3.4. Расчет сооружений

Расчет сооружений МОС производится на максимальный часовой расход поступающих сточных вод. При устройстве приемного резервуара, выполняющего одновременно роль усреднителя, его емкость следует рассчитывать на сглаживание пиковых концентраций загрязнений по формуле, м³:

,

где t_у - расчетная продолжительность усреднения, ч; принимается t_у = 0,2...1 ч.

Для перемешивания сточных вод в усреднителе предусматривается подача воздуха через перфорированные трубы-барботеры диаметром 40...50 мм.

Насосы, перекачивающие стоки на очистку, подбираются по расходу Q_ч.max , м³/ч, и требуемому напору, обеспечивающему нормальную работу гидроциклонов и других сооружений с учетом их высотного расположения, которое определяется при проектировании очистной станции.

Количество, размеры сооружений и их состав должны обеспечивать требуемое качество очистки сточных вод, обработки осадка и других отходов, а также бесперебойную работу очистной станции в режиме постоянной эксплуатации.

Нефтеуловители

Обычные и тонкослойные нефтеуловители применяются для очистки сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей, которые могут быть выделены методом отстаивания. В силу конструктивных особенностей тонкослойные нефтеуловители более компактны и обеспечивают полное задержание основной массы тонкоэмульгированных нефтепродуктов с размерами частиц до 30 мк и частично более мелких фракций, обычные нефтеуловители - только частицы с размерами фракций не менее 100 мк.

Рис. 3.3. Нефтеуловитель

1 – подводящая труба; 2 – распределительный лоток; 3 – лебедка; 4 – распределительная перегородка; 5 – отстойная зона; 6 – устройство для сбора и удаления нефтепродуктов (нефтесборная поворотная труба или устройство конструкции ЛИИЖТа); 7 – устройство для сгона нефтепродуктов; 8 – полупогруженная нефтеудерживающая стенка; 9 – сборный лоток; 10 – скребок; 11 – приямок с трубой (гидроэлеватором) для удаления осадка

Расчет обычных нефтеуловителей (рис. 3.3) производится на максимальный приток сточных вод q, м³/с, в следующем порядке.

Назначаются габариты нефтеловушки: принимается число секций нефтеловушки, учитывая небольшие расходы стоков железнодорожной станции, можно принять n = 1; принимаются глубина нефтеловушки Н и ширина ее секции В, Н = 1...2 м (принимаю 1,5 м), В = 2...6 м (принимаю 4 м).

После назначения габаритов нефтеловушки определяется средняя скорость движения воды в ее проточной части по формуле, мм/с:

.

Согласно СНиП скорость v должна приниматься равной 4...6 мм/с.

Далее определяется длина нефтеловушки по формуле, м:

,

где u_о - гидравлическая крупность (т.е. скорость всплывания нефтяных или взвешенных частиц), мм/с; гидравлическая крупность нефтяных частиц u_о для обычных нефтеуловителей принимается равной 0,4...0,6 мм/с (принимаю 0,5 мм/с);

 - коэффициент, учитывающий турбулентность и струйность потока воды в нефтеловушке, при v/u_о = 10  = 1,5; при v/u_о = 15  = 1,65; при v/u_о = 20  = 1,75.

Согласно СНиП отношение L/H должно быть в пределах от 15 до 20.

Расчетная продолжительность отстаивания воды в нефтеловушке определяется по формуле, ч:

t_o = L/v = 21,6/(4,81*3,6) = 1,25 ч.

Продолжительность всплывания нефтяных частиц определяется по формуле, ч:

t_в = H / u_о = 1,5/(0,5*3,6) = 0,83 ч.

Необходимо, чтобы t_в было меньше t_о. Условие выполняется.

Количество свежего осадка, задерживаемого в нефтеловушке, определяется по формуле, м³/сут:

=

где Q_мос – суточный расход сточных вод, поступающих на МОС, м³/сут;

А – количество задерживаемого осадка по сухому веществу, г/м³; A = 80...120 г/м³ (принимаю 100);

- плотность свежевыпавшего осадка, т/м³;  = 1,1 т/м³;

p – влажность осадка, %; p = 95 %.

Высота слоя осадка в нефтеловушке определяется по формуле, м:

=

Согласно СНиП слой осадка в нефтеловушке следует принимать до 0,1 м. Сопоставляя эту величину с расчетной, определяем частоту включения скребков для сгребания осадка и его удаления из нефтеловушки, т.е.

n_вкл = h_ос / 0,1 = 0,006/0,1 = 0,06.

Слой всплывших нефтепродуктов в нефтеловушке принимается h_нп = 0,1 м.

Высота борта нефтеловушки h_б и высота нейтрального слоя hн.с принимаются h_б . 0,3 м; h_н.с = 0,3 м.

Тогда строительная высота нефтеловушки м,

Н_стр = h_б + h_нп + Н + h_н.с + h_ос = 0,3+0,1+1,5+0,3+0,006 = 2,3 м.

Эффект очистки (задержания) нефтепродуктов в нефтеуловителе зависит от гидравлической крупности загрязнений, состава и свойств сточных вод, определяющих кинетику их отстаивания.

При отсутствии этих данных эффект очистки стоков от нефтепродуктов в обычных нефтеловушках принимается по СНиП, при u_о = 0,4 мм/с Э_н^нп = 70%; при u_о = 0,6 мм/с Э_н^нп = 60% (принимаю 65%).

