6. Технологический расчет сооружений по очистке сточных вод
Расчеты сооружений, входящих в блоки механической и биохимической очистки, т.е. решеток, песколовок, отстойников и аэротенков со всеми вспомогательными сооружениями, будем производить в соответствии в соответствии с методиками приведенными в [3; 6].
В результате этих расчетов должны быть определены:
• количество сооружений (рабочих и резервных);
• основные габаритные и технологические размеры.
Размеры сооружений и их элементов принимаются путем округления их расчетных значений в большую сторону пользуясь следующим рекомендациями:
-величины до 1 м округляются до 0,05 м;
-величины от 1 м до 5 м – до 0,1 м;
-величины более 5 м – до 0,5 м или до целого метра.
При этом принятые значения ширины и глубины каналов и лотков должна быть не менее 0,1 м, а диаметры самотечных трубопроводов – 0,05 м.
Результаты расчетов иллюстрируются расчетными схемами, на которых указываются основные размеры сооружения и его элементов.
6.1 Расчет решетки
Расход сточных вод, приходящийся на одну решетку, м3/с:
Q – максимальный суммарный расход сточных вод, Qmax = 7136,88 м3/ч Qmax = 1,98 м3/с;
N1 – число рабочих решеток, примем N1 = 3 шт.
|
q = |
Qmax |
|
|
|
N1 | |||
|
q = |
1,98 |
= 0,66 |
|
|
3 |
Общее число прозоров в решетках, ед.:
|
n = |
q |
k3 |
|
|
bh1vp |
здесь:
n – количество прозоров;
b – ширина прозоров решетки, в случае отсутствия данных о насосах, допускается принимать b = 16…20 мм. Примем b = 20 мм = 0,02 м;
h1 – глубина воды перед решеткой, h1 = 1 м;
vр – средняя скорость движения воды в прозорах решетки, vр = 1 м/с;
k3 – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров решетки граблями и задержанными примесями, k3 = 1,05.
|
n = |
0,66 |
*1,05 = 34,65 |
|
0,02*1*1 |
Принимаем: n = 35 ед.
Ширина решетки, м:
Bp=s(n-1)+bn
где s – толщина стержней решетки, примем s = 10 мм = 0,01 м.
Bp= 0,01*(35-1)+0,02* 35 = 1,04
Принимаем: Bp= 1,1 м.
Скорость движения воды в камере решетки, м/с. Для предотвращения отложения осадка в камере решетки минимальная скорость движения воды в ней должна быть не менее 0,4 м/с,:
|
v = |
q |
|
|
Bp h1 |
| |
|
v = |
0,66 |
= 0,6 |
|
1,1*1 |
Скорость движения воды в камере удовлетворяет необходимым условиям v =0,6>0,4 (м/с), общее количество решеток будет:
N=N1+N2 = 3+1=4 (шт.)
где
N1 – рассчитанное количество решеток;
N2 =1, – резервное количество решеток, (табл.2 [3])
Ширина подводящего и отводящего каналов, м:
|
Bк = |
q |
= |
0,66 |
=0,66 |
|
h1Vк |
1*1 |
где: Vк – скорость движения сточных вод в канале, Vк = 1 м/с.
Принимаем:
Bк
= 0,7 м.
Длины участков расширения и сужения, м:
|
lк = |
Bp - Bк |
= |
1,1 – 0,7 |
=0,74 |
|
2tg |
2* tg150 |
здесь, – угол раскрытия канала (сужения камеры решетки), =150.
Принимаем: lк = 0,75 м.
Средняя длина камеры перед решеткой, м:
l1=k1*Bр=1,5*1,1=1,65
где, k1 – безразмерный коэффициент, k1 = 1,5.
Принимаем: l1 = 1,7 м.
Средняя длина камеры за решеткой, м:
l2=k2*Bр=1*1,1=1,1
где, k2 – безразмерный коэффициент, k2 = 1.
Принимаем: l2 = 1,1 м.
Длина камеры решетки, м:
L = l1 + l2 =1,7+1,1=2,8 (м)
Полная длина камеры решетки, м:
Lр = L + 2lк =2,8 + 1,5 = 4,3 (м)
Высота расположения пола над дном камеры решетки, м:
H = h1+h2= 1+1= 2 (м)
здесь, h2 – высота расположения пола над расчетным уровнем сточных вод в канале, h2 =1 м.
Необходимая длина стержней в решетке, м:
lс = H* tg tg600 = 3,46 (м)
при чем, – угол наклона решетки к горизонту, = 600
Коэффициент местного сопротивления решетки
-
(s/b)
] *sin
4
3
где, – коэффициент зависящий от формы стержней решетки, минимальный для ромбовидных стержней со скругленными торцами (рис. 2f и табл. 3 в [3]). = 0,76.
