- •И.В. Журавлева пРоЕКтИрОваНиЕ сОоружений биологической очистки сточных вод на сТаНЦиЯх водоотведения
- •Рецензенты:
- •Введение
- •Глава I Биологическая очистка в искусственных условиях
- •1.1. Сооружения биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях
- •1.2. Биофильтры
- •1.2.1. Капельные биофильтры
- •1.2.2. Высоконагруженные биофильтры
- •1.2.2.1. Расчёт аэрофильтров
- •1.2.2.2. Расчёт биофильтров с пластмассовой загрузкой
- •1.3. Аэротенки
- •Расчёт аэротенков
- •1.4. Аэротенки-отстойники
- •1.5. Вторичные отстойники
- •1.5.2. Расчёт горизонтальных и радиальных вторичных отстойников
- •1.6. Илоуплотнители
- •Глава 2 Компоновка очистных сооружений
- •2.1. Требования к генеральному плану очистной станции
- •2.2. Высотное проектирование очистной станции
- •Методика построения высотной схемы
- •Глава 3 Примеры расчёта
- •3.1. Расчёт аэротенков
- •3.2. Расчёт вторичных отстойников
- •3.3. Расчёт илоуплотнителей
- •3.4. Пример расчёта и построения профиля движения сырого осадка
- •3.5. Пример расчёта и построения профиля движения активного ила
- •Заключение
- •Вопросы для самоконтроля
- •Задачи для решения на практических занятиях
- •ПРоЕКтИрОваНиЕ сОоружений биологической очистки сточных вод на сТаНЦиЯх водоотведения
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
1.5.2. Расчёт горизонтальных и радиальных вторичных отстойников
Необходимый объём зоны осветления вторичных отстойников определяется по формуле
Wосв.=(1+Ri)Qmaxt, м3, (36)
где Qmax – максимальный часовой приток, м3/ч;
t – время пребывания воды в зоне отстаивания, ч.
Объём ила, который должен быть задержан во вторичных отстойниках, за время его уплотнения определяется по формуле (33).
Общий требуемый объём ёмкостей для отстаивания и хранения ила определяется по формуле
Wобщ.= Wосв.+ Wил., м3. (37)
Количество вторичных отстойников определяется по формуле
nв.о.= Wобщ/Wраб, шт. (38)
здесь Wраб – рабочий объём типового отстойника, м3.
Подбор ёмкостей радиальных вторичных отстойников можно выполнить по табл. 17.
Таблица 17
Основные параметры типовых радиальных вторичных отстойников
Номер типового проекта |
Диаметр, м |
Глубина, м |
Объём зоны, м3 |
Пропускная способность, м3/ч, при tотс |
||
отстойной |
осадка |
1,5 ч |
2,0 ч |
|||
902-2-87/76 |
18 |
3,7 |
788 |
160 |
525 |
394 |
902-2-88/75 |
24 |
3,7 |
1400 |
280 |
933 |
700 |
902-2-89/75 |
30 |
3,7 |
2190 |
440 |
1460 |
1095 |
902-2-90/75 |
40 |
4,35 |
4580 |
915 |
3054 |
2290 |
1.6. Илоуплотнители
Илоуплотнители используются для снижения влажности активного ила, чтобы сократить размеры сооружений по стабилизации и обезвоживанию осадка. Они бывают вертикального, радиального типа. Их типоразмеры аналогичны вторичным отстойникам. Вертикальные илоуплотнители применяются на станциях с неполной очисткой, здесь образуется более тяжёлый ил. В радиальных уплотнителях отношение диаметра к глубине принимают D/H=6 – 7.
Значения концентрации избыточного активного ила, продолжительность отстаивания, скорость движения жидкости в отстойной зоне принимаются по табл. 18.
