной оси дна, в месте, где сходятся наклонные стенки осадкоуплотнителя.

Расстояние между дырчатыми трубами:

b

l = оу. (142)

тр 2

Определяют расход, проходящий через каждую осад- косбросную трубу:

qос

= Wос, (143)

2 ⋅ t

где t – время, в течении которого происходит накопление осадка, t = 15 − 20 мин.

Исходя из данного расхода и скорости

подбирают диаметр дырчатой трубы.

V ≥ 1м/с по /4/

Рассчитывают суммарную площадь отверстий, их тре- буемое количество и шаг между отверстиями. При этом при- нимают скорость движения осадка в отверстиях дырчатых труб не более 3 м/с, диаметр одного отверстия – не менее 20 мм, расстояние между отверстиями – не более 0, 5 м.

Отвод осадка из осадкоуплотнителя производится на сооружения обработки осадка для его обезвоживания.

11) Определение потерь напора в осветлителе.

Потери напора в осветлителе складываются из сле- дующих величин:

Потери напора в отверстиях распределительных труб:

hрт

= ξ ⋅

Vо

2 ⋅ g

, (144)

где ξ – коэффициент гидравлического сопротивления, для от-

верстия ξ = 2.

Потери напора в телескопическом коллекторе:

n

hк = ∑ hi, (145)

i =1

где

hi = ii ⋅ li. (146)

Потери напора в слое взвешенного осадка:

Потери напора в отверстиях водосборных желобов:

hвж

= ξ ⋅

Vо

2 ⋅ g

, (148)

где ξ – коэффициент гидравлического сопротивления, для от-

верстия ξ = 2.

Потери напора по длине водосборных желобов, ориенти- ровочно принимают:

hдл = 0, 060 м.

Таким образом, суммарные потери напора в осветлите- ле составят:

∑ hово = hрт + hк + hво + hвж + hдл. (149)

12) Строительные размеры осветлителя.

Строительная длина осветлителя с учётом толщины стенок:

Строительная ширина осветлителя (расстояние между осями крайних стенок):

hс = h + h

+ hн 3 + hс + δ + h

+ (0, 3 ÷ 0, 5), (152)

ово д

пир ок

во ж жк

где hд – толщина дна осветлителя, hд = 0, 3 м.

13) Для опорожнения рабочих коридоров (камер) ос- ветлителя следует предусматривать трубопроводы, диаметром не менее 150 мм.

фильтра ω = 16

л/(с·м2); количество промывок скорого фильт-

ра в сутки n = 2; продолжительность промывки скорого

фильтра

t 1 = 0, 1ч; фактическая площадь всех фильтров

M max = 600 г/м; ми-

нимальная –

M min = 150 г/м; цветность –

Ц = 70 град; доза

коагулянта – сернокислого алюминия

Dк = 50

г/м3; доза ще-

лочного реагента – известкового раствора –

Dщ = 7, 3 г/м.

Расход воды, поступающей в осветлители (Qово), опре- деляем по формуле (87):

Qово = (55000 + 3, 6 ⋅ 16 ⋅ 2 ⋅ 0, 1⋅ 313, 29) + 1043, 1 =

= 59652, 20 м3/сут,

где Qсоб – расход воды на собственные нужды осветлителя, на- ходим по формуле (88):

Qсоб

= 1, 4 ⋅ 58609, 1⋅ 645, 63 − 10 = 1043, 10 м3/сут,

где

kр – коэффициент разбавления осадка, принимаем

kр = 1, 4;

Qф – расход воды, поступающей на скорые фильтры, м3/сут; равен результату вычисления суммы в скобках форму- лы (87):

Cв – максимальная концентрация взвешенных веществ, поступающей в осветлитель, г/м3; определяется по формуле (5);

С max= 600 + 0, 5 ⋅ 50 + 0, 25 ⋅ 70 + 3, 13 = 645, 63г/м3,

в

где М – максимальная мутность очищаемой воды,

Ви – количество нерастворимых веществ, вносимых с из- вестью, г/м3. Определяем по формуле (6):

В = 7, 3 − 7, 3 = 3, 13 г/м3;

и 0, 7

т – мутность воды, выходящей из осветлителя, принима- ем т = 10 г/м3;

δ – средняя концентрация уплотнённого осадка в зависи-

мости от мутности воды и времени уплотнения, принимаем по

таблице 19 /1/ при T = 12 ч. – δ

= 50000 г/м3.

Количество воды, теряемой при сбросе осадка из осад-

коуплотнителя, так называемой продувке осветлителя, опре- деляем по формуле (105):

qос

= 1, 4 ⋅ (645, 63 − 10) ⋅ 100 = 1, 80%.

