5. Выбор и расчёт смесителя.

Для смешения коагулянта с обрабатываемой водой предусматривается применение смесителя. Правильный выбор типа смесителя и его расчет может обеспечить экономию коагулянта до 30%. Тип применяемого смесителя зависит от схемы водообработки и состава сооружений. В данном случае чррррпмамвыбирается смеситель с механическим перемешиванием коагулянта с водой.

Предусматриваем устройство 2-х смесителей с временем пребывания t воды в них 1 мин.

Объем V каждого смесителя будет равным:

м³

Проектируем смесители квадратной формы в плане, с глубиной Н в два раза превышающей ширину В. Определим размеры смесителя:

м

м

Градиент скорости принимаем равным 300 сек., где:

W – работа, затраченная на перемешивание объема воды за единицу времени, Па/с;

- динамическая вязкость воды, .

Полезную мощность N, потребляемую мешалкой, определим по формуле:

Вт или 1,77 кВт

Принимаем число оборотов мешалки n = 500 об/мин (8,33 об/сек), высоту винта пропеллера h = 0,1 м, число пар лопастей z = 3, плотность воды р = 1000 Па*с/м², определим диаметр ротора d_p из выражения:

м.

При числе оборотов n=100 об/мин диаметр ротора составит 0,2 м.

Мощность электродвигателя принимаем с к = 1,5, учитывающим потери в механическом приводе мешалки и пусковые перегрузки

6. Выбор и расчет камер хлопьеобразования.

Камеры хлопьеобразования применяются при наличии в схемах очистных сооружений отстойников и напорной флотации. Для горизонтальных отстойников обычно применяют зашламленные (со слоем взвешенного осадка) камеры.

Примем скорость восходящего потока воды в камере равной 1,6 мм/с. Площадь зеркала воды камеры в плане определим по формуле:

Где n- количество секций отстойника-4

Длина камеры L составит:

Распределение воды предусматриваем 3 дырчатыми трубами, расстояние между которыми будет равным:

От стенок камеры оно будет составлять 0,96 м, что соответствует нормам.

Диаметр дырчатых труб Dопределим по скорости входа воды в них =0,5 м/с:

Общую площадь отверстий в распределительной трубе примем равной 40% площади его поперечного сечения, диаметр отверстий d₀=25мм. Найдем их количество n₀ в одной трубе:

При расположении их в 2 ряда под углом 45 град вниз расстояние между ними составит

Высоту камеры Н_К определим как сумму высот пирамидальной части Н_n, зоны взвешенного слоя Н_в , глубины транспортного потока воды Н_m над ним и превышения стен Н_с над уровнем воды.

Высота пирамидальной части Н_n в камере при диаметре распределительных труб D=300мм, расстоянии между ними 1,92м , угле наклона берм 45 град будет равна:

Примем высоту зоны взвешенного слоя Н_в=3,0м.

Глубину транспортного потока воды над взвешенным слоем определим по скорости движения воды в нем

Превышение стен над уровнем воды Н_с назначим 0,5м.

Высота камеры Н_к составит:

Н_к=0,71+3,0+0,416+0,5=4,63м.

7. Расчет и конструирование отстойников.

Отстойники рекомендуется применять для очистки природных вод при мутности исходной воды не менее 50мг/л и не более 1500мг/л в двухступенчатых схемах.

Горизонтальные отстойники используют на станциях производительностью свыше 30000м³/сут.

Площадь отстойников в плане F_г.о определяем по формуле:

Где -коэффициент объемного использования отстойника-1,3;

Q - Расчетный расход обрабатываемой воды,м³/ч

U₀ - скорость выпадения взвеси, мм/с, принимаем по табл.18 из . Для очистки коагулированной воды мутностью 97 мг/л ее значение составляет 0,45-0,5мм/с.

F=1,3*1810,42/3,6*0,5=1307,52м²

Длину отстойника L определим по выражению

Где Н_ср- средняя высота зоны осаждения, назначаем равной 3,0м.;

-расчетная скорость движения воды в начале отстойника-7…10мм/с(для мутности воды 97мг/л)

L=3*7/0,5=42м

Вычислим ширину отстойника В:

Принимаем ширину секции отстойника в осях 6,0м. устраиваем 4 рабочих и 1 резервную секции. Общая ширина сооружения в осях составит 30,0м.При толщине стен отстойника 0,25м ширина секции в чистоте В₁ будет равной 5,75м , а 4 секций В=23м. При принятых размерах

Эти значения не превышают нормативных.

Сбор осветлённой воды предусматриваем желобами с треугольными водосливами. Длина желоба l_ж=2/3L, что составляет 28м.

В каждой секции отстойника предусматриваем устройство двух желобов с расстоянием между ними В₁/2=5,75/2=2,87м.

Определим расход воды по одному желобу g_ж:

g_ж=Q/3600n_cn_ж

где n_c - количество секции в отстойнике – 4 ;

n_ж – число желобов в секции, равно 2.

g_ж=1810,42/(3600*4*2)=0,063м³/с.

