Расчёт сооружений очистки сточных вод

Методы, применяемые для очистки сточных вод, могут быть разделены на механические, физико-химические и биологическое. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание.

 

7.1.Сооружения механической очистки сточных вод

При механической очистке из сточной воды удаляются загрязнения, находящиеся в ней главным образом в нерастворенном и частично в коллоидном состоянии. К сооружениям механической очистки относятся: решетки, песколовки, первичные отстойники.

7.1.1. Решётки механические

Решетки предназначены для улавливания из сточных вод крупных нерастворимых загрязнений. Они выполняются из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Прозоры между стержнями решетки обычно принимаются b = 0,016 м.

При расчете решетки общее число прозоров n, шт., определяют по формуле:

n = К_з,

где q_max – максимальный расход сточных вод, м³/с;

b – ширина прозора между стержнями решетки, м;

h_max – максимальная глубина воды в канале перед решеткой, м;

V_р – средняя скорость воды в прозорах решетки, принимается равной 1 м/с – для механизированных решеток;

К_з – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, К_з = 1.05.

n = = 99 прозоров

Принимаем по табл. 1 [6] две рабочих решеток марки МГ8Т с числом прозоров n_факт =55 и, согласно табл. 22 [1], одну резервную с размерами канала В_р Н =1400 2000 мм.

Потери напора в решетке могут быть определены по формуле:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ФИСПОС 280202.65 КР

h_p = ,

где V_max – скорость движения воды перед решеткой, м/с,определяется по формуле:

V_max = = 0,538 м/с;

N – число рабочих решеток;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ФИСПОС 280202.65 КР

К – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки, К = 3,0, [1, п. 6.24]

- коэффициент местного сопротивления решетки, определяется по формуле:

= ,

где - коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержней решетки, принимается равным 2,42 – для прямоугольных стержней,

S - толщина стержня, принимается равной 0,008 м;

- угол наклона решетки к горизонту, .

 

 

Тогда потери напора можно определить по формуле:

h_p= м.

Для предупреждения образования вихревого потока канал перед решеткой плавно уширяют путем изменения направления стенок на угол 30⁰. При количестве 1 рабочей решетки ширина В_к должна быть изменена. Ширина канала В_к.изм подбирается аналогично В_к по расходу сточной воды, принимаемой по формуле:

,

где N-количество рабочих решеток.

м³/с.

Если ширина подводящего канала В_к.изм и общая ширина решетки В_Р, то длина уширения перед решеткой должна быть:

м.

Длина уширения после решетки принимается

м.

Количество уловленных решёткой загрязнений определяется по формуле:

W_P = = 10,6 м³/сут.

где а – количество отбросов на одного человека в год, принимается в зависимости от размеров решётки по таблице 28 , а = 8 л/год чел;

N_{пр. взв.} – приведённое число жителей по взвешенным веществам.

После подбора и расчёта решётки необходимо сделать её проверку по скорости на пропуск минимального расхода. Минимальная скорость должна быть не менее 0,4 м/с.

V_min= 0,44 м/с 0,4 м/с,

где q_min – минимальный расход сточных вод, м³/с;

h_min – минимальный уровень воды в канале перед решёткой, м.

Скорость движения воды в прозорах должна быть 0,8 1,0 м/с:

V_p = м/с 1,0 м/c,

где n_факт – фактическое количество прозоров в решётке.

Обе скорости удовлетворяют требованиям.

 

7.1.2. Аэрируемые песколовки

Песколовки предназначены для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворимых загрязнений. Песколовки рассчитывают на задержание песка крупностью 0,2 мм и более. Число отделений песколовки должно быть не менее двух, причём все рабочие. Скорость движения сточных вод при максимальном притоке принимается согласно табл. 28 [ 1 ] v_s = 0,08 – 0,12м/с.

Принимаем число отделений аэрируемой песколовки n_отд≥2 и определяем площадь живого сечения одного отделения. Принимаем число отделений с учетом того, что площадь живого сечения одного отделения должна быть ≤4 м².

Рассчитываем длину песколовки по формуле:

L_s=

где H_s – рабочая глубина песколовки, согласно п. 6.27 , принимается равной половине общей глубины, . Общая глубина аэрируемой песколовки H=0,7 – 3,5м [1, табл.28]. По п. 6.28 [1] рекомендуется принимать следующие соотношения ширины песколовки к глубине: B:H=1;1,25;1,5

u₀ – гидравлическая крупность песка, принимается по табл. 28 , u₀ = 18,7 мм/с;

K_s – коэффициент, принимаемый по табл. 27 в зависимости от соотношения B:H и диаметра задерживаемых частиц: K_s = 2,08

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ФИСПОС 280202.65 КР

Определяем площадь живого сечения:

Если принять В:Н=1,5, то В=1,5Н

Площадь поперечного сечения , тогда

м

=1,62/3=0,54 м

L_s=

Определим глубину Н_к, м, конической части песколовки

Н_к = Н + i (В - b_k),

где i – уклон дна к песковому лотку, принимается i = 0,2 – 0,4 [1,п.6.28];

В – ширина песколовки, м

b_k – конструктивная ширина от стенки песколовки до края пескового канала, b_k = 1,0м.

Так как В=1,5 Н=1,5 1,62=2,43 м, то Н_к = 1,62 + 0,3*0,12*(2,43 - 1) = 1,67 м

Количество собираемого песколовкой осадка:

где Р – количество песка, задерживаемого в песколовках, принимается согласно п.6.31[1], Р=0,02 л/(чел сут);

t – продолжительность периода между чистками, принимается согласно п.6.32 [1], t=2 сут.