76*[(0,01/0,02)4/3] sin600 = 0,26
Потери напора в решетках, м:
|
h = |
v2 |
P = 0,26* |
0,62 |
*3 = 0,014 |
|
2g |
2*9,81 |
здесь: g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
Р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора, вследствие засорения решетки, рекомендуемое значение Р = 3.
Приведенное число жителей, чел.,
|
Nпр = |
1000Qс |
= |
1000*108725 |
= 434900 (чел) |
|
Nв/о |
250 |
где, Nв/о – усредненная норма водоотведения, Nв/о=250 л/(чел·сут);
Qс – суммарный суточный расход сточных вод, Qс = 108725 м3/сут (табл. 1).
Принимаем:
Nпр
= 434900 чел.
Объем задерживаемых решетками примесей, м3/сут:
|
Vпр = |
Nпр Vн |
= |
434900*8 |
= 9,53 (м3/сут) |
|
1000*365 |
365000 |
где, Vн – удельное количество отбросов, Vн = 8 л/(чел·год).
Масса задерживаемых примесей, т/сут:
|
Mпр = |
Vпр |
= |
9,53*8 |
= 9,5 (м3/сут) |
|
1000 |
1000 |
здесь: – средняя плотность задерживаемых примесей, = 750 кг/м3.
Расчетная схема решеток представлена на рис. 1.
Рис. 1. Расчетная схема решеток
6.2 Расчет аэрируемых песколовок
Расчетная глубина рабочей части песколовки, м, при расчетном диаметре задерживаемых частиц песка d = 0,15 мм.:
|
Hs = |
U0 |
= |
0,0132 |
*60= 0,33 (м) |
|
ks |
2,39 |
где: U0 – гидравлическая крупность наименьших частиц песка, U0 =13,2 мм/с = 0,0132 м/с ( табл. 5 в [3]);
ks – эмпирический коэффициент, учитывающий влияние характера
движения воды в песколовке на скорость осаждения песка, ks = 2,39 ( табл. 5 в [3]);
– продолжительность пребывания сточных вод в песколовке, t = 60 с.
Принимаем
Hs
=0,6
м. (принятое значение должно быть больше
расчетного, но не меньше 0,6 м и не более
1,2 м).
Длина рабочей части песколовки, м.:
|
L = |
ks Hs vs |
= |
2,39*0,6*0,23 |
= 24,98 (м) |
|
U0 |
0,0132 |
здесь, vs – средняя скорость движения воды в песколовке, vs = 0,23 м/с.
Принимаем L = 25 м.
Длины успокоительных участков, м.:
|
l = |
kL L |
= |
0,4*25 |
= 5 (м) |
|
2 |
2 |
при чем, kL – коэффициент пропорциональности, kL = 0,4.
Общая длина песколовки, м.:
Lс L2l 25+2*5 = 35 (м
Площадь живого сечения рабочей части песколовки, м2.:
|
= |
q |
= |
7136,88 |
= 2,16 (м2) |
|
3600* vs n |
3600*0,23*4 |
где: q – максимальный суммарный расход сточных вод, q=7136,88 м3/ч (табл. 1);
n – число рабочих песколовок, n = 4.
Общая ширина песколовки, м.:
|
= |
|
= |
2,16 |
= 3,6 (м) |
|
Hs |
0,6 |
Ширина одного отделения песколовки, м, при принятых справочных данных (табл. 5 в [3]),
b 1,5Hs 1,50,60,9 (м)
Число рабочих отделений песколовки, шт.:
|
nо = |
B |
= |
3,6 |
= 4 |
|
b |
0,9 |
Число резервных песколовок, шт.:
|
nр = |
n |
= |
4 |
= 2 |
|
2 |
2 |
Общее число песколовок, шт.:
N nо nр42 6
Приведенное число жителей, чел.,
|
Nпр = |
1000Q |
= |
1000*108725 |
= 434900 (чел) |
|
Nв/о |
250 |
где, Nв/о – усредненная норма водоотведения, Nв/о=250 л/(чел·сут).
Qс – суммарный суточный расход сточных вод, Qс = 108725 м3/сут (табл. 1).
Принимаем:
Nпр
= 434900 чел.
Содержание песка в сточной воде, кг/м3.:
|
C = |
VнNпр |
= |
0,02*434900*1500 |
= 0,12 (кг/м3) |
|
1000Q |
1000*108725 |
при чем: Vн – объем песка, задерживаемый в песколовках и приходящийся на одного человека в сутки, Vн = 0,02 л/(чел·сут);
– плотность сырого песка, = 1500 кг/м3.
