8.7. Расчет камеры хлопьеобразования со взвешенным осадком

Такую камеру устраивают в начале коридора горизонтального отстойника и используют для вод средней мутности и мутных (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Камера хлопьеобразования со взвешенным осадком:

1 – распределительные дырчатые короба (трубы); 2 – труба сброса осадка из отстойника; 3 – короб для сброса осадка; 4 – вертикальные перегородки (отбойная стенка); 5 – подвод воды; 6 – сброс осадка

Вода после смесителя из канала подводится к трубопроводу (6) и поступает в перфорированные распределительные трубы (1) с отверстиями диаметром 25 мм, направленными вниз под углом 45°. Площадь отверстия составляет 30...40 % площади сечения распределительной трубы. Здесь под действием уменьшения скорости воды образуются коагулированные взвеси, которые агломерируются и укрупняются при движении воды вверх. Скорость восходящего потока 0,65...1,6 мм/с при обработке воды средней мутности и 0,8...2,2 мм/с – для мутной. Во время движения воды слой шлама поддерживается во взвешенном состоянии, частицы его являются центрами коагуляции. На входе воды в отстойник устраивают отбойный щиток (подвесную перегородку), погруженный на ¼ высоты отстойника, чтобы плавно отклонять поток воды книзу. Скорость движения воды на входе в отстойник должна быть не более 0,03 м/с.

Такая камера хлопьеобразования предложена И.М. Миркисом, её называют камерой зашламлённого типа. Она имеет вертикальные перегородки для вод с мутностью до 1500 мг/л. Ее размещают в начале коридора отстойника или вплотную с ним и выполняют в виде железобетонного пирамидального резервуара (с углом конусности 45°). В основаниях перевернутых пирамид размещают напорные перфорированные водораспределительные трубы, расстояние между которыми в осях 2 м, от стенки камеры 1 м. Скорость движения воды в распределительных трубах 0,5...0,6 м/с. Для соблюдения постоянства скорости движения воды распределительные трубы рекомендуется выполнять телескопическими с косыми переходами.

При скорости восходящего потока 0,65...1,6 мм/с (для вод мутностью 50...250 мг/л) и 0,8...2,2 мм/с (для вод мутностью 250...1500 мг/л) образуется и поддерживается во взвешенном состоянии слой осадка высотой не менее 3 м, частицы которого являются центрами коагуляции. Время пребывания воды в камере не менее 20 мин.

Такие камеры хлопьеобразования позволяют увеличить расчетную скорость осаждения взвеси в отстойниках на 1,5...20 % (при осветлении вод средней мутности) и на 20 % (мутных вод). Подача воды из камеры в отстойник должна осуществляться при скорости ее движения до 0,1 м/с для мутных вод и до 0,05 м/с – для цветных.

Пример. Расчет камеры хлопьеобразования со взвешенным слоем осадка

Исходные данные. Расчетный обрабатываемый расход воды Q_сут = = 35000 м³/сут, (Q_ч = 1458 м²/ч). Количество взвешенных веществ, поступающих в камеру, – 700 мг/л (мутность воды с учетом коагуляции и подщелачивания).

Расчет. Суммарная площадь камер хлопьеобразования, м², в плане при скорости восходящего потока v = 2 мм/с (0,002 м/с)

F_к = Q_ч / (3600·v);

F_к = 1458 / (3600·0,002) = 202,5 м².

Принимаем 3 камеры (целесообразно 3−4 камеры по числу горизонтальных отстойников), тогда площадь одной камеры F_к = 202,5 / 3 = 67,5 м².

При ширине камеры, равной ширине отстойника 6 м, длина камеры равна:

L_к = F_к / b_к = 67,5 / 6 = 11,25 м.

Высоту камеры принимают равной высоте отстойника (3,5 м) с учетом потерь напора в камере (0,1 м) h_к = h_отс + h_п = 3,5 + 0,1 = 3,6 м.

Время обработки воды в камере

t = h_к / (v · 60) = 3,6 / (0,002 · 60) = 30 мин.

Расход воды, приходящейся на одну камеру, составляет:

л/с.

В соответствии со строительными нормами (СНиП 2.04.02-84*) распределение воды по площади камеры проектируют с помощью перфорированных труб. В каждой камере размещают 2−4 перфорированные трубы с расстоянием между ними не более 3 м. В данном примере приняты 2 трубы с расстоянием 2 м и от стенки камеры – 1 м.

Расход воды по каждой трубе

q_тр = q_к / n = 135 / 3 = 45 л/с.

При скорости движения воды в трубах 0,5...0,6 м/с принимаем диаметр труб 300 мм.

Площадь отверстий диаметром 25 мм в стенках перфорированной трубы составляет 30...40 %, то есть

м².

Необходимое число отверстий на каждой трубе (d₀ = 25 мм, площадь отверстия f₀ = 0,00049 м²)

n = 0,03 / 0,00049 = 61 отверстие.

Отверстия располагают в два ряда с шагом l₀ (в шахматном порядке):

l₀ = l_к / n = 11250 / 61 = 184 мм.

Из камеры в горизонтальный отстойник воду отводят над затопленным водосливом. Верх стенки водослива располагают ниже уровня воды в отстойнике на величину h_в, м:

где v_в – скорость движения воды через водослив, равная 0,05 м/с; b_к – ширина камеры, зависит от ширины отстойника и принята 6 м.

За стенкой водослива устанавливают подвесную перегородку, погру­женную на 0,25 высоты отстойника, чтобы отклонить поток воды книзу.