Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка

Исходя из производительности очистной станции и качества исходной воды, в качестве основного сооружения первой ступени осветления выбираем осветлитель коридорного типа со слоем взвешенного осадка.

Осветлитель представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар, разделенный вертикальными перегородками на три коридора — две камеры осветления и осадкоуплотнитель.

Общая площадь осветлителя определяется по формуле:

F=F_осв+F_отд= + ,.

где F_осв — площадь зоны осветления, м²;

F_отд — площадь зоны отделения осадка, м²;

V_з.о — скорость восходящего потока воды в зоне осветления в мм/см, определяется по [1,табл.20] в зависимости от мутности воды;

К — коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем;

б — коэффициент снижения скорости восходящего потока воды в зоне осветления вертикального осадкоуплотнителя по сравнению со скоростью воды в зоне осветления, равный 0,9.

F=F_осв+F_отд= + = 85,5+40,9=126,4 м^2.

Площадь одного осветлителя в плане не должна превышать 100.150 м², в зависимости от этого принимаем число осветлителей:

n= = = 1.

Площадь каждого из двух коридоров осветлителя составит:

Площадь осадкоуплотнителя определяется по формуле:

f_о.у.= = = 40,9 м^2.

Ширина коридора принимаем в соответствии с размерами балок b_кор=2,6 м, тогда длина коридора определяется так:

l_кор= = = 16,44 м.

Ширина осадкоуплотнителя выше окон для приема осадка считается по формуле:

b_о.у.= = = 2,48 м.

Исходная вода поступает снизу в два коридора осветления через водораспределительный дырчатый коллектор. Рассчитывают его на наибольший расход воды по формуле:

q_кол= = = 198 м³/ч = 55л/c.

Скорость входа воды в дырчатый коллектор должна быть в пределах 0,5−0,6 м/с, диаметр коллектора подбирается по таблицам гидравлического расчета водопроводных труб. Получаем пластмассовые трубы диаметром 400 мм.

Скорость выхода воды из отверстия должна быть V_о=1,5.2 м/с. Следовательно, площадь отверстий распределительного коллектора определяется по формуле:

?f_о= = = 0,036 м.

Диаметр отверстий принимается равным не менее 25 мм, тогда площадь одного отверстия будет равна:

f_о= = = 0,49 м^2.

Количество отверстий:

n_о= = = 73 отверстий.

Расстояние между осями отверстий в каждом ряду определяется из соотношения:

0,5<l_o= = = 0,45.

Расчет водосборных желобов для сбора воды.

Желоба размещаются в зоне осветления в верхней части осветлителя, вдоль боковых стенок коридоров.

Расход воды на каждый из желобов определяется по формуле:

q_ж =,.

где 2 — количество коридоров в осветлителе;

2 — количество желобов в коридоре осветлителе.

q_ж = = 69,3 м³/ч Ширина желоба прямоугольного сечения определяется по формуле:

b_ж = 0,9q_ж^0,4

Получаем ширину желоба равную 18,5 сантиметрам.

Затопленные отверстия размещаются в один ряд по внутренней стенке желоба на 0,07 м ниже его верхней кромки. Глубина желоба в начале и конце его определяется соответственно по формулам:

h_нач=7+1,5•,.

h_кон=7+2,5•.

Получаем h_нач = 20,8 см м и h_кон = 30,12 см.

Площадь отверстий в стенке желоба определяется по формуле:

?f_отв =,.

где h — разность уровней воды в осветлителе и в желобе, равная 0,05 м;

м — коэффициент расхода, равный 0,65.

?f_отв = = 0,029 м Диаметр отверстий принимается равным 20 мм, тогда количество отверстий:

n₀ = = = 93 отверстия.

Шаг отверстий рассчитывается по формуле:

l_о= = = 0,17 м.

Расчет осадкоприемных окон.

Площадь осадкоприемных окон определяют по общему расходу воды, который поступает вместе с избыточным осадком в осадкоуплотнитель:

q_ок=(1-К)•q_расч=(1−0,7)•396=118,8 м³/ч=0,033 м³/с Площадь осадкоприемных окон с каждой стороны осадкоуплотнителя составит:

f_ок = ,.

где V_ок — скорость движения воды с осадком в окнах, равная 10.15 мм/c.

f_ок = = 1,1 м^2.

Получаем f_ок равную 1,1 м².

Принимаем высоту окон равную 0,2 м, тогда общая длина их с каждой стороны осадкоуплотнителя составит:

l_ок = = = 5,5 м.

Исходя из конструктивных соображений, принимаем 9 окон вдоль одной из сторон осадкоуплотнителя. Получается, что ширина одного окна будет равна 0,6 м. Расстояние в свою очередь между окнами будет равно? 1,1 м.

Расчет дырчатых труб для сбора и отвода воды из зоны отделения осадка

где q_ос — потеря воды при продувке, определяемая по формуле:

q_ос = ,.