Объем осадочной части песколовки, м3.:
|
Vос = |
C Q t |
= |
0,12*108725*2 |
= 4,35 (м3) |
|
n |
4*1500 |
где, t – продолжительность хранения песка в песколовке, t = 2 сут. Объем осадочной части одного отделения песколовки, м3.:
|
Vос1 = |
Vос |
= |
4,35 |
= 1,08 (м3) |
|
nо |
4 |
Глубина слоя песка в песколовке, м.:
|
hос = |
Vос |
= |
4,35 |
= 0,035 (м3) |
|
BLc |
3,6*35 |
Принимаем hос = 0,05 м.
Диаметр смывного трубопровода, м.:
|
dтр√ |
4Qтр |
=√ |
4*6 |
= 0,027 |
|
3600πVтр |
3600*3,14*3 |
здесь: Qтр – расход промывной воды на один песковой лоток, Qтр = 6 м3/ч;
Vтр – скорость движения воды в смывном трубопроводе, Vтр = 3 м/с.
Принимаем dтр = 0,03 м.
Глубина пескового лотка, м.:
hл 2 dтр 20,030,06.
Принимаем hл = 0,1 м.
В отделениях аэрируемых песколовок предусматривается по одному песковому лотку. Поэтому объем воды, затрачиваемый на одну промывку одной песколовки, м3, составит:
|
Vсм = |
Qтрt′ nо |
= |
6*3*4 |
= 1,2 (м3) |
|
60 |
60 |
при чем, t′' – продолжительность промывки, t′ = 3 мин.
Объем воды, затрачиваемый на одну промывку одного отделения песколовки, м3.:
|
Vсм1 = |
Qтрt′ |
= |
6*3 |
= 0,3 (м3) |
|
60 |
60 |
Увеличение глубины песколовки за счет уклона днища в сторону пескового лотка, м.:
|
hb = ib [b-(bл+2 |
hл |
)]=0,4[0,9-(0,4+2 |
0,1 |
)]= 0,15 (м) |
|
tg600 |
1,73 |
где: ib – поперечный уклон днища песколовки в сторону пескового лотка, ib = 0,4;
bл – ширина пескового лотка по нижнему основанию, bл = 0,4 м.
Принимаем hb = 0,15 м.
Полная глубина песколовки, м,
Hп Hshос+h3+ hb 0,60,050,30,15 м
при чем, h3 – высота бортов песколовки, h3 = 0,3 м.
Ширина пескового лотка по верхнему основанию, м.:
|
b′л = bл+2 |
hл |
= 0,4+2 |
0,1 |
= 0,52 (м) |
|
tg600 |
1,73 |
Принимаем b′л = 0,55 м.
Диаметр верхнего основания пескового приямка, м.:
Dп knb 0,90,90,81;
здесь,
kn
–
коэффициент
пропорциональности,
kn
=
0,9.
Принимаем Dп = 0,85 м.
Диаметр трубопровода для удаления песка из отделения песколовки, м.:
|
dос√ |
4(Vос1+ Vсм1) |
=√ |
4*(1,08+0,3) |
= 0,31 (м) |
|
π Vос tос |
3,14*0,1*180 |
при чем: Vос – скорость движения сжиженного песка в трубопроводе, Vос = 0,1 м/с;
tос – продолжительность откачки песка, tос= t' =3 мин=180с.
Принимаем dос = 0,35 м.
Диаметр трубопровода для удаления песка из песколовки, м.:
|
Dос√ |
4(Vос+ Vсм) |
=√ |
4*(4,35+1,2) |
= 0,63 (м) |
|
π Vос tос |
3,14*0,1*180 |
Принимаем Dос = 0,65 м.
Диаметр нижнего основания пескового приямка, м.:
dп k′пdос 1,10,35 0,39 (м)
где, k′п – коэффициент пропорциональности, k′п = 1,1.
Принимаем dп = 0,4 м.
Глубина пескового приямка, м.:
|
hп = |
Dn dп |
tg= |
0,85*0,4 |
tg600= 0,29 (м) |
|
2 |
2 |
здесь, – угол наклона стенок приямка, = 600
Принимаем hп = 0,3 м.
Полная высота песколовки с учетом приямка, м,
H′п H п hп + hл =1,1+0,3 +0,1 = 1,5 (м)
Минимальная длина пескового лотка, м.:
|
Lл Lс- |
Dп |
√ |
Dп2 |
|
Dп |
bл |
2 |
| |
|
2 |
|
|
|
| |||||
|
Lл35 |
0,85 |
√ |
2 |
|
|
0,4 |
2 |
(м) | |
|
2 |
|
|
| ||||||
Глубина пескового лотка у приямка, м.:
h′лiлLл hл 0,00534,150,1 = 0,27 (м)
при чем, iл – уклон дна пескового лотка в сторону пескового приямка, iл = 0,005.
Количество спрысков на смывном трубопроводе, шт.:
|
nсп = |
2Lл |
= |
2*34,15 |
= 136,6 |
|
lсп |
0,5 |
где, lсп – расстояние между спрысками, lсп = 0,5 м.
