- •Основы расчета первичных отстойников
- •Горизонтальные отстойники
- •Пример расчета первичного горизонтального отстойника
- •Радиальные отстойники
- •Пример расчета радиального отстойника
- •Тонкослойные отстойники
- •Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные
- •Пример расчета отстойников
- •Отстойник с вращающимся сборно-распределительным устройством
- •Пример расчета
Пример расчета радиального отстойника
Подобрать стандартные радиальные отстойники для очистки сточных вод, средний расход которых Q = 4000 м3/ч. Коэффициент часовой неравномерности Кн = 1,2. Содержание взвешенных веществ в исходной воде Сн = 360 мг/л, допустимое содержание взвешенных веществ в осветленной воде Ск = 150 мг/л. Температура воды t = 200С.Влажность образующегося осадка хос = 70 %, плотность осадка ос = 2000 кг/м3. Зависимость продолжительности отстаивания воды в лабораторных условиях (t = 200C, h = 500 мм) от эффективности отстаивания приведена в табл. 9. Коэффициент агломерации примесей сточной воды n = 0,3.
Таблица 9. Зависимость продолжительности отстаивания воды от эффективности
при t = 200С, h = 500 мм, Сн = 360 мг/л
Эффективность отстаивания Э, % |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
Продолжительность отстаивания , с |
320 |
450 |
640 |
870 |
2600 |
Эффективность очистки Э
%.
По табл. 9 определяем продолжительность отстаивания , соответствующую эффективности Э = 70 %.
= 820 с.
Примем скорость движения воды в отстойнике w = 5 мм/с (табл. 3).
Вертикальная составляющая скорости может быть рассчитана по формуле
= 0,05 w = 0,05 * 5 = 0,25 мм/с.
Температурный коэффициент при t = 200С = 1 (табл. 2).
Примем глубину проточной части отстойника Н = 3 м (табл. 3).
Гидравлическая крупность U0
мм/с.
Максимальный расход сточных вод Qmax = Kн * Q = 1,2 * 4000 = 4800 м3/ч.
Примем число отстойников N = 2.
Принимаем скорость воды в центральной трубе wвп = 25 мм/с.
Диаметр центральной трубы
м.
Радиус отстойника
м.
Тогда диаметр отстойника D = 28 м.
Примем стандартный диаметр отстойника Dст = 30 м.
Отношение Dст/Н = 30/3 = 10 соответствует рекомендуемому.
Действительная средняя скорость потока
м/с.
Это меньше принятой ранее w = 5 мм/с, следовательно, требуется пересчет.
Примем w = 4,7 мм/с; = 0,05 * 4,7 = 0,235 мм/с; U0 = 0,985 мм/с; R = 14 м.
Окончательно принимаем Dст = 30 м.
Общая высота отстойника
Нобщ = Н + Нз + Н2 = 3 + 0,5 + 0,3 = 3,8 м.
Объем осадка
м3/сут.
Продолжительность отстаивания
ч.
Отстойник снабжен скребковым механизмом для сгребания осадка в приямок.
Тонкослойные отстойники
Тонкослойное отстаивание применяется для сокращения объема очистных сооружений при ограниченности выделяемой площади и при необходимости повышения эффективности существующих отстойников. В первом случае тонкослойные отстойники выполняют роль самостоятельных сооружений, во втором существующие отстойники дополняются тонкослойными модулями, располагаемыми в совершенствуемом отстойнике перед водосборным устройством.
Тонкослойные отстойники могут быть горизонтальными, вертикальными и радиальными. Они состоят из водораспределительной, отстойной и водосборной зон. В тонкослойных отстойниках отстойная зона делится трубчатыми и пластинчатыми элементами на ряд слоев (ярусов) небольшой глубины (25 200 мм). Определенное число труб или пластин заданных размеров образуют блок (модуль), из которых конструируется секция отстойника. Трубчатые и пластинчатые элемента в блоке расположены наклонно. Угол наклона элементов к горизонту составляет 45 – 600. По взаимному движению воды и выделяемых примесей различают отстойники с прямоточной, противоточной и перекрестной схемами. Схемы тонкослойных отстойников различных конструкций изображены на рис. 4 – 7.