Объем осадка в одном отделении W_OC1, м³, определяется

м³

Песок, задерживаемый в песколовках, чаще всего удаляют с помощью гидроэлеватора и в виде песчаной пульпы перекачивают на песковые площадки или в песковые бункеры.

 

7.1.3. Водоизмеритель

Смеситель типа лотка Паршаля состоит из подводящего раструба, горловины и отводящего раструба. В результате сужения сечения и резкого изменения уклона дна в отводящем раструбе образуется гидравлический прыжок, в котором происходит интенсивное перемешивание потока.

Принимаем лоток пропускной способностью 80000-160000 м³/сут. А = 1,73 м; В = 1,2 м; С = 1,3 м; D = 1,68 м; Е = 1,7 м; Н_А = 1 м; Н^/ = 0,8 м; Н = 1 м; L = 6,6 м; l^/ = 8,9 м; l = 12,5 м; l^// = 14,97 м; b = 1 м.

 

Смеситель рассчитан на вместимость максимального расхода сточных вод в течение 10-15 минут. Конфигурация смесителей и глубина слоя жидкости зависит от местных условий и характеристики воздуходувного оборудования.

Для перемешивания можно принять механические или пневматические аэраторы. Также для смешения используют перепады на лотках и каналах в распределительных камерах и т.п.

7.1.4. Песковые бункеры

Бункеры рассчитываются на 1,5-5 – суточное хранение песка. Объем бункера W_бунк, м³, определяется по формуле

,

где -объем песка в сутки, м³;

- время хранения песка в песковых бункерах, сут.

 

м³

Количество бункеров N_б должно быть не менее двух. Принимаем N_б=2, тогда объем одного бункера:

м³.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ФИСПОС 280202.65 КР

По таблице 3 принимаем диаметр бункера D=3 м, диаметр выгрузочного отверстия d=0,5 м, высоту конусной части Н_к=2,16 м, высоту цилиндрической части Н_ц=3 м, объем конусной части W_к=6,07 м³. Фактический объем бункера W_факт=27,25 м³, общая высота 4,16 м.

 

7.1.5. Первичные радиальные отстойники

Отстойники применяют для предварительной очистки сточных вод. В них происходит выделение из сточных вод грубо дисперсных примесей, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность. По конструктивным признакам отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные, радиальные. Количество первичных отстойников принимается не менее двух . При минимальном числе отстойников их расчётный объём необходимо увеличивать в 1,2 1,3 раза.

Определим эффект осветления Э, %, сточной воды в горизонтальных отстойниках по формуле:

Э = = = 59 %;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ФИСПОС 280202.65 КР

где C_en – концентрация взвешенных веществ в исходной воде, мг/л;

C_ex – допустимая концентрация взвешенных веществ на сооружения биологической очистки, принимается 100 150 мг/л; C_ex = 150мг/л.

Расчетное значение гидравлической крупности определяется по формуле:

u = = = 1,69 мм/с,

где H_set – глубина проточной части в отстойнике, равная 3,4 м.

K_set – коэффициент использования объёма в проточной части отстойника, принимается по таблице 31 ; для радиальных отстойников – 0,45.

- коэффициент, учитывающий влияние температуры сточной воды на её вязкость, = f (Т_w, ) определяется по данным, приведенным ниже:

T_w = (t_бсв Q_бсв + t_псв Q_псв) / Q_об = (14 66000 + 10 20000) / 86000 = 13,1 ^оС =1,18

t_set – продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое воды h₁ =500мм, определяется по таблице 2.2 , t_set = f (Э, С_en) – определяется интерполяцией, t_set= 3262,87.

n₂ – показатель степени, зависящий от агломерации взвеси, в процессе осаждения, определяется по чертежу 2.8 [3] n₂ = 0.25

Принимаем типовой отстойник с размерами D_set = 30 м; H_set = 3,4 м; d_en=5,7 м

Определим производительность одного отстойника q_set,м³/ч, по формуле:

q_set= 2.8 K_set (D_set ^2- d_en^2) (u - v_tb)= 2,8 0,45 (30² – 5,7²) (1,69 – 0,016)=2357.63 м³/ч;

где v_tb – турбулентная составляющая, зависящая от скорости рабочего потока,

принимается по таблице 32 . При V_w = 6.72 мм/с v_tb = 0,016

Тогда число отстойников определяется по формуле:

N= = =2,16 шт.

Принимаем 3 радиальных отстойника.

 

Проверка расчета и подбора отстойников

1. Фактический расход одного отстойника вычисляется по формуле:

q_факт= = = 1694,58м³/ч.

 

2. Фактическая гидравлическая крупность вычисляется по формуле:

u = = =1,57 мм/с.

 

3.Фактическая продолжительность отстаивания:

t_факт= = = 3178 c.

По таблице 30 определим эффект отстаивания Э = f (C_en, t_факт) = 58,6 %.

Время отстаивания Т, ч, вычисляется по формуле:

Т= = =1,29ч,

Объём осадка определяется:

W_oc = = = 370,8 м³/сут.

 

Объём иловой камеры рассчитывается по формуле:

W_ил.кам = = = 247,2 м³.

где t – время хранения осадка, принимается по п 6,66 [1] t = 2сут.