Принимаем nсп = 137 шт.
Напор воды в смывном трубопроводе, м,
|
Hо = 5,6hос+54 |
V3тр |
=5,6*0,05+54* |
33 |
= 74,6 (м) |
|
2g |
2*9,8 |
здесь, g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.
Диаметр выходного отверстия спрысков, м.:
|
dсп√ |
4Qтр |
=√ |
4*6 |
=0,0007 (м) |
|
3600πμ nсп √(2gHо) |
11304*0,82*137*38,26 |
при чем, µ – коэффициент расхода спрысков, µ = 0,82.
Ширина канала, подводящего воду к отделению песколовки, и ширина канала, отводящего воду от отделения песколовки, м.:
bк kкb 0,50,9 0,45;
где, kк – коэффициент пропорциональности, kк = 0,5.
Принимаем bк = 0,45 м.
Глубина этих каналов, м.:
|
hк = |
q |
+ h3 = |
7136,88 |
+0,3= 0,58 (м) |
|
3600*nnоVкbк |
3600*4*4*1*0,45 |
здесь, Vк – скорость движения воды в каналах, Vк = 1 м/с.
Принимаем hк = 0,6 м.
Ширина канала, подводящего сточную воду к песколовке, и канала, отводящего сточную воду от песколовки, м.:
|
Bк = |
q |
= |
7136,88 |
= 1,65 (м) |
|
3600Vк(hк –h3)n |
3600*1*(0,6-0,3)*4 |
Принимаем
Bк
=
1,7
м.
Ширина общих подводящих и отводящих каналов, м.:
|
B′к = |
q |
= |
7136,88 |
= 6,6 (м) |
|
3600Vк(hк –h3) |
3600*1*(0,6-0,3) |
Принимаем B′к = 7 м.
Напор воды на водосливы, м.:
|
hвс =( |
q |
)2/3=( |
7136,88 |
)2/3= 0,17 (м) |
|
3600*0,42bnnо√(2g) |
3600*0,42*0,9*16*4,43 |
Высота водослива, м.:
|
Hвс =0,9 |
q |
=0,9 |
7136,88 |
= 0,25 (м) |
|
3600*nnоVкbк |
3600*4*4*1*0,45 |
Расход воздуха на аэрацию одного отделения песколовки, м3/ч.:
qв abL 30,925 м3/ч )
при чем, a – интенсивность аэрации, а = 3 м3/(м2·ч).
Расход воздуха на аэрацию одной песколовки, м3/ч.:
Qв nо qв =467,5= 270 (м3/ч)
Общий расход воздуха на аэрацию, м3/ч.:
Qв' nQв 4270= 1080(м3/ч)
Длина аэратора, м.:
Lа L 25 м.
Диаметр аэратора, м.:
|
dа√ |
4 qв |
=√ |
4*67,5 |
=0,07 (м) |
|
3600π Vа |
3600*3,14*5 |
где, Vа – скорость движения воздуха в аэраторе, Vа = 5 м/с.
Диаметр воздуховода, подающего воздух в одно отделение песколовки, м.:
|
dв√ |
4 qв |
=√ |
4*67,5 |
=0,07 (м) |
|
3600π Vв |
3600*3,14*5 |
здесь, Vв – скорость движения воздуха в воздуховоде, Vв = 5 м/с.
Диаметр воздуховода, подающего воздух в песколовку, м.:
|
Dв√ |
4 Qв |
=√ |
4*270 |
=0,14 (м) |
|
3600π Vв |
3600*3,14*5 |
Принимаем
Dв
= 0,15 м.
Диаметр общего воздуховода, м.:
|
D′в√ |
4 Q′в |
=√ |
4*1080 |
=0,28 (м) |
|
3600π Vв |
3600*3,14*5 |
Принимаем D′в = 0,3 м.
Высота расположения аэратора над дном песколовки, м.:
hа =0,3Hs=0,3*0,6 = 0,18 (м)
Принимаем hа = 0,2 м
Расчетная схема отделения аэрируемой песколовки представлена на
рис. 2.
Рис. 2. Расчетная схема отделения аэрируемой песколовки
6.3 Расчет радиальных отстойников
Диаметр центральной трубы, м.:
|
dц.тр √ |
4 q |
=√ |
4*4530,21 |
= 1,79 (м) |
|
3600πnVц.тр. |
3600*5*3,14*0,1 |
где: q – расход сточных вод, м3/ч. Так как отстойники предусматривается установить после усреднителей сточных вод, то следует принимать максимальный усредненный расход сточных вод за принятый период усреднения (табл. 4), q = 4530,21 м3/ч;
n – число рабочих отстойников, n = 5;
Vц.тр. – скорость движения сточных вод в центральной трубе, Vц.тр.=0,1 м/с.