Основные расчетные зависимости и параметры работы тонкослойных отстойников с различными схемами движения воды и примесей приведены в таблице 4.
При проектировании отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка (рис. 4) расчетными величинами являются длина яруса LБЛ и производительность q.
Длина яруса LБЛ в м определяется по формуле
. (16)
Производительность одной секции отстойника q в м3/ч – по уравнению
, (17)
где К – коэффициент использования объема отстойника;
h – высота яруса, м;
w – скорость потока воды, мм/с;
U0 – гидравлическая крупность, мм/с;
К1 – коэффициент выноса уловленных частиц;
НБЛ – высота блока, м;
ВБЛ – ширина блока, м.
Величина коэффициента использования объема тонкослойного отстойника К принимается по табл. 3 в зависимости от схемы движения воды и осадка. Высота яруса h и скорость потока воды w берутся по табл. 3 (при высоких концентрациях загрязнений рекомендуется принимать большие значения). Коэффициент выноса уловленных частиц К1 зависит от профиля пластин. При плоских пластинах К1 = 1,2; при рифленых К1 = 0.
Р и с. 4. Схема тонкослойного отстойника,
работающего по перекрестной схеме удаления осадка:
1 – водоподводящее устройство; 2 – водораспределительная зона; 3 – вертикальная перегородка; 4 – распределительное устройство; 5 – блок (модуль) с параллельными пластинами; 6 – отстойная (рабочая) зона; 7 – полупогружная стенка; 8 – водосборная зона; 9 – водосборный лоток; 10 – приямок
Р и с. 5. Схема тонкослойного отстойника,
работающего по противоточной схеме удаления тяжелых примесей:
1 – водоподводящая труба; 2 – наклонная перегородка; 3 – блок с параллельными пластинами; 4 – водосборный лоток; 5 – водоотводящая труба; 6 – приямок
Р и с. 6. Схема тонкослойного отстойника,
работающего по противоточной схеме удаления примесей:
1 – водораспределительная зона; 2 – отстойная зона; 3 – водосборная зона; 4 – приямок
Р и с. 7. Схема радиального отстойника,
дополненного тонкослойными блоками:
1 – труба для подвода воды; 2 – центральная водораспределительная труба; 3 – тонкослойный блок; 4 – кольцевой водоотводящий лоток; 5 – приямок
Гидравлическая крупность задерживаемых частиц U0в мм/с рассчитывается на основе экспериментальных данных по формуле
, (18)
где t- температурный коэффициент, принимаемый по табл. 3;
- время отстаивания в секундах, необходимое для обеспечения требуемой степени очистки в слое высотой h равной принятой высоте яруса в мм.
Высота блока НБЛи его ширина ВБЛпринимаются из конструктивных соображений с учетом обеспечения ламинарного движения потока воды в межполочном пространстве. Ширина тонкослойного блока назначается по табл. 3, исходя из допустимого прогиба листа, выбранного для тонкослойного (= 3 - 5 мм) при наклоне под углом сползания осадка.
Число секций отстойника N можно рассчитать по формуле
, (19)
где Q - расход сточных вод, м3/ч;
КN- коэффициент часовой неравномерности.
N - принимается целым числом.
Проверка действительной скорости потока wдейстосуществляется по уравнению
. (20)
Если wдейстравна принятой скорости потока w, то исходные для расчета величины выбраны верно.
Общая ширина В отстойника определяется по формуле:
, (21)
где b1= 0,25 м; b2= 0,050,1 м - размеры, принятые по конструктивным соображениям
Общая высота Н отстойника
Н = НБЛ+ h3+ hм, (22)
где h3= 0,20,3 м, hм= 0,1 м – размеры отстойника, принятые по конструктивным и технологическим соображениям.
