5.3 Расчет водослива.

Для стабилизации скорости потока в песколовке при изменении расхода поступающих в нее сточных вод предусматривается водослив с широким порогом без донного выступа (п. 6.35[2]).

Водослив устраивается на отводящем канале, на выходе из песколовки.

Расчет водослива выполняется по формулам В.И. Калицуна [3]:

Перепад Р, м между дном песколовки и порогом водослива:

, (5.15)

h_max и h_min – глубина проточного лотка, м, соответственно при максимальном q_max^P и минимальном q_min^P расходе, м³/с и скорости протока V_max^Ф, м/с;

k – отношение максимального и минимального расходов сточных вод.

.

Ширина водослива В_В, вычисляется из соотношения

, (5.16)

m – коэффициент расхода водослива, зависящий от условий бокового сжатия, принимается 0,35-0,38.

5.4 Расчет песковых площадок.

Удаление песка в песколовке следует предусматривать в соответствии с п. 6.29 [2]:

- вручную – при его объеме < 0,1 м³/сут;

- механическим или гидромеханическим способом с транспортированием его к приямку и последующим отводом за пределы песколовки гидроэлеваторами или песковыми насосами при количестве  0,1 м³/сут.

Удаляемый песок содержит большое количество воды и транспортируется в виде песковой пульпы и поэтому его необходимо обезвоживать перед дальнейшей утилизацией. Для этого на ОС предусматривается устройство песковых площадок. Расчет которых выполняется по максимальной нагрузке на площадку q_ПП, м³/м² в год (п. 6.33[2]), с периодической выгрузкой подсушенного песка, в следующей последовательности.

Годовое количество задержанного песка W_ГОД, м³/год, составляет

(5.17)

Тогда полезная площадь F_ПОЛ, м², песковых площадок составляет

(5.18)

Общая площадь F_ОБ, м², песковых площадок учитывает устройство подъездов и съездов автотранспорта на песковые площадки в размере 20%.

Площадь одной карты F₁, м², вычисляется из условия общего количества карт n  2 шт. площадки ограждаются земляными валиками высотой 1-2 м. вода, удаляемая с песковых площадок, возвращается в канал перед песколовками для последующей обработки.

5.5 Первичные отстойники.

Предназначены для предварительного осветления сточных вод перед их биологической очисткой, т.е. выделения из нее нерастворимых веществ, находящихся во взвешенном состоянии.

В водоотведении используются горизонтальные, вертикальные, радиальные отстойники и их модификации. Выбор типа отстойника осуществляется в результате технико-экономических расчетов с учетом принятой технологии водоочистки, расчетной производительности и способов обработки образующихся осадков. При этом целесообразно применять:

- вертикальные отстойники при Q^P до 20000-25000 м³/сут.

- горизонтальные отстойник - Q^P более 15000 м³/сут.

- радиальные отстойники - Q^P более 20000 м³/сут.

К проектированию принимаем вертикальные отстойники - круглые или квадратные в плане резервуары с коническим днищем, схема которого приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Расчетная схема вертикального отстойника: V_B  U₀ - вынос частиц загрязнений; V_B = U₀ - частицы во взвешенном состоянии; V_B < U₀ - частицы загрязнения осаждаются;

I - рабочая (проточная) зона; II - зона осветления; III - зона осаждения; 1- подводящий лоток; 2- отводящий лоток; 3- гидроэлеватор; 4- выпуск ила; 5- центральная распределительная труба; 6- раструб; 7- отражатель; 8- сборный лоток; 9- полупогружные щиты.

Расчетные параметры и основные размеры отстойника приводятся в таблице 31 и п. 6.63 [2].

- расчет выполняется на пропуск максимального расчетного расхода сточных вод Q_max^P, м³/сут;

- количество отстойников следует принимать по расчету, но не менее двух, причем при минимальном числе их расчетный объем следует увеличивать в 1,2-1,3 раза;

- допустимый диаметр вертикальных отстойников Д = 4, 6, 9 м;

-высота рабочей части отстойника (глубина распределительной трубы) составляет Н₁=2,5 d_ЦТ, м и должна быть в пределах 2,75-3,7 м [2].

Расчет вертикального отстойника (первичного) выполняется по кинетике выпадения взвешенных веществ с учетом необходимого эффекта осветления Э_ВВ^О(I), %.