Принимаем dц.тр. = 1,8 м.
Диаметр и высота раструба центральной трубы, м.:
dp = hp = 1,35 dц.тр = 1,35*1,8 = 2,43 (м)
Принимаем dp = hp = 2,4 м.
Диаметр полупогружного кожуха, м.:
|
dк √( |
4 q |
+ d2p )=√ ( |
4*4530,21 |
+ 2,42)= 4,06 (м) |
|
3,6πnVк |
3,6*3,14*5*30 |
здесь, Vк – скорость движения сточных вод в приемной камере, Vк=30 мм/с.
Принимаем dк = 4,1 м.
Гидравлическая крупность взвешенных веществ, мм/с.:
|
U0 = |
1000kh1 |
-ω = |
1000*0,45*5 |
- 0,05 = 0,4 (мм/с) | ||
|
αt ( |
kh1 |
)n2 |
0,94*3640*1,46 | |||
|
h |
| |||||
при чем: k – коэффициент использования объема отстойника, k=0,45;
h1 – глубина рабочей части отстойника, h1 = 5 м;
α – коэффициент, учитывающий влияние температуры сточной воды на ее вязкость, α = 0,94 (табл. 6 в [3]);
t – продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту осветления сточных вод в лабораторных условиях в слое воды h=0,5 м, t = 3640 с (табл. 7 в [3]);
n2 – показатель степени, зависящий от агломерации взвешенных веществ в процессе их осаждения, n2 = 0,25;
ω – вертикальная составляющая скорости движения сточных вод в отстойнике, ω = 0,05 мм/с (табл. 10 в [3]).
Диаметр рабочей части отстойника, м.:
|
D √( |
4 q |
+ dк2 )=√ ( |
4*4530,21 |
+ 4,12)= 42,4 (м) |
|
11,3knU0 |
11,3*0,45*5*0,4 |
Принимаем D = 42,5 м.
Диаметр отстойника должен составлять 18…54 м, если это условие не выполняется, то следует увеличить количество рабочих отстойников.
Глубина погружения полупогружного кожуха, м.:
hк = 0,9h1 = 0,9*5 = 4,5 (м)
Диаметр отражательного щита, м.:
dщ = 1,3dр = 1,3*2,4 = 3,12 (м)
Принимаем dщ = 3,1 м.
Высота зазора между отражательным щитом и верхней кромкой раструба центральной трубы, м.:
|
hзаз = |
q |
= |
4530,21 |
= 1,67 (м) |
|
3,6πndрVзаз |
3,6*3,14*5*2,4*20 |
где, Vзаз – скорость движения воды в зазоре, Vзаз = 20 мм/с.
Принимаем hзаз = 1,7 м.
Количество улавливаемого осадка в сутки, т.:
|
Mос = |
СЭК |
Q= |
125,6*0,63*1,2 |
*108725= 10,3 (т) |
|
106 |
106 |
здесь: С – исходная (на входе в отстойник) концентрация взвешенных веществ, С = 125,6 мг/л (табл.7);
Э – заданный эффект осветления сточных вод, Э = 63% = 0,63 (табл.7);
К – коэффициент запаса, К = 1,2;
Q – суммарный суточный расход сточных вод, Q = 108725 м3/сут.
Суточный объем осадка, м3.:
|
Vос = |
100 Mос |
= |
100*10,3 |
= 206 (м3) |
|
(100- Wос)ρ |
(100-95)*1 |
при чем, Wос – влажность осадка, Wос = 95 %;
ρ – плотность осадка, ρ = 1 т/м3.
Объем осадка, накапливаемого в одном отстойнике за сутки, м3.:
|
Vос1 = |
Vос |
= |
206 |
= 41,2 (м3) |
|
n |
5 |
Расход осадка при его удалении из одного отстойника, м3/ч.:
|
qос1 = |
Vос1 |
= |
41,2 |
= 20,6 (м3) |
|
nос tос |
2*1 |
где: nос – кратность выгрузок осадка из отстойника в сутки, nос = 2;
tос – продолжительность выгрузки осадка, tос = 1 ч.
Диаметр трубопровода для удаления осадка из отстойника, м.:
|
dос √ |
4 qос1 |
=√ |
4*20,6 |
= 0,27 (м) |
|
3600π vос |
3600*3,14*0,1 |
здесь, vос – скорость движения осадка в трубопроводе, vос = 0,1 м/с.
Принимаем dос = 0,3 м.
Диаметр впускного трубопровода, м.:
|
dтр √ |
4 q |
=√ |
4*4530,21 |
= 0,57 (м) |
|
3600π nvтр |
3600*3,14*5*1 |
при чем, vтр – скорость движения сточных вод в трубопроводе, vтр=1 м/с.
Принимаем dтр = 0,6 м.
