2 Расчёт и проектирование канализационных очистных сооружений

2.1 Расчёт сооружений механической очистки

2.1.1 Подбор приёмной камеры

Приёмная камера предназначена для гашения скорости напорных водоводов и сопряжения их с открытыми лотками

Т.к. ГКНС должны быть минимум в 2 нитки напорных водоводов, то и приёмные камеры принимаются минимум на 2 водовода

Рис. 2 – Схема приёмной камеры

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

Приёмная камера подбирается по величине среднесекундного расхода сточных вод по таблице 5.1[4]

Среднесекундному расходу q_w=462.96 л/с соответствует приёмная камера ПК-2-60а (1500×2000×1600)

Т.к. подводящих к приёмной камере водоводов 2, расход каждого составляет

Табл. 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

Определяем скорость воды в водоводе на пропуск воды по таблице 44 Лукиных[5]

При для одного трубопровода d_н=600 мм скорость течения воды составляет V=0,82 м/с, гидравлический уклон i=0,00133.

Скорость в напорных водоводах незначительна. Принимаем тип ПК меньше: 2×500 ПК-2-50 (1500×2000×1600) i=0,0035, V=1,17 м/с

2.1.2 Расчёт решёток

Исходные данные:

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

2) Среднесекундный расход сточных вод q_w=462,96л/с=0,46296 м³/с.

3) Максимальный секундный расход q_{w max}=698,61 л/с=0,69861 м³/с.

4) Минимальный секундный расход q_{w min}=302,31 л/с=0,30231 м³/с.

5) Приведенное население по взвешенным веществам N_пр=167,827 чел.

В соответствии с п. 6.2 ТКП, на станциях очистки предусматриваются решётки с прозором не более 16 мм.

Механизированная очистка решёток от отбросов предусматривается при количестве отбросов ≥ 0,1 м³/сут

Задержанные отбросы

1. собирабтся в контейнеры с последующим вывозом в бытовые отходы

2. обезвоживаются и направляются для совместной работы с осадком

Характеристика отбросов:

1. Влажность отбросов должна быть 90%

2. Плотность равна 0,87 тонн/м³

Решётки бывают вертикальные, степскриновские, наклонные

Рис. 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=0,9м/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

Пропускная способность 40 000 м³/сут. Принимаем 2 решётки марки МГ7Т