Таблица 18
Основные параметры илоуплотнителей
Характеристика избыточного активного ила |
Влажность уплотнённого активного ила, % |
Продолжительность уплотнения, ч |
Скорость движения ила в отстойной зоне, мм/с |
||
Вертикальный |
Радиальный |
Вертикальный |
Радиальный |
||
После аэротенка на полную биологическую очистку аср.=1,5 – 3 г/л |
- |
97,3 |
- |
5 - 8 |
- |
После вторичных отстойников аил=3,5-6,5 г/л |
98 |
97,3 |
10 -12 |
9 -11 |
Не более 0,1 |
То же, аил=7-9 г/л |
98 |
97,3 |
14 – 16 |
11 -14 |
Не более 0,1 |
Из аэротенков на неполную биологическую очистку |
95 |
95 |
3 |
3 |
Не более 0,2 |
Для обеспечения нормального процесса уплотнения избыточного ила, необходимо правильно выбирать объём уплотнителей. Расчёт илоуплотнителей производится ч учётом величины прироста активного ила и концентрации уплотнённого ила.
Методика расчёта илоуплотнителей заключается в следующем:
Определяется величина избыточного активного ила, направляемого на илоуплотнители. Прирост активного ила определяется по формуле (5.11) [2].
Вес избыточного активного ила определяется по формуле
Р=Пр-аt, г/м3, (39)
где Пр - прирост активного ила, г/м3;
аt – вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников. При доочистки аt =10 г/м3, без доочистки аt =m – по расчёту необходимой степени очистки формула (7) [4].
Максимальная концентрация избыточного активного ила находится по формуле
Рmax= Р, г/м3, (40)
где - коэффициент неравномерности прироста активного ила по сезонам года. = 1,15 … 1,2.
Величина максимальной гидравлической нагрузки (количество избыточного активного ила, которое может быть подано на илоуплотнители) определяется по формуле
, м3/ч, (41)
где Q – суточный расход очищаемой сточной жидкости, м3/сут;
24 – количество часов в сутках,
С – концентрация уплотнённого активного ила: С= 2…8 г/л= 2000…8000 г/м3.
Величина продолжительности уплотнения ила в большей степени зависит от принятого типа уплотнителей (см. табл. 18).
Выбрав тип илоуплотнителей, и приняв конкретно его типовой размер, определим допустимую величину нагрузки ила на одно типовое сооружение
, м3/ч, (42)
где Wраб- рабочий объём типового илоуплотнителя, м3;
t - продолжительность уплотнения ила в часах.
Необходимое количество илоуплотнителей определяется по формуле
, шт., (43)
здесь qmax – максимальное количество ила подаваемого на илоуплотнители, м3/ч;
q – допустимая нагрузка активного ила на один илоуплотнитель.
Если по расчётам необходимо применить более четырёх вертикальных илоуплотнителей диаметром Д= 9 м, то целесообразно выбрать ёмкости радиального типа большего размера.
Геометрические размеры определяются в следующей последовательности:
- полезная площадь поперечного сечения
, м2, (44)
где qж – количество сточной жидкости, которое необходимо удалить из ила в процессе уплотнения, м3/ч;
qж , м3/ч, (45)
В1 и В2 – влажности поступающего и уплотнённого ила, %; В1 =99,6…99,4 %. В2 определяется по табл. 18.
- скорость движения воды в уплотнители, мм/с;
- площадь поперечного сечения центральной трубы
, м2, (46)
здесь тр – скорость движения в вертикальной трубе. тр =0,1 м/с;
- общая площадь всех илоуплотнителей
Fобщ=Fполн+fобщ, м2. (47)
- необходимый диаметр одного илоуплотнителя
, м, (48)
n – количество принятых илоуплотнителей. Минимальное число n =2 шт. (оба рабочих).
Флотационные уплотнителя сокращают продолжительность уплотнения по сравнению с гравитационными в 10..15 раз и позволяют достичь меньшей влажности уплотнённого ила. В режиме флотации работают радиальные уплотнители. Основные параметры флотатора сведены в табл. 19.
