Пример расчета первичного горизонтального отстойника

Рассчитать горизонтальный отстойник для очистной станции производительностью Q = 40000 м³/сут. Средняя температура воды t = 30⁰С. Коэффициент часовой неравномерности К_н = 1,4. Начальная концентрация взвешенных веществ С_н = 1000 мг/л, остаточная концентрация взвешенных веществ в очищенной воде С_к = 300 мг/л. Влажность выпавшего осадка х_ос = 75 %, плотность осадка _ос = 1800 кг/м³. Зависимость продолжительности отстаивания воды от эффекта ее осветления при t = 20⁰С при высоте слоя отстаивания h = 500 мм приведена в табл. 6.

Таблица 6. Продолжительность отстаивания воды в зависимости от эффекта

ее осветления при t = 20⁰С, h = 500 мм, С_н = 1000 мг/л

Эффективность отстаивания Э, %	30	40	50	60	70
Продолжительность отстаивания , с	260	390	450	680	1830

Коэффициент агломерации примесей сточной воды n = 0,3.

1. Средний секундный расход сточной воды Q_с

м³/с.

2. Максимальный секундный расход сточной воды Q_max

м³/с.

3. Требуемая эффективность отстаивания Э

%.

4. По табл. 6 определим продолжительность отстаивания, соответствующую эффективности Э = 70 % при t = 20⁰С и высоте слоя отстаивания h = 500 мм.

 = 1830 с.

5. Примем глубину отстаивания H = 2,5 м (табл. 3).

6. Примем скорость движения воды в отстойнике w = 5 мм/с (табл. 3); вертикальную составляющую скорости  = 0 (табл. 1); температурный коэффициент  = 0,8 (табл. 2); коэффициент использования проточной части отстойника К = 0,5 (табл. 3).

7. Гидравлическая крупность U₀ при Н = 2,5 м, t = 30⁰С и эффективности отстаивания Э = 70 %

мм/с.

8. Примем число секций в отстойнике N = 6.

9. При максимальной производительности секции отстойника ширина отстойника В будет равна

м.

Примем ширину отстойника В = 9 м.

10. Определим действительную скорость w_дейст потока воды в отстойнике

м/с.

11. Длина отстойника L

м.

12. Общий объем проточной части отстойника V_от

м³.

13. Время отстаивания _от

с или 2,14 ч.

Аналогичные расчеты выполним при Н = 1,5 и 3 м. Результаты расчетов сведем в табл. 7.

Таблица 7. Результаты расчета

№ варианта	Н, м	U0, мм/с	N	В, м	wдейст, мм/с	L, м	Vот, м^3	от, ч
1	2,5	0,65	6	9	5,2	40,0	5400	2,14
2	1,5	0,45	8	9	6,5	43,3	4676	1,85
3	3,0	0,74	6	6	6,5	52,7	5692	2,25

Второй вариант дает наименьший объем проточной части отстойника, но отношение ивыходят за пределы рекомендуемых, поэтому окончательно выбираем первый вариант.

14. Объем улавливаемого осадка V_ос

м³/сут.

В отстойнике предусмотрено устройство для механического сгребания осадка в приямок.

Радиальные отстойники

Радиальные отстойники рекомендуется применять при производительности очистных сооружений более 20000 м³/сут. Известны две модификации радиальных отстойников: с центральным и периферийным впуском. Наибольшее распространение в промышленности получили радиальные отстойники с центральным впуском, схема которого изображена на рис. 3.

Р и с. 3. Первичный радиальный отстойник:

1 - подводящая труба; 2 - полупрогружной кожух распределительного устройства; 3 - скребки; 4 - приемный бункер плавающих загрязнений; 5 - отводящая труба; 6 - насосная станция сырого осадка; 7 - труба для отвода осадка.

Основной расчетный параметр радиального отстойника – радиус R определяется по уравнению:

, (12)

где R – радиус отстойника, м;

Q_max – максимальный расход сточных вод, м³/ч;

N – число отстойников;

K – коэффициент использования объема;

U₀ – гидравлическая крупность, мм/с;

 - вертикальная составляющая скорости, мм/с;

d_вп – диаметр центральной трубы, м.

Коэффициент использования объема радиального отстойника: с центральным впуском – К = 0,45; с периферийным впуском – К = 0,65  0,7.

Диаметр центральной трубы d_вп рассчитывается по уравнению:

, (13)

где w_вп – скорость воды в центральной трубе, м/с.

Рекомендуется принимать w_вп не более 30 мм/с.

Для радиальных отстойников существует определенная связь между диаметром D и глубиной слоя воды Н. Многочисленные исследования показали, что отношение D/Н должно лежать в пределах 6  12. При соблюдении указанных отношений D/Н скорость потока в точках, удаленных от центра отстойника на расстояние, равное половине радиуса, т.е. средняя скорость оказывается меньше рекомендуемых пределов.

В табл. 8 приведены основные показатели типовых радиальных отстойников.

Таблица 8. Типовые радиальные отстойники из сборного железобетона

Диаметр, м	Глубина общая, м	Расчетная пропускная способность q при продолжительности отстаивания  = 1,5 часа, м^3/ч	Объем зоны, м^3		Номер типового проекта
			отстаивания Vот	осадка Vос
18 24 30 40 50	3,4 3,4 3,4 4,2 4,5	525 930 1460 3054 6150	908 1400 2190 4580 9200	120 210 340 710 1430	902-2-362.83 902-2-363.83 902-2-378.83 902-2-379.83 902-2-381.84

Общая высота отстойника Н_общ складывается из глубины проточной части Н, высоты нейтральной зоны Н_з и возвышения борта отстойника над кромкой сборного кольцевого водослива Н₂. Таким образом,

Н_общ = Н + Н_з + Н₂. (14)

Обычно принимают Н_з = 0,3 м; Н₂ = 0,5 м.

Расчет радиального отстойника производится методом подбора. Вначале следует принять глубину Н, и скорость потока w, затем определить U₀ и D, и действительную скорость потока w_дейст.

Действительная скорость потока рассчитывается по уравнению

. (15)

Если w_дейст и отношение D/Н отличается от рекомендуемых значений, то следует произвести пересчет при новых значениях Н и w.