Площадь живого сечения желоба f_ж составит

Где - скорость движения воды в устье желоба, равная 0,7м/с

Принимаем размеры живого сечения желоба в устье м. В начале желоба уровень воды в нем будет минимальным, уклон лотка составит

i=h/l=0,3/28=0,0107

Для свободного излива воды в лоток из отстойника проектируем превышение на 0,2м кромки желобов над расчетным уровнем воды в нем.

Из лотков вода поступает в сборный канал, устраиваемый за торцевой стенкой отстойника. Принимаем ширину канала В_к равной 0,7 м. Расстояние от дна лотков для сбора воды до дна канала определим по формуле:

^1/3+0,2,

Где Q- полная производительность отстойников, равная 1810,42 м³/ч.или 0,5м³/с

^1,3+0,2=0,83м

Удаление осадка из отстойников предусматриваем гидравлическим способом с помощью перфорированных труб.

Объем зоны накопления и уплотнения осадка в отстойнике W_ос.ч определяем по формуле, принимая период работы отстойника между чистками, Т_р=12ч:

Концентрацию взвешенных веществ в поступающей на очистку воде С_в определим по выражению

С_в=М+К_кД_к+0,25Ц,

Где М- мутность исходной воды.г/м³;

К_к- коэффициент, принимаемый для коагулянта- очищенного сульфата алюминия, равный 0,5;

Д_к- доза коагулянта по безводному продукту, принимаемая по табл. 16 ;

Ц- цветность исходной воды, град.

С_в=97+0,5*25,92+0,25*42=120,46г/м³

W_ос.ч=12*1810,42*(120,46-10)/4*16000=37,49м³

Для удаления осадка из отстойника предусматриваем укладку в каждой секции n_m=2 перфорированных трубопроводов. Каждый из них должен обеспечить пропуск расхода взвеси g_ос, равный

g_ос = K_pW_ос.ч/2*60t_в, м³/с

где К_р- коэффициент разбавления осадка водой при гидравлическом удалении, принимаемый 1,5;

t_в—время удаления осадка ,назначаем равным 20 мин

g_ос=1,5*37,49/(2*60*20)=0,023м³/с

При скорости движения осадка в конце труб =1,0м/с , их диаметр d_тр.ос, определенный по формуле:

d_тр.ос=(4*Q/ )^0,5

d_тр.ос =(4*0,023/(3,14*1))^0,5=0,171м

Принимаем диаметр трубопровода равным 200мм. В этом случае скорость движения осадка в устье труб _ос=1,3м/с.

Отверстия в трубах устраиваем с шагом l₀=500мм, назначаем их диаметр d₀=25 мм, располагаем в шахматном порядке вниз под углом 45 град к оси трубы. Найдем общую площадь отверстий в трубопроводе сброса осадка:

Где L- длина отстойника, м

.42*3,14*0,025²/(2*0,5)=0,08м²

Отношение суммарной площади отверстий f₀ к площади поперечного сечения трубопровода должно составлять 0,5….0,7. При его значении 0,7, площадь сечения трубопровода должна быть 0,08:0,7=0,11м², а диаметр450мм. На конце трубопровода предусматриваем установку задвижек Д_у=400мм.

При скорости движения осадка в отверстиях _ос.от=1,5м/с, его расход g_ос должен быть не менее 0,08*1,5=0,12м³/с, а скорость в конце труб _ос составит:

_ос=4*0,12/(3,14*0,45²)=0,75м/с

Объем осадка, накапливаемого в отстойнике, без разбавления его водой, при времени выпуска t_в=20 мин будет равным:

W_ос.ч=n_mg_осt_в/К_р=2*60*20*0,12/1,5=192м³

Время накопления осадка в отстойнике :

Т_р=192*4*16000/(1810,42*(120,46-10))=61,45ч

Дно отстойника проектируем призматическим с углом наклона граней45 град.

Расстояние между перфорированными трубами будет равным 5,75/2=2,88 м, ширина нижней грани трапеции 0,85 м, верхней- 2,88 м, высота- 1,0 м.

Определим среднюю площадь поперечного сечения зоны накопления осадка:

F_ос= W_ос/L=192/42=4,6м²

Вычислим площадь трапецеидального сечения осадочной части секции отстойника:

F_тр=2*((2,88+0,85)*1/2)=3,73м²

Площадь прямоугольного сечения, заполненная осадком, составит

F_пр=F_ос-F_тр=4,6-3,73=0,87м

Высота 0,87/5,75=0,16м

Найдем общую высоту осадочной части Н_ос

Н_ос=1+0,16=1,16м.

Рассчитаем высоту отстойника в средней части

Н=Н_ср+Н_ос+0,3=3+1,16+0,3=4,46м.

Днище отстойника предусматриваем с уклоном i=0,005 к приямку в начале отстойника. Минимальная высота отстойника Н_min в месте примыкания сборного канала

Н_min=Н-iL/2=4,46-0,005*42/2=4,355м.

Высота отстойника в месте примыкания к распределительному каналу составит

Н_max=Н+iL/2=4,46+0,005*42/2=4,565м.

В начале отстойника устраиваем приямок глубиной 1,0 м для сбора осадка с днища. Приямок оборудован двумя выпусками Д_у=150мм.