Таблица 19
Основные параметры флотатора
Давление насыщения жидкости воздухом, МПа |
Объём воздуха, на 1 м3 жидкости, м3 |
Отношение объёма рабочей жидкости к объёму уплотняемого ила |
Время пребывания во флотаторе, ч |
Скорости истечения из отверстий распределительных труб, м/с |
Конечная влажность уплотнённого ила, % |
Концентрация взвешенных веществ в иловой воде, г/м3 |
|
рабочей жидкости |
ила |
||||||
0,2…0,4 |
0,05…0,06 |
2:1 – 3:1 |
0,7…1 |
1,8…2,3 |
0,7…1 |
94,5…95 |
20…30 |
Расчёт флотационного уплотнителя приведён в [5, C.242].
Наиболее компактным и эффективным способом разделения активного ила на фракции: молодой ил, минерализованный ил и влага является трёх продуктовый напорный гидроциклон, который работает по принципу, показанному на рис. 14. Традиционно гидроциклоны использовались для отделения влаги от песка, а теперь нашли применения и для активного ила.
В гидроциклоне возникают центробежные силы за счёт тангенциального подсоединения трубопровода к цилиндрическому корпусу аппарата. Гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном или горизонтальном положении. Можно устанавливать один или несколько параллельно работающих аппаратов, объединяемых в блоки. Чтобы избежать засорения гидроциклона, рекомендуется устанавливать защитные сетки на всасывающих трубах насосов, питающих гидроциклоны. Размеры ячеек сетки должны быть в 6…10 раз меньше диаметра шламовой насадки.
Тяжёлые фракции активного ила направляются в коническую часть аппарата, основной поток (иловая вода) удаляется из центральной части аппарата. Лёгкие фракции (молодые) ила движутся по центральной спирали вверх к сливной насадке. Разделение фракций зависит от диаметров насадок, размеров других конструктивных элементов гидроциклона.
Основные параметры гидроциклонов приведены в табл. 20.
Таблица 20
Параметры напорных гидроциклонов
Гидравлическая крупность частиц, задерживаемых гидроциклоном, мм/с |
Конструктивные и технологические параметры аппарата |
||||||||
диаметр цилиндрической части, D мм |
размеры элементов в мм |
потеря напора в гидроциклоне, Р м |
производительность одного аппарата, м3/ч |
потери воды с пульпой, % от производительности |
|||||
диаметр впуска dпит |
диаметр сливной насадки dcл |
диаметр шламовой насадки dшл |
высота цилиндрической части |
||||||
объёмная масса 2-3,5 г/см2; исходная концентрация 2-4 г/л |
объёмная масса 5 г/см2; исходная концентрация 200-800 мг/л |
||||||||
1,7 – 1 |
0,25 – 0,2 |
50 |
14 |
20 |
6 |
50 |
10 - 15 |
3 - 4 |
2 - 3 |
2,1 – 1,3 |
0,4 – 0,3 |
75 |
18 |
20,2 |
9 |
75 |
15 – 20 |
5 – 6 |
3 - 5 |
3,7 – 2,7 |
0,5 – 0,4 |
250 |
50 |
57,5 |
25 |
175 |
15 - 25 |
46 – 53 |
5 - 7 |
4,6 – 3,6 |
1,1 – 0,8 |
350 |
63 |
77 |
24,5 |
308 |
20 – 30 |
75 – 85 |
2 - 3 |
4,8 – 4,3 |
2 – 1,8 |
500 |
65 |
110 |
25 |
400 |
25 -35 |
85 - 90 |
1,5 - 2 |
Гидравлическая крупность частиц, поступающих через нижний конический патрубок гидроциклона, определяется по упрощённой формуле ВНИИ ВОДГЕО [3]
, мм/с (49)
где D – диаметр гидроциклона, м; Qпит – производительность гидроциклона, м3/с;
КТ – коэффициент, учитывающий влияние концентрации взвеси и турбулентность потока. КТ =0,04; - коэффициент, учитывающий затухание тангенциальной скорости в гидроциклонах. =0,45.
Производительность гидроциклонов принятого типоразмера можно определить по формуле А.И. Поварова [3]
, л/мин , (50)
здесь и dcл – диаметры питающего и сливного патрубков, см;
Р – перепад давления в гидроциклоне, м вод. ст.; g=9,81 м/с2.