2 Расчёт и проектирование канализационных очистных сооружений

2.1 Расчёт сооружений механической очистки

2.1.1 Подбор приёмной камеры

Рисунок 2 – Схема приёмной камеры

1 – приёмная камера; 2 – напорные водоводы от ГКНС; 3 – открытый лоток в здании решёток; 4 – насыпь

Приёмная камера подбирается по пропускной способности (л/с) в зависимости от количества напорных водоводов.

Таблица 1 – Камеры типовых проектов серии 4.902-3

q, л/с	На два водовода
	Д, мм	Марка камеры	A×B×H мм
31	2×150	ПК-2-15	1000×1500×1200
55	2×200	ПК-2-20
83	2×250	ПК-2-25
134	2×300	ПК-2-30а
182		ПК-2-30б
280	2×400	ПК-2-40
393	2×500	ПК-2-50	1500×2000×1600
476	2×600	ПК-2-60а
610		ПК-2-60б	1600×2500×1600
750	2×700	ПК-2-70
917	2×800	ПК-2-80а
1140		ПК-2-80б
1390	2×900	ПК-2-90	2000×3200×2000
1810	2×1100	ПК-2-110
2210	2×1200	ПК-2-120а
2450		ПК-2-120б
2920

Так как q_w=463л/с, то принимаем приёмную камеру ПК-2-60а с размерами 1500×2000×1600 мм .

Проверяем способность напорных трубопроводов диаметром 600 мм на пропуск q_{w max}=695,89 л/с. Так как напорных водоводов две нитки, то проверяем каждую на половину максимального секундного расхода.

При по таблице 44 Лукиных [3] для одного трубопровода d_н=600 мм скорость течения воды составляет V=0,85 м/с, гидравлический уклон i=0,0014.

2.1.2 Расчёт решёток

Исходные данные:

1) Суточная производительность станции Q_w=40 000 м³/сут.

2) Среднесекундный расход сточных вод q_w=463л/с=0,463 м³/с.

3) Максимальный секундный расход q_{w max}=695,89 л/с=0,69589 м³/с.

4) Минимальный секундный расход q_{w min}=288,45 л/с=0,28845 м³/с.

5) Приведенное население по взвешенным веществам N_пр=179 487 чел.

Рисунок 3 – Схема решёток

Расчёт.

1) Определяем площадь прохода решётки

В соответствии с п.5.14 [1] скорость сточных вод в прозорах решётки при максимальном притоке при механизированном съёме отбросов принимается от 0,8 до 1 м/с. В данном проекте принимаем скорость V_реш=0,8м/с.

2) Обращаясь к таблице типоразмеров решёток выбираем необходимый тип решётки.

Таблица 2 – Типоразмеры решёток

Марка решётки	Пропускная способность, тыс. м3/сут	Размеры камеры перед решёткой		Площадь прозоров f, м2		Bр, мм
		B, мм	H, мм
РМВ-1000	26	1000	1000		0,3	1200
МГ9Т	33	1000	1200		0,38	1425
МГ7Т	35	800	1400		0,39	1338
МГ11Т	50	1000	1600		0,57	1520
МГ10Т	65	1000	2000		0,74	1580
МГ8Т	110	1400			1,25	1955
МГ12Т	130	1600			1,5	2175
МГ6Т	165	2000			1,9	2675
МГ5Т	185	2000			2,1	2175

Ширина прозоров решётки b=0,016 м, так как в соответствии с п.6.16 [1] в составе очистных сооружений предусматривается решётка с прозором не более 16 мм и со стержнями прямоугольной формы.

Толщина стержней прямоугольной формы S=0,008 м.

Количество решёток должно быть не менее двух (одна рабочая, одна резервная). В соответствии с п.5.12 [1] таблицей 22 при количестве рабочих решёток до трёх – одна резервная, свыше трёх – две резервные решётки.

