10.2. Расчет вертикальных отстойников

Применяют их для обработки воды в объеме не более 5000 м³/сут (рис. 10.6). Скорость осаждения u частиц взвешенных веществ зависит от скорости выходящего потока воды v, принимают по результатам технологических изысканий или по данным эксплуатации отстойников в аналогичных условиях. При этом исходят из требований, чтобы в воде после отстойников содержание взвешенных частиц было не более 8...15 мг/л. В отстойнике задерживаются частицы, имеющие скорость u > v. Предельная скорость, при которой частицы взвешенного вещества будут задерживаться в отстойнике, u = v. Зависимость осаждения коагулированной взвеси от скорости осаждения u приведена на рисунке 10.5.

Рис. 10.5. Зависимость осаждения коагулированной взвеси от скорости осаждения

Рис. 10.6. Вертикальный отстойник со встроенной водоворотной камерой хлопьеобразования:

1 – корпус отстойника; 2 – подача воды от смесителя; 3 – сопла; 4 – отводящий периферийный желоб: 5 – отвод осветленной воды на фильтры; 6 – зона осаждения; 7 – камера хлопьеобразования; 8 – гаситель; 9 – осадочная часть; 10 – выпуск осадка

Пример. Расчет вертикального отстойника

Исходные данные. Расход воды, обрабатываемой на станции очистки, составляет 4000 м³/сут, а с учетом собственных нужд – 4350 м³/сут (181 м³/ч, или 0,05 м³/с). Содержание взвешенных веществ С_н = 600 мг/л, число отстойников N (4 рабочих и 1 резервный). Тогда расход воды, поступающей на один отстойник, Q_ч = 42,25 м³/ч (q_c = 0,012 м³/с).

Расчет. Принимаем высоту отстойной части сооружения H₀ = 4,5 м. Скорость u, обеспечивающая заданную величину задержания в отстойнике взвешенных веществ, 1,2 мм/с.

Скорость корректируют коэффициентом, учитывающим использование объема отстойника. По данным практики при отношении диаметра отстойника к его высоте D₀ / H₀ = 1

; при D₀ / H₀ = 1,5 .

Расчетную площадь поперечного сечения вертикального отстойника F_в.о. (зона осаждения) определяют по расчетной скорости восходящего потока v_з, которую принимают 0,5...6 мм/с, но она должна быть не более скорости выпадения взвеси u₀, зависящей от качества исходной воды и способа ее обработки.

При отсутствии данных технологических изысканий скорость принимают по СНиП.

м².

Площадь камеры хлопьеобразования (при h_к = 0,9 H_о)

м².

Площадь отстойника F = F_в.о + f = 37,7 + 2,8 = 40,5 м².

Диаметр камеры хлопьеобразования, м:

;

=1,9 м.

Диаметр отстойника

= = 7,18 м;

D_о / H_о = 7,18 / 4,5 1,59 (допустимо по СНиП 2.04.02—84).

Диаметр трубы, подводящей воду от смесителя в камеру хлопьеобразования, подбирают по скорости ее движения 0,8...1 м/с.

В камеру вода подается соплами, направленными по касательной. Скорость выхода воды из сопла v = 2...3 м/с. В нижней части камеры предусматривают решетку – стабилизатор для гашения вращения потока с ячейками размером 0,50,5 м высотой 0,8 м.

Потери напора в соплах:

h = ,

где  – коэффициент местного сопротивления.

h = 1,18·2² / 2·9,81 = 0,9 м.

Высота конической части отстойника, м:

где d – диаметр трубы для отвода осадка, по которому принимают диаметр дна конусной части отстойника; d = 150...200 мм;  – угол наклона стенок конусной части отстойника к горизонтам; для обеспечения сползания выпадающего осадка принимают  = 70...80°.

м.

Конусная часть отстойника является его осадочной частью, объем которой составит, м³:

м³,

где q – расход воды, м'/ч; q = 42,25 м³ /ч; С_н – количество взвешенных веществ в воде, поступающей в отстойник, мг/л (с учетом взвешенных веществ, поступивших с коагулянтом, 400...1000 мг/л и времени уплотнения осадка 8 ч); C_к – концентрация взвеси в осветленной воде, мг/л; принимаем С_к = 8...18 мг/л; Т – период действия между сбросами осадка, ч; принимаем не более 8 ч;  – средняя концентрация уплотненного осадка, кг/м³; принимаем  = 29 кг/м³ (СНиП 2.04.02-84, табл. 19).

м³.

Для сбора осветленной воды проектируем периферийные кольцевые желоба с затопленными отверстиями. При площади отстойника до 12 м² предусматриваем только периферийный кольцевой желоб, а 12...30 м² – устраиваем еще 4 радиальных, более 30 м² – еще 6...8 дополнительных желобов. Площадь сечения желобов подсчитываем по скорости движения воды.

Площадь сечения желобов определяем по скорости движения воды в них, равной 0,6...0,7 м/с. Ширину желоба принимаем примерно 1/3 высоты.

Площадь затопленных отверстий в стенке кольцевого желоба вычисляем из условия скорости движения воды в отверстиях v = 1 м/с и диаметре одного отверстия d = 20...30 мм. Шаг отверстий принимаем не бо­лее 0,5 м.