После определения длины яруса LБЛотстойника, исходя из возможных размеров материала, применяющегося для параллельных пластин, назначаются длина пластины в ярусе и количество блоков (модулей), расположенных по одной прямой. Обязательным условием, выполняемым при конструировании отстойника, должна быть плотная стыковка соответствующих пластин в рядом устанавливаемых блоках (модулях).
Длина тонкослойного отстойника L в м рассчитывается по формуле
L = LБЛ+l1+l2+ 2l3+l4, (23)
где l1 - длина зоны распределения потока по ширине отстойника, служащая для выделения крупных примесей; длина зоны рассчитывается на 2 - 3-х минутное пребывание потока
(24)
(здесь 1- продолжительность пребывания потока в зоне; Кз= 0,3 - коэффициент использования зоны);
l2 - ширина распределительного устройства;
l2 = 0, если распределение осуществляется с помощью дырчатой перегородки;
l2 = 0,2 м, если применяется пропорциональное распределительное устройство;
l3= 0,2 - 0,25 м - расстояние между водораспределительным устройством и блоками параллельных пластин;
l4= 0,15 - 0,2 м - расстояние между полупогружной стенкой и водосливом.
В настоящее время применяется большое количество конструктивных разновидностей тонкослойных отстойников, работающих по противоточной схеме. Все они, практически могут быть сведены к двум расчетным схемам, показанным на рис. 5 и 6.
В конструкции отстойника, показанного на рис. 5, расчетными величинами являются длина пластины в блоке(модуле) LБЛипроизводительность секцииq.
Длину пластины LБЛв м можно определить по формуле
, (25)
где w - скорость потока в ярусе, мм/с;
h - высота яруса, мм;
U0- гидравлическая крупность удаляемых частиц, мм/с.
Скорость потока w и высота яруса h задаются по табл. 3. Гидравлическая крупность U0рассчитывается по формуле (2), производительность секции q – по формуле
, (26)
где НБЛ= n* bn- высота блока, м;
n – количество ярусов в блоке (назначается из конструктивных соображений);
bn= h*cos- расстояние между пластинами, м;
- угол наклона пластин к горизонту.
Ширина секции отстойника ВБЛназначается из конструктивных соображений и исходя из размеров пластин, предназначенных для изготовления блоков. Рекомендуемые размеры ВБЛприведены в табл. 3. Размеры других узлов отстойника (ширина резервуара, его глубина) определяются в зависимости от размеров тонкослойного блока LБЛ и НБЛ, с учетом обеспечения ламинарного режима движения потока и условий равномерного распределения поступающей и отвода очищенной воды.
Например, общая глубина отстойника Н рассчитывается по формуле
Н = h1+ h2+ h3, (27)
где h1= h3= 0,5 м; h2= НБЛ*cos+ LБЛ*sin.
Длину резервуара отстойника L можно определить как
L = l1+l2+l3 , (28)
где l1 = 0,05 - 0,1 м;
l2 = LБЛ*cos+ HБЛ*sin.;
l3= 0,5 м.
В расчетные параметры тонкослойного отстойника, изображенного на рис. 6 следует принимать длину пластин вблоке LБЛи длину расположение тонкослойных блоков LБ.
Длина пластин в блоке LБЛрассчитывается по формуле (18), а LБ- по формуле
. (29)
Общая длина отстойника L определяется по формуле
, (30)
где = 11,5 м – длина зоны формирования потока перед распределением между ярусами; здесь же происходит выделение крупных механических примесей;
= LБЛ * sin (90 - ) = LБЛ * cos ;
= 0,3 м;
= 0,050,1 м; - размеры назначаемые по конструктивным
= 0,40,5 м. соображениям
Общая глубина воды в отстойнике Н определяется как сумма высот различных зон
Н = hм+ h2+ h3+ h4+ h5, (31)
где hм0,1 м; h2= LБЛ*sin; h3= 0,20,5 м; h4= 0,10,2 м; h5= 0,3 м.
Для всех конструкций тонкослойных отстойников определяется расход удаляемого осадка по уравнению (4).