Пропускная способность40 000 м³/сут. Принимаем решётку марки МГ11Т с B=1000 мм, H=1600 мм, f=0,57 м², B_р=1520 мм.

Определяем количество рабочих решёток

К проектированию принимаем две рабочие решётки и одну резервную.

3) Определяем гидравлические характеристики подводящих каналов к решётке, пользуясь таблицей [3].

Следует учесть, что при минимальном притоке скорость V≥0,7 м/с.

Таблица 3 – Гидравлические характеристики подводящих каналов к решётке

Расчётные данные	Расходы, л/с
B, м	1000	1000	1000
i	0,008	0,008	0,008
V	0,67	0,75	0,56
h	0,3	0,4	0,2

4) Определяем длину l₁

5) Определяем l₂

6) Определяем общую строительную длину камеры решёток

Принимаем l=3000 мм=3 м.

7) Определяем наполнение перед решётками при максимальном притоке

где k – коэффициент засорения и стеснения граблями, k=1,05;

b – ширина прозора решётки, b=0,016 м;

n – количество рабочих решёток;

N – количество прозоров.

где S – толщина стержней прямоугольной формы, S=0,008 м.

8) Определяем скорость в канале перед решётками при минимальном притоке, которая должна быть не менее 0,4 м/с

9) Определяем количество отбросов, снимаемых с решёток

где a – количество отбросов, снимаемых с решёток на 1 человека в год. Принимается по таблице 23 [1] a=8 л/чел.год;

k – коэффициент неравномерности снятия отбросов, k=2.

В соответствии с п.6.16 механизированная очистка решёток от отбросов и транспортирование их к дробилкам предусматривается при количестве отбросов не менее 0,1 м³/сут.

Так как W_отбр > 0,1 м³/сут, то принимаем механизированное удаление отбросов с последующим дроблением на дробилках.

10) Определяем общий вес отбросов

т/сут (33)

т/сут

11) Определяем часовой расход осадка

кг/час (34)

кг/час

10) Дроблённые отбросы разбавляются технической водой в соотношении 140 и направляются в канал перед решётками. Определяем расход технической воды

Данный расход технической воды забирается после вторичных отстойников, и из насосно-воздуходувной станции насосами технической воды подаётся в здание решёток.

2.1.3 Расчёт песколовок

Так как производительность очистной станции Q_w=40 000 м³/сут, то в проекте приняты песколовки в соответствии с п.6.26 [1].

Так как производительность очистной станции больше 20 000 м³/сут, то к проектированию приняты аэрируемые песколовки.

Исходные данные:

1) Максимальный секундный расход q_{w max}=695,89 л/с=0,69589 м³/с.

2) Минимальный секундный расход q_{w min}=288,45 л/с=0,28845 м³/с.

3) Приведенное население по взвешенным веществам N_пр=179 487 чел.

Расчёт:

В соответствии с п.6.26 [1] количество песколовок и отделений песколовок должно быть не менее двух. Принимаем две песколовки.

Таблица 4 – Типоразмеры аэрируемых песколовок

Qw, тыс.м3/сут	Число отделений n	Размеры, м				Отношение BsHs
		Bs	Hs	Ls
70	2	3	2,1	12	1,34
100	3
140	2	4,5	2,8	18	1,5
200	3
280	4

1) Определяем площадь живого сечения песколовки

где V_s – поступательная скорость движения сточных вод при максимальном притоке. Принимается по таблице 28 [1] V_s = 0,08÷0,12 м/с. V_s=1 м/с;

n – количество песколовок, n=2.

Принимаем типовую песколовку с шириной отделения B_s=3 м.

2) Определяем глубину песколовки

Тогда отношение .

3) Определяем отношение В/Н=3/1,16=2,59

Отношение В/Н в аэрируемых песколовках должна быть в приделах 1,34-1,5

На данную производительность аэрируемая песколовка не годится.

Принимаем горизонтальную песколовку.