Потеря воды при продувке согласно формуле (106) со- ставит:

Рос

= 59652, 2 ⋅ 1, 8

= 1073, 74 м3/сут = 44, 74 м3/ч.

2) Определение площади осветлителя.

Площадь осветлителей определяется как сумма площа- ди зоны осветления и зоны отделения осадка. Расчёт площади проводим по формуле (107) для двух периодов:

– максимальной мутности при наибольшем расходе во- ды, соответствующем данному периоду (обычно летнем);

– минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды.

Для летнего периода:

= 0, 7 ⋅ 2485, 51 + (1 − 0, 7) ⋅ 2485, 51 =

fово

3, 6 ⋅ 1, 0

3, 6 ⋅ 0, 9 ⋅ 1, 0

где

= 483, 29 + 230, 14 = 713, 43 м2,

k рв – коэффициент распределения воды между зоной ос-

ветления и осадкоуплотнителем, определяем по таблице 20 /1/:

для летнего периода – k рв = 0, 7; для зимнего – k рв = 0, 75;

qово = Qово / 24 = 59652, 2 / 24 = 2485, 51м /ч;

для зимнего периода принимаем расход меньше на 10% рас- чётного максимального расхода воды, поступающей в освет- лители

Vосв – скорость восходящего потока воды в зоне осветле- ния, принимаем по таблице 20 /1/: для летнего периода –

Vово = 1, 0 мм/с; для зимнего – Vово = 0, 65 мм/с;

α – коэффициент снижения скорости восходящего потока воды в зоне отделения осадка вертикального осадкоуплотни- теля по сравнению со скоростью воды в зоне осветления, α = 0, 9.

Соотвественно для зимнего периода:

= 0, 75 ⋅ 2236, 96 + (1 − 0, 75) ⋅ 2236, 96 =

fово

3, 6 ⋅ 0, 65

3, 6 ⋅ 0, 9 ⋅ 0, 65

= 716, 97 + 265, 55 = 982, 52 м2.

чение из площадей, т.е.

fово = 982, 52 м.

Площадь одного осветлителя в плане не должна пре- вышать 100 – 150 м2, принимаем количество осветлителей Nово = 9 шт.

3) Определение размеров осветлителя.

Площадь каждого из двух коридоров осветлителя по формуле (108) составит:

fкор

= 716, 97 = 39, 83 м2.

2 ⋅ 9

При этом площадь осадкоуплотнителя по формуле

(109):

fоу

= 265, 55 = 29, 51м2.

Принимаем ширину одного коридора зоны осветления

bкор = 3, 5 м. Находим длину одного коридора:

lкор =

fкор

bкор

= 39, 83 = 11, 38 ≈ 11, 4 м.

3, 5

Длина коридора входит в допустимый предел:

lкор = 6 − 12 м.

Ширину осадкоуплотнителя выше окон приёма осадка определяем по формуле (110):

bоу

= 29, 51 = 2, 59 ≈ 2, 6 м.

11, 4

Рассчитываем по формуле (111) общую ширину освет- лителя:

bово = 2 ⋅ 3, 5 + 2, 6 = 9, 6 м.

Площадь одного осветлителя согласно формуле (112) составит:

fово 1 = 9, 6 ⋅ 11, 4 = 109, 44 м2.

4) Распределение воды в осветлителе.

Определяем расход в трубопроводе, подводящем воду к каждому осветлителю:

= 76, 71 л/с ≈ 77 л/с.

Исходя из данного расхода и скорости V ≥ 1

подбираем диаметр dподв = 250 мм, Vподв = 1, 45 м/с.

м/с по /4/

Распределение воды, поступающей в осветлитель про- исходит с помощью коллектора телескопичесокй формы. Рас- ход воды на коллектор в каждом коридоре осветлителя соста- вит:

Принимаем коллектор, состоящий из трёх участков равной длины и по /4/ подбираем диаметр каждого участка, при скорости Vк = 0, 5 − 0, 6 м/с:

1 участок – входной – длина

l 1 = 3, 8 м, расход

q 1 = 38, 5 л/с, диаметр

d 1 = 300 мм, скорость

V 1 = 0, 51 м/с; ук-

лон i 1

= 1, 44 ⋅ 10− 3;

2 участок – средний – длина

l 2 = 3, 8 м, расход

q 2 = 25, 7 л/с, диаметр

d 2 = 250 мм, скорость

V 2 = 0, 49 м/с; ук-

лон i 2

= 1, 71⋅ 10− 3;

3 участок – крайний – длина

l 3 = 3, 8 м, расход

q 1 = 12, 8 л/с, диаметр

d 3 = 175 мм, скорость

V 3 = 0, 56 м/с; ук-

лон i 3

= 3, 81⋅ 10− 3.