Гидравлическая крупность, U_0, мм/с, частиц задерживаемых в отстойнике определяется по формуле [2]:

, (5.19)

К_ОБ - коэффициент использования объема проточной части отстойника, принимается по таблице 31 [2];

 - коэффициент, учитывающий влияние температуры воды на ее вязкость, принимается по приложению И;

t - продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое h, м, принимается по приложению К;

n - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения, принимается по чертежу 2 [2];

Н₁ - глубина проточной части отстойника, м, принимается по п. 6.60 (2).

Выражение , можно определять по приложению Л в зависимости от принятой глубины проточной части отстойника Н₁, м.

Полученную величину гидравлической скорости следует уточнить по приложению М и выбрать большее ее значение.

Гидравлическая нагрузка, q, м³/ч, (часовая производительность одного отстойника) определяется в соответствии с типовыми размерами сооружения и требуемого эффекта осветления воды по формуле 33 [2].

, (5.20)

D и d_ЦТ - диаметр вертикального отстойника и центральной распределительной трубы соответственно, м. Диаметром отстойника следует задаваться в соответствии с типовыми размерами;

V_ТБ - турбулентная составляющая скорости потока в отстойнике, мм/с, определяется по таблице 32 [2] в зависимости от скорости рабочего потока V_В, которая для вертикальных отстойников не должна превышать 0,0007 м/с.

Необходимое количество отстойников N_ОТ, шт., (с округлением до целого числа) определяется по формуле:

. (5.21)

Проверяем диаметр отстойника по полученному числу отстойников (он не должен превышать принятого значения):

, (5.22)

q_max - расчетный расход сточных вод, м³/с.

Определение габаритных размеров отстойника выполняется с учетом рекомендаций [2]

- диаметр центральной распределительной трубы d_ЦТ, м:

,

V_Н - скорость потока в центральной распределительной трубе, принимается по [2];

d_СТ - принимается по таблицам (6), с учетом V_Н  0,03 м/с [2].

- диаметр раструба центральной трубы d_Р, м

,

- диаметр отражательного щита, d_ОТ, м

,

- высота щели между раструбом центральной трубы и отражательным щитом, h_Щ, м, должна находиться в пределах 0,25-0,50 м и определяться по формуле

,

V_Щ - скорость потока между раструбом и отражательным щитом, м/с, принимается по (2).

- общая высота вертикального отстойника Н_ОБ, м, включает

,

Н_Ц - высота зоны осветления (цилиндрическая часть) отстойника, м

,

h_C - высота борта отстойника, м, принимается h_C = 0,3-0,5 м;

Н_К - высота зоны осаждения (коническая часть) отстойника, м.

Зона осаждения отстойника выполняется в виде конического приямка с углом наклона стенок к горизонту  = 50-60 ⁰ [2], вершина которого, для удобства эксплуатации, имеет площадку диаметром а = 0,4 м. полная высота конической части отстойника определяется по формуле:

. (5.23)

Эффективность работы отстойников в значительной степени зависит от своевременного удаления задержанного осадка из зоны осаждения, периодичность, Т, сут (ч), которого зависит от выбранного способа выгрузки:

Т  2 сут - при использовании гидростатического давления;

Т  8 ч - при применении механических способов [2].

Расчет иловой части отстойника заключается в определении количества задержанного осадка и проверке вместимости зоны осаждения.

Количество задержанного осадка определяется:

- по сухому веществу, Р_ОС^О(I), т, по формуле

, (5.24)

- объем задержанного осадка W_ОС^О(I), м³, составит

, (5.25)

_ос и _ос - соответственно плотность и влажность задержанного осадка, которые принимаются по данным эксплуатации аналогичных объектов в зависимости от принятого способа его выгрузки:

_ос = 1,06 г/см³, _ос = 95 % - при использовании гидростатического давления;

_ос = 1,1 г/см³, _ос = 93,8 % - при использовании плунжерных насосов.

Проверка вместимости осадочной части отстойника заключается в сопоставлении высоты конической части типового отстойника, Н_К^ТП, м (приложение Н) и полученной расчетом, Н_К^Р, м, при этом должно Н_К^ТП ≥ Н_К^Р и глубина осадка в иловой части отстойника, h_ил, м, в соответствии с рекомендациями [7] должна быть не более

, (5.26)

h_H - высота нейтрального слоя между низом отражательного щита и уровнем осадка в осадочной части отстойника, принимается в соответствии с рекомендациями [2] равной 0,3 м.

Если это условие выполняется, то при определении общей строительной высоты отстойника Н_ОБ, м, вместо Н_К^Р, м, следует подставлять Н_К^ТП, м.