2.1.4 Расчёт песковых площадок

Площадь площадок определяется по формуле

где p=0,02 л/чел∙сут – норма песка;

h – нагрузка на площадку, принимаемая не более 3 м³/м²∙год.

Принимаем две площадки. Площадь одной составляет

Размеры площадок 2×(15×15) м.

Определяем объём дренажных вод, отводимых за сутки с площадок при разбавлении песка в пульпе 1:20.

2.1.5 Расчёт первичных отстойников

Первичные отстойники предназначены для удаления из сточных вод загрязнений, удельный вес которых больше или меньше удельного веса воды. При производительности станции до 20 тыс. м³/сут к проектированию принимаются вертикальные отстойники; при производительности более 10 тыс. м³/сут – горизонтальные отстойники; более 20 тыс. м³/сут – радиальные.

В соответствии с п.6.58 [1] число отстойников следует принимать не менее двух первичных, не менее трёх вторичных. Причём все они рабочие. При минимальном числе их расчётный объём необходимо увеличить в 1,2 – 1,3 раза. Производительность станции Q_W=44 000 м³/сут. Следовательно, к проектированию радиальные отстойники.

Рисунок 4 – Схема радиального отстойника

1 – устройство для сгребания с поверхности воды плавающих веществ;

2 – жиросборник; 3 – трубопровод для отвода плавающих веществ;

4 – трубопровод для подвода сточных вод на осветление; 5 – иловый приямок; 6 – ферма со скребками; 7 – трубопровод для отвода сырого осадка; 8 – канал отвода осветлённой воды

Расчёт:

1) Определяем производительность одного отстойника по формуле

где k_set – коэффициент использования объёма отстойника. В соответствии с таблицей 31 [1] k_set=0,45;

D_set – диаметр отстойника, м;

d_set – диаметр впускного устройства, м;

V_tb – турбулентная составляющая скорости рабочего потока, зависящая от продольной скорости потока. Принимается в зависимости от скорости рабочего потока по таблицам 31 и 32 [1]. При V_W=5 мм/с V_tb=0 мм/с;

U₀ – расчётное значение гидравлической крупности задерживаемых частиц при принятом эффекте очистки, мм/с.

Принимаем эффект очистки Э=50%. Гидравлическую крупность определяем по формуле

где n₂ – коэффициент, зависящий от эффекта очистки и концентрации исходного стока. В соответствии с таблицей 30 СНиП II-32-74 [4] n₂=0,25;

H_set – глубина проточной части отстойника, принимаемая по таблице 31 [1] или по типовым проектам выбранного типа отстойника;

t_set – продолжительность отстаивания в цилиндре со слоем воды h₁=0,5 м в соответствии с заданным эффектом осветления. Определяется по таблице 30 [4]. При b_en=277,55 мг/л t_set=640 с;

α – коэффициент, учитывающий влияние температуры воды на её вязкость. Определяется по таблице 28 [4]. Для температуры 12ºС α=1,2.

Диаметры отстойников определяем методом подбора, руководствуясь следующими данными

Таблица 5 – Характеристики радиальных отстойников

Dset, м	dset, м
18	0,72
24	0,92
30	1,12
40	1,12
50	2,0

Принимаем диаметр отстойника D_set=24 м, d_set=0,92 м. Тогда H_set=3,1 м и гидравлическая крупность равна

Производительность одного отстойника диаметром 24 м

2) Определяем количество отстойников

Принимаем три первичных отстойника диаметром 24 м.

3) Проверяем фактическую скорость в отстойнике

4) Определяем количество выносимых взвешенных веществ из первичных отстойников

5) Определяем часовое количество осадка, выделяемое в одном отстойнике

где P_mud – влажность осадка. При самотечном удалении P_mud=95%;

γ – удельный вес воды, γ=1 г/м³.

6) Определяем объём иловой части отстойника. При механизированном удалении осадка накопление идёт в течение 8 часов.