Диаметр нижнего основания приямка, м.:
d′п=kп(dтр+2dос) = 1,1*(0,6+2*0,3) = 1,32 (м)
где, kп – коэффициент запаса, kп = 1,1.
Принимаем
d′п
= 1,3 м.
Диаметр верхнего основания приямка, м.:
|
dп d′п+ |
2hп |
= 1,3 + |
2*1 |
= 2,97 (м) |
|
tg |
tg50◦ |
здесь: hп – глубина приямка, hп = 1 м;
– угол наклона стенок приямка, = 50◦.
Принимаем dп = 3 м.
Глубина осадочной части отстойника, м.:
|
h2 |
D- dп |
* i = |
42,5-3 |
* 0,01 = 0,2 (м) |
|
2 |
2 |
при чем, i – уклон днища отстойника в сторону приямка, i = 0,01.
Принимаем h2 = 0,2 м.
Полная глубина отстойника, м.:
H = h1 +h2 +h3 =5+0,2+0,5 = 5,7 (м)
где, h3 – высота бортов отстойника, h3 = 0,5 м.
Полная глубина отстойника с учетом приямка, м.:
H′ =H + hп = 5,7+1 = 6,7 (м)
Объем осадка, накапливаемый в одном отстойнике между выгрузками, м3.:
|
V′ос1 = |
Vос1 |
= |
41,2 |
= 20,6 (м3) |
|
nос |
2 |
Высота слоя осадка в отстойнике, м.:
|
hос 3√ |
3*i3 V′ос1 |
=3√ |
3*0,013*20,6 |
= 0,08 (м) |
|
3,14 |
3,14 |
Принимаем hос = 0,1 м.
Высота слоя осадка у стенок отстойника, м.:
|
h′ос= |
4(Vос1- |
π ((Rп2+ rп2- Rп rп) hп+( R2+ Rп2- RRп) h3) |
+ |
πd2ц.тр.( hп+ h3) |
) | |
|
3 |
4 | |||||
|
π (D2- d2ц.тр.) |
| |||||
здесь: Rп – радиус верхнего основания приямка, Rп = dп/2 = 1,5 м;
rп – радиус нижнего основания приямка, rп = d′п/2 = 0,65 м;
R – радиус отстойника, R = 21,25 м.
|
h′ос= |
4*(41,2- |
3,14((1,7)*1+( 421,9)*0,5) |
+ |
3,14*1,82(1,5) |
) |
|
3 |
4 | ||||
|
3,14* (42,52- 1,82) |
| ||||
|
h′ос |
4*(41,2-222,5+3,8) |
= -0,13 (м) |
|
5661,5 |
Принимаем h′ос = -0,15 м.
Расстояние от нижней кромки полупогружного кожуха до поверхности осадка, м.:
h′заз h1 - hк - hос = 5-4,5-0,1 = 0,4 ≥0,3 (м)
Диаметр трубопроводов подачи сточных вод в отстойник, м, при безнапорном режиме движения воды в нем:
Dтр = dтр = 0,6 (м)
Диаметр трубопровода отвода сточных вод из отстойника, м.:
D′тр = Dтр= 0,6 (м)
Ширина водосборного лотка, м.:
bл = kлD′тр = 1,2*0,6 = 0,72 (м)
при чем, kл – коэффициент запаса, kл = 1,2.
Принимаем bл = 0,75 м.
Глубина воды в водосборном лотке, м,
|
hл |
q |
= |
4530,21 |
= 0,34 (м) |
|
3600nbл vл |
3600*5*0,75*1 |
где, vл – скорость движения сточных вод в лотке, vл = 1 м/с.
Принимаем hл = 0,35 м.
Высота водослива, м.:
hв = hл+ 0,5 = 0,85 (м)
Высота наружного борта водосборного лотка, м,
h′л = hв + h3 = 0,85+0,5 = 1,35 (м)
Принимаем h′л = 1,4 м.
Наружный диаметр водосборного лотка, м.:
Dл D+ 2 bл = 42,5+2*0,75 = 44 (м)
Диаметр коллектора, подводящего сточные воды к отстойникам, м.:
|
Dк √ |
4 q |
=√ |
4*4530,21 |
= 1,27 (м) |
|
3600π vк |
3600*3,14*1 |
здесь, vк – скорость движения воды в коллекторе, vк = 1 м/с.
Принимаем
Dк
= 1,3 м.
Диаметр коллектора, отводящего сточные воды от отстойников, м.:
D′к = Dк= 1,3 (м)
Число резервных отстойников, шт.:
|
nр |
n |
= |
5 |
= 2,5 |
|
2 |
2 |
Принимаем nр = 3 шт.
Общее число отстойников, шт.:
N = n + nр 5+3 = 8
Расчетная схема отстойника представлена на рис. 3.