Остаточная концентрация нефтепродуктов в очищенной воде после нефтеловушки составляет, мг/л,

=

Эффект очистки сточных вод в нефтеуловителе от взвешенных веществ зависит от физических свойств минеральной и органической взвеси. Ориентировочно можно принять расчетный эффект очистки в обычных нефтеловушках Э_н^в.в = 50...70% (принимаю 60%).

Остаточная концентрация взвешенных веществ в очищенной воде после нефтеловушки составляет, мг/л,

=

Для сбора и удаления нефтепродуктов с поверхности нефтеловушки предусматриваются нефтесборные поворотные трубы или более совершенное автоматически действующее поплавковое устройство (ПУ), разработанное на кафедре "Водоснабжение и водоотведение" ПГУПС.

Поплавковое устройство (рис. 3.4) состоит из цилиндрического поплавка, по верхней образующей которого предусмотрена сборная кромка с ограждающей сеткой. В верхней части устройства расположены радиальные желоба, в центральной части - сборная цилиндрическая емкость и расположенный над ней насосный агрегат. Для удаления нефтепродуктов служит гибкий напорный трубопровод; для регулирования массы поплавка и горизонтальности его положения предусмотрены грузовые площадки с грузами.

Р ис. 3.4. Устройство для сбора и удаление нефтепродуктов конструкции ЛИИЖТа:

1 – корпус (цилиндрический поплавок); 2 – ограждающая сетка; 3 – радиальный желоб; 4 – сборная цилиндрическая емкость; 5 – насосный агрегат; 6 – гибкий напорный трубопровод; 7 – грузовая площадка; 8 – груз; 9 – фиксирующий стержень

Определенное соотношение массы и объема устройства автоматически предотвращает поступление воды в сборную емкость.

В таблице 3.4 приведены значения максимального слоя нефтепродуктов , мм поплавкового устройства в зависимости от его диаметра и плотности улавливаемых нефтепродуктов _нп.

Таблица 3.4

Значения максимального слоя нефтепродуктов , мм, в зависимости от диаметра поплавкового устройства

Плотность нефтепродуктов нп , т/м3	Диаметр поплавкового устройства, м
	1,4	1,9	2,4
0,85	72	113	165
0,9	112	178	260
0,95	233	372	546

Расчет ПУ для сбора и удаления нефтепродуктов с поверхности нефтеловушки приведен в литературе [7].

Т онкослойные нефтеуловители (рис. 3.5) применяются для повышения эффекта очистки и повышения компактности очистных сооружений.

Рис. 3.5. Тонкослойный нефтеуловитель:

1 – блок тонкослойных элементов; 2 – параллельно установленные пластины, образующие тонкослойные элементы

Они могут быть запроектированы на базе обычных нефтеуловителей посредством установки в их отстойной зоне тонкослойных элементов или как самостоятельные сооружения.

Размеры и количество блоков тонкослойных элементов определяются из условия, м,

В = m * В_п + (m + 1) * 0,1;

В_п = 1,85 м.

где В – ширина секции нефтеловушки, м;

m – количество блоков, установленных параллельно; определяется конструктивно, обычно m = 1, 2 при В < 3 м (принимаю 2);

В_п – ширина блока тонкослойных элементов, м.

Высота блока принимается равной высоте нефтеловушки, т.е. Н_п = Н = 4 м.

Для сбора всплывших нефтепродуктов над блоком оставляют зону глубиной h_нп = 0,1 м.

Для сгребания осадка и его удаления из нефтеловушки под блоком оставляют зону глубиной, м,

h_скр + 0,05  h_ос .

В нефтеуловителях с бункерным днищем эта зона не предусматривается.

Длина тонкослойных элементов определяется по формуле, м:

= .

где - коэффициент, учитывающий действительные условия осаждения частиц в тонкослойном отстойнике; при ориентировочных расчетах  принимают равным 1,3...1,5 (принимаю 1,4);

2h – расстояние между тонкослойными эл-тами; принимается 2h = 0,025...0,1 м (принимаю 0,1);

u_о – гидравлическая крупность задерживаемых нефтяных частиц, мм/с; - угол наклона тонкослойных элементов; принимается из условия сползания осадка  = 45...60 ^о.

Длина тонкослойных элементов L_п, м, обычно набирается из отдельных блоков, длина каждого из которых составляет 1,5...3 м и определяется из конструктивных соображений.

Блоки тонкослойных элементов рекомендуется размещать на расстоянии не менее Н от водораспределительных и 0,5Н от водосборных устройств.

Остаточное содержание нефтепродуктов в очищенных водах после тонкослойного нефтеуловителя при отсутствии данных по кинетике отстаивания в тонком слое рекомендуется определять по формуле, мг/л:

=

где K₁ – содержание растворенных нефтепродуктов, не задерживаемых в нефтеуловителе; для железнодорожных предприятий K₁ = 10...15 мг/л;

K₂ – то же, эмульгированных нефтепродуктов, K₂ = 100...200 мг/л для обычного стока и 500...12000 мг/л для стоков от моечных машин;

Э_т.н^нп – эффект очистки стоков в тонкослойном нефтеуловителе от эмульгированных нефтепродуктов (d_о < 100 мк).

Остаточное содержание взвешенных веществ в очищенных водах после тонкослойного нефтеуловителя определяется по формуле, мг/л:

=

где Э_т.н^в.в - эффект очистки сточных вод в тонкослойном нефтеуловителе от взвешенных веществ; принимается Э_т.н^в.в = 80...90% (принимаю 85%).

Количество осадка и нефтепродуктов, задерживаемых в тонкослойных нефтеуловителях, определяется так же, как и для обычных. Устройства и способы их удаления те же.