Определяем суммарную площадь отверстий, располо-

женных в распределительном коллекторе по формуле (113):

∑ fo

= 0, 0385 = 2, 57 ⋅ 10− 2 м2,

1, 5

где

Vo – скорость выхода воды из отверстий, принимаем

Vo = 1, 5 м/с.

Отверстия располагают вниз под углом 45˚ к вертикали по обе стороны коллектора в шахматном порядке. Принимаем

do = 25 мм, тогда площадь одного

π ⋅ d 2

f = o

o 4

= 3, 14 ⋅ 0, 025

= 4, 91⋅ 10− 4 м2.

Определяем количество отверстий в каждом коллекто-

ре:

n = ∑ fo

= 2, 57 ⋅ 10

= 52, 3 ≈ 53 шт.

Отношение суммы площадей всех отверстий в распре- делительном коллекторе к площади его поперечного сечения составит:

π ⋅ d 2

n ⋅ o

o 4

π ⋅ d 2

: кол

= по

кол

= 53 ⋅ 0, 025

= 0, 37,

т.е. находится в допустимых пределах 0, 3 – 0, 4.

Проверяем фактическую скорость выхода воды из от- верстий по формуле (114):

0, 0385

4, 91⋅ 10− 4 ⋅ 53

= 1, 48 ≈ 1, 5 м/с,

Определяем расстояние между осями отверстий в каж- дом ряду:

2 ⋅ l

no

= 2 ⋅ 11, 4 = 0, 430 м = 430 мм,

что отвечает требованию СНиП: расстояние между отверстия- ми должно быть не более 0, 5 м.

5) Водосборные желоба для отвода воды из зоны освет-

ления.

Сбор осветлённой воды в зоне осветления предусмат-

риваем с помощью желобов прямоугольного сечения с тре- угольными водосливами.

Определяем расход воды на каждый желоб по формуле

(115):

q = 0, 7 ⋅ 276, 17= 48, 33 м3/ч = 0, 013 м3/с.

ж 2 ⋅ 2

Ширину желоба прямоугольного сечения находим по

формуле (116):

(117):

Определяем расстояние между желобами по формуле

lж = 3, 5 − 2 ⋅ 0, 16 − 2 ⋅ 0, 3 = 2, 58 м,

где δ ж – толщина стенок сборных желобов, δ ж

= 0, 3 м.

Затопленные отверстия располагают в один ряд по внутренней стенке желоба на 7 см ниже его кромки. Тогда глубина желоба в его начале и конце, согласно формулам (118) и (119) будет равна:

hжн = 7 + 1, 5 ⋅ (16 / 2) = 19 см = 0, 19 м;

hжк = 7 + 2, 5 ⋅ (16 / 2) = 27 см = 0, 27 м.

Производим проверку величины скорости движения воды на выходе из желоба по формуле (120):

Vж =

0, 013

0, 16 ⋅ 0, 27

= 0, 30 м/с,

т.е. не превышает рекомендуемой величины, равной

Vж = 0, 5 − 0, 6 м/с.

Площадь отверстий в стенке желоба определяем по формуле (121):

∑ fo

=

0, 65

0, 013

2 ⋅ 9, 81⋅ 0, 05

= 2, 02 ⋅ 10− 2 м,

где µ – коэффициент расхода, µ = 0, 65;

hу – разность уровней воды в осветлителе и в желобе,

hу = 0, 05 м;

g – ускорение свободного падения.

Диаметр одного отверстия в желобе принимаем

do = 20 мм, тогда площадь одного отверстия:

π ⋅ d 2

f = o

o 4

= 3, 14 ⋅ 0, 02

= 3, 14 ⋅ 10− 4 м2.

При этом количество отверстий составит:

n = ∑ fo

= 2, 02 ⋅ 10

= 64, 3 ≈ 65 шт.

Расстояние между отверстиями:

l

no

= 11, 4 = 0, 175 м = 175 мм,

Проверяем фактическую скорость выхода воды из от- верстий по формуле (114):

qж

f ⋅ n

= 0, 013

3, 14 ⋅ 10− 4 ⋅ 65

= 0, 64 м/с.

o o

6) Дырчатые трубы для сбора и отвода воды из осадко- уплотнителя.

Сбор осветлённой воды из осадкоуплотнителя преду- сматриваем с помощью дырчатых трубам. Верх сборных дыр- чатых труб должен быть ниже уровня воды в осветлителе не менее 0, 3 м и выше верха осадкоприёмных окон не менее 1, 5 м.

Как правило, монтируют две водосборные трубы, рас- стояние между ними согласно формуле (122) составит:

lтр

= 2, 6 = 1, 3 м.

Определяем расхо