где n — число осветлителей;

— количество воды, теряемой при сбросе осадка из осадкоуплотнителя (при продувке осветлителя), определяется по формуле:

= ,.

где С_в — максимальная концентрация взвешенных веществ, мг/л;

m — количество взвешенных веществ в воде, выходящей после обработки в осветлителе, равное 8.12 мг/л;

д_ср — средняя концентрация взвешенных веществ в осадкоуплотнителе в зависимости от времени уплотнения;

К_р — коэффициент разбавления осадка при его удалении, равный 1,5.

= = 1,44%.

q_ос = = 5,7 м³/ч.

q_сб = = 56,55 м³/ч.

Скорость движения воды в водосборной трубе должна быть не более 0,5 м/c, следовательно, принимаем диаметр пластмассовой сборной трубы, равный 250 мм.

Диаметр отверстий d_о принимается равным 20 мм. Площадь отверстий при скорости входа V_о в них равной не менее 1,5 м/c составит:

?f_о = = 0,01 м²

Необходимое количество отверстий определяется по формуле:

n_o = = = 31,8? 32 отверстия Шаг отверстий определяется по формуле:

l_о= = = 0,51 м Фактическая скорость входа воды в отверстия определяется по формуле:

1,5м/с? V_отв = = = 6,4 м/c.

Полная высота осветлителя находится по формуле:

H=Н_осв+Н_з.в.о+Н_доп

Н_осв = ,.

где b_кор — ширина коридора осветлителя;

b_ж — ширина одного желоба;

б — угол, образуемый прямыми, проведенными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок водосборных желобов, принимается не более 30^о.

Н_осв = = 5,24 м Высота пирамидальной части осветлителя определяется по формуле:

h_пир = ,.

где, а — ширина коридора по низу, принимаемая обычно, равная 0,4 м;

б1 — угол наклона стенок коридора (в пределах 60^о.70^о).

h_пир = = 1,57 м Высота защитной зоны над слоем взвешенного осадка принимается в пределах 1,5.2 м.

Высота зоны взвешенного осадка выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные определяется по формуле:

1,5? h_верт = Н_осв-h_защ-h_пир = 5,24−2-1,57=1,67 м Высота зоны взвешанного осадка должна быть в пределах 2.2,5 м и определяется по формуле:

h_з.в.о = h_верт + =1,67 += 2,455 м.

Определение продолжительности пребывания осадка в осадкоуплотнителе.

Объем осадкоуплотнителя определяется по формуле:

W =l_кор(b_о.у.•h_верт +2•.

W =16,44•(2,48•1,73+2• = 102,42 м³

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель, составит.

Q_ос = С_в•Q_расч,.

где Q_расч — производительность одного осветлителя.

Q_ос = 317,5•396=125 730 г/час Среднюю концентрацию осадка д_ср принимаем 32 000мг/л.

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителе определяется по формуле:

Т = = = 26,06 ч.

Дырчатые трубы для удаления осадка из осадкоуплотнителя размещаются по продольной оси дна в том месте, где сходятся наклонные стенки осадкоуплотнителя.

Диаметр труб рассчитывается из условия отведения накопившегося осадка в течение не более 15.20 мин при скорости движения осадка в трубе V_о не менее 1 м/с и скорости в отверстиях не более 3 м/с и должен быть не менее 150 мм.

Расход осадка на каждую трубу определяется по формуле:

Q_ос = ,.

где t=15.20 мин.

Q_ос = = 170,7 м³/ч Принимаем пластмассовую трубу диаметром трубы 250 мм (V=1,43 м/с).

Площадь всех отверстий:

?f_о = = 0,0158 м²

Диаметр отверстий принимается равным не менее 20 мм, тогда количество отверстий равно:

n_o = =? 50 отверстий.

Шаг отверстий определяется по формуле:

0,5 > l_o = = = 0,32 м.

Потери напора в отверстиях распределительных труб определяются по формуле:

h₁=о,.

где о — коэффициент сопротивления, определяемые по следующей формуле:

о = + 1 = + 1 = 5,48.

где Кn — коэффициент перфорации — отношение суммарной площади отверстий или щелей к площади поперечного сечения прямолинейной трубы или коллектора или к площади живого сечения в конце сборного желоба, 0,15<�Кn<0,2.

h₁=5,48 = 0,27 м Потери напора по длине h2 в трубах, подводящих воду в осветлитель, равны 0,2 м.

Потери напора во взвешенном слое, исходя из потерь 1.2 см на 1 м взвешенного слоя осадка определяются по формуле:

h₃=1.2•h_з.в.о.= 0,024 м Потери напора в отверстиях водосборных лотков определяется по формуле:

h₄=о =0,27 м Суммарные потери напоры в осветлителе равны:

?h=h₁+h₂+h₃+h₄=0,78 м.