5 . Расчёт основных сооружений для очистки сточных вод.

5.1 Расчёт решёток.

Для улавливания из сточных вод крупных нерастворенных примесей применяют решетки, выполняемые из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Для удобства съема загрязнений часто решетки устанавливают под углом к горизонту 60-70º. Если количество улавливаемых загрязнений составляет 0,1 м³ в 1 сут и более, то очистка решеток должна быть механизирована.

Необходимую площадь решетки рассчитывают по скорости течения воды в прозорах. Принимаем в соответствии с нормативными документами скорость течения воды в прозорах равную 0,8-1,0 м/с (максимальная составляет 1,2 м/с), а скорость воды в канале перед решеткой 0,7-1,0 м/с.

В настоящее время решетки с прозором 16 мм почти не используются, поэтому принимаем к расчету решетку с прозором 5 мм и толщиной стержня 3 мм.

Определение общего количества прозоров решётки.

где q₁ – максимальный секундный расход, м³/с (q₁ = 1,535 м³/с);

K_з – коэффициент, учитывающий стеснение потока механическими граблями (K_ст = 1,05);

b – ширина прозоров решётки (принимаем b = 0,005 м), м;

h – глубина воды перед решёткой (принимаем h = 1,2 м), м;

V_р – средняя скорость в прозорах решетки, м/с (принимаем V_р = 1,0 м/с).

Общая ширина решеток равна:

г де S – толщина стержней, м (S = 0,003 м).

Ширина одной решетки:

В1 = В / N = 2,14 / 3 = 0,71 м,

где N – количество решеток (принимаем 3 рабочие решетки).

В соответствии с расчетами принимаем три рабочие и одну резервную решетки марки АМОСВ. Ширина решетки – 750 мм, производительность – 550 м³/ч, количество прозоров – 94, толщина стержней – 3 мм, величина прозора – 5 мм [3].

Проверяем скорость воды в прозорах решётки:

где N – количество работающих решеток (N = 3).

Скорость течения воды в прозорах удовлетворяет нормам.

Определение потерь напора в решетке.

P – коэффициент, учитывающий потерь напора в следствии засорения решётки (P = 3);

𝜁 – коэффициент местного сопротивления стержней решётки;

𝛽 – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержней (𝛽 = 1,72 для круглых стержней);

𝛼 – угол наклона решётки (𝛼 = 60°).

Определение количества загрязнений улавливаемых решётками.

При проектировании решеток количество уловленных загрязнений следует принимать в зависимости от размера решеток (по [2] рис.10.1 при ширине прозора 5 мм количество отбросов равно 56 л на 1 человека в год, а плотность их – 750 кг/м³).

Норма водоотведения составляет N = 300 л/(чел·сут).

Определим приведённое количество жителей:

Количество улавливаемых отбросов:

Суточная масса загрязнений составит:

У ловленные на решетках отбросы должны направляться на прессы. Подбираем пресс транспортер гидравлический фирмы «Риотек» ПТГ-300.

5.2. Расчёт песколовок.

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки, подразделяемые на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые.

При расходе воды более 10000 м³/сут принимают горизонтальные и аэрируемые песколовки. К расчету принимаем горизонтальную песколовку. Число песколовок или отделений песколовок принимаем не менее 2-х, причем все песколовки должны быть рабочими.

Принимаем 3 отделения песколовки.

Расчёт горизонтальной и аэрируемой песколовки заключается в определении их поперечного сечения и длины. Площадь живого сечения одного отделения песколовок составит:

где q_max – максимальный расход сточных вод, м³/с (q_max = 1,535 м³/с);

V – продольная скорость движения воды, принимается в зависимости от расчётного диаметра улавливаемого частицы песка (0,15 – 0,3), м/с;

n – количество отделений песколовок (n = 3).

Глубину проточной части принимаем h_max = 0,6 м. Ширина отделения будет равна:

В = F / h_max = 1,71 / 0,6 = 2,85 м.

П ринимаем ширину отделения В = 3 м. При этом наполнение в песколовке при максимальном расходе будет равно:

h_max = F / В = 1,71 / 3 = 0,57 м.

При расчетном диаметре частиц песка d = 0,20 мм, u₀ = 18,7 мм/с и К = 1,7.

Длину песколовки определяем по формуле:

K – коэффициент, учитывающий влияние турбулентного потока и неравномерность распределения скоростей движения воды по высоте и ширине сооружения;

h_max – максимальная глубина проточной части песколовки, м (h_max = 0,57 м);

u₀ – гидравлическая крупность песка расчётного диаметра, мм/с.

Принимаем песколовку:

Пропускная способность – 95000 м³/сут;

Число отделений – 3;

Размеры:

Ширина – 3 м; Глубина – 0,57 м; Длина – 15,5 м.

Удаление осадка из песколовки предусматривают с помощью гидромеханической системы. В начале песколовки ниже уровня днища предусматривается устройство бункера диаметром D_б = 2,5 м.

Откачка осадка из бункеров производится гидроэлеваторами, насосами и реже эрлифтами. Предварительно осадок в бункерах взмучивается. Для этого в них прокладывается трубопроводы, оборудованные соплами, направленными в основание бункеров. По ним подаётся вода на взмучивание. Выгрузка осадка производится не реже 1 раз в сутки. Обычно выгрузка производится 1 раз в смену (через 7-8 часов).

Норма водоотведения составляет N = 300 л/(чел·сут).

Определим приведённое количество жителей:

При расчете песколовок всех типов следует принимать: количество задерживаемого песка 0,02 л на 1 чел/сут, влажность песка 60 %, плотность песка 1,5 т/м³.

Объем осадка в сутки:

Суточная масса загрязнений составит:

Р асчет порога водослива.

Известно много методов поддержания в песколовках постоянной скорости. Наиболее простой из них заключается в устройстве на выходном канале неподтопленного водослива с широким порогом без донного выступа.

Перепад между дном песколовки и порогом водослива:

где h_макс и h_мин – глубины воды в песколовке соответственно при максимальном и минимальном расходах и скорости движения воды 0,3 м/с;

h_мин = q_min / n * b * v = 0,813 / 3 * 3 * 0,3 = 0,30 м;

k_q = q_max / q_min = 1,535 / 0,813 = 1,89.

Определим ширину водослива:

где m – коэффициент расхода водослива, зависящий от условий бокового сжатия, равный 0,35 - 0,38.