6.4. Расчет аэротенка-вытеснителя
Аэротенки этого типа, как правило, выполняют коридорными с отдельно стоящими отстойниками. В данном случае аэротенк разделяется на параллельно работающие секции, которые включают в себя два и более продольных коридора.
Продолжительность периода аэрации:
,
где φ = 0,07 л/г – коэффициент ингибирования продуктами распада органических веществ активного ила;
ai = 2…4 л/г - доза ила по сухому веществу, принимается ai = 4 л/г;
Pmax = 85 мг/г*ч - максимальная скорость окисления органических веществ;
C0 = 1…2 мг/л - концентрация растворенного кислорода, принимается C0 = 1,5 мг/л;
S = 0,3 доли единицы - зольность активного ила;
К0 = 0,625 мгО2/л – константа, характеризующая влияние кислорода;
Lсм - величина БПКполн, определяемая с учетом разбавления сточных вод рециркуляционным расходом возвратного активного ила, мг/л;
Lt = 15 мг/л- величина БПКполн очищенной сточной воды;
Kl = 33 мг БПКполн/л - константа, характеризующая свойства органических веществ;
L0 = 135,7 мг/л - величина БПКполн поступающей в аэротенк сточной воды;
Kp - коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания на процесс очистки сточных вод: Kp =1,5 при очистке стоков до Lt = 15 мг/л;
Величина БПКполн с учетом разбавления сточных вод рециркуляционным расходом возвратного активного ила:
где ri – коэффициент рециркуляции активного ила, доли единицы, определяемый по графику (методические указания), в зависимости от дозы активно ила по беззольному веществу и величины илового индекса.
Иловый индекс i, в соответствии с методическими указаниями, равен 50…100 см3/г, принимается i = 100 см3/г.
Доза активного ила по беззольному веществу:
Коэффициент
рециркуляции активного ила ri
= 0,6 доли единицы (определено по графику
при i
= 100 см3/г
и
=
2,8 г/л).
(мг/л)
Продолжительность периода аэрации t = 1,45 ч.
Нагрузка по БПКполн на 1 г беззольного вещества активного ила в сутки, мг/(г*сут):
мг/(г*сут)
где tp – продолжительность периода аэрации с учетом температуры сточной воды, ч.
Период аэрации с учетом температуры сточных вод, ч:
(ч)
где Т = 30,06 0С – температура поступающих в аэротенк сточных вод (табл 7).
Концентрация возвратного активного ила, г/л:
(г/л)
Концентрация активного ила в иловой смеси с учетом концентрации возвратного ила и коэффициента рециркуляции г/л.:
(г/л)
где Cвв = 47,5 мг/л = 0,0475 г/л – концентрация взвешенных веществ в поступающих в аэротенк сточных водах;
Ku = 0,8…0,85, принимается Ku = 0,8.
Продолжительность периода аэрации с учетом рециркуляции возвратного ил, ч:
(ч)
Рабочий объем аэротенка, м3:
(м3)
где: q – максимальный усредненный расход сточных вод за принятый период усреднения (табл. 4), q = 4530,21 м3/ч;
N = 3 - количество аэротенков.
(м3/ч)
Рабочий объем секции аэротенка, м3:
(м3)
где Nc ≥2 - количество секций в аэротенке, принимается Nc = 2.
Ширина коридора м:
(м)
где h1 = 3…6 м - рабочая глубина аэротенка, принимается h1 = 4 м;
Кb = 1…2, принимается Кb = 1.
Ширина секции аэротенка м:
(м)
где n = 2…4 - количество коридоров в секции, принимается n = 3.
Длина коридоров аэротенка (рабочая длина аэротенка) м:
Принимаем Lк = 48 м, т.к. сооружения с большими габаритными размерами принято выполнять из сборного железобетона, то длина коридоров должна быть кратна 6 м и составлять 36…114 м.
Общее число секций в аэротенке:
где
Nc.p.
-
число резервных секций, определяемое
из условия, что их пропускная способность
должна составлять не менее 50%
производительности рабочих секций,
т.е.
.
,
Ширина аэротенка, м:
(м)
Полная глубина аэротенка, м:
(м)
где h2 = 0,3…0,5 м – высота бортов аэротенка, принимается h2 = 0,5 м.
Диаметр магистрального трубопровода подачи сточных вод к аэротенкам, м:
(м)
где vсв = 3 м/с – скорость движения воды в трубопроводе (напорное движение).
Принимаем Dсв=0,75 м.
Диаметр трубопровода подачи сточных вод к аэротенку, м:
(м)
Принимаем Dсв.а. = 0,2 м.
Расход рециркулирующего возвратного активного ила для одного аэротенка, м3/ч:
(м3/ч)
Диаметр трубопровода подачи рециркулирующего возвратного активного ила к аэротенку, м3/ч:
(м)
где vил = 3 м/с – скорость движения активного ила в трубопроводе.
Принимаем Dил = 0,35 м.
Ширина канала подачи иловой смеси к аэротенку, м:
(м)
Принимаем bк=0,4 м.
где Кк = 1,1…1,25, принимается Кк = 1,1;
D' – расчетный диаметр трубопровода, принимаемый
- при Dсв.а.>Dил - D' = Dсв.а.,
- при Dсв.а.<Dил - D' = Dил.
В курсовом проекте Dсв.а = 0,2 м < Dил = 0,35 м, поэтому D' =Dил= 0,35 м.
Глубина канала подачи смеси к аэротенку, м:
(м)
Глубина канала подачи к аэротенку hк=1,8 м.
где vk = 0,8…1,0 м/с - скорость движения иловой смеси в канале, принимается vk = 1,0 м/с.
Ширина каналов подачи иловой смеси, м:
(м)
Ширина каналов подачи иловой смесиbкс = 0,15 м.
Ширина каналов подачи иловой меси к коридорам аэротенка, м:
(м)
Диаметр трубопровода, отводящего иловую смесь от аэротенка в отстойники, м:
(м)
где vотв - скорость движения иловой смеси в трубопроводе, принимаемая аналогично скорости движения сточной воды в магистральном трубопроводе ее подачи к аэротенкам vсв = 3,0 м/с, vотв=vсв=3,0 м/с.
Ширина канала, отводящего иловую смесь от аэротенка, м:
(м)
Принимаем Bотв=1,1 м.
Глубина этого канала. м:
(м)
где Vотв.к = 0,8…1,0 м/с - скорость движения иловой смеси в канале, принимаем Vотв.к = 1,0 м/с.
Принимаем Hотв=1,9 м.
Ширина водосбросного лотка, м:
(м)
Принимаем bотв = 0,15 м.
6.5.Расчет системы аэрации аэротенка
В проекте предусматриваем пневматическую среднепузырчатую систему аэрации для аэротенков.
Коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:
Растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л:
(мг/л)
где hа – глубина погружения аэратора, hа = 4 м;
СТ – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры при атмосферном давлении, СТ = 8,43 мг/л.
Удельный расход воздуха на 1 м3 очищаемой сточной воды, м3/м3:
(м3/м3)
Здесь m1 – удельный расход кислорода на снятие 1 мг БПКполн, m1 = 0,9 мг/мг;
k1 – коэффициент, учитывающий тип аэратора, k1 = 0,75;
k2 – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, k2 = 2,52 (табл. 5 в[6]);
n2 – коэффициент качества воды, n2 = 0,85;
Сs – средняя концентрация кислорода в аэротенке, Сs = 2 мг/л.
Интенсивность аэрации, м3/(м2∙ч):
(м3/(м2∙ч)
Расход воздуха на аэрацию одной секции аэротенка, м3/ч:
(м3/ч)
где (f/F) – отношение площади аэрации к площади секции аэротенка, (f/F) = 0,5.
Расход воздуха на аэрацию аэротенка, м3/ч:
(м3/ч)
Общий расход воздуха на аэрацию аэротенков, м3/ч:
(м3/ч)
Диаметр общего воздуховода, м:
(м)
где vв – скорость движения воздуха в воздуховоде, vв = 15 м/с.
Принимаем Dв = 1,2 м.
Диаметр воздуховода, подающего воздух к аэротенку, м:
(м)
Принимаем Dв.а. = 0,7 м.
Диаметр воздуховода, подающего воздух к секциям аэротенка, м:
(м)
Количество воздушных стояков и аэраторов в секции аэротенка, шт.:
(шт)
здесь lв.ст. – расчетное расстояние между воздушными стояками, lв.ст=25 м.
Принимаем nв.ст. = nа = 2 шт.
Фактическое расстояние между воздушными стояками, м:
(м)
Диаметр воздушных стояков и аэраторов, м:
(м)
Принимаем Dв.ст. = dа = 0,35 м.
Длина аэратора, м:
(м)
Принимаем lа = 12 м.
Площадь одного выходного отверстия в аэраторе, м2:
(м2)
где dо – диаметр выходных отверстий, dо = 0,004 м.
Суммарная площадь выходных отверстий аэратора, м2:
(м2)
где vо – скорость выхода воздушной струи из аэратора, vо = 8 м/с.
Количество выходных отверстий в аэраторе, шт.:
(шт)
Принимаем nо = 14286 шт.
Количество рядов выходных отверстий в аэраторе, шт.
(шт)
Принимаем nо.р. = 69 шт.
Расстояние между центрами выходных отверстий в каждом ряду, м:
(м)
Расчетная схема секции аэротенка-вытеснителя представлена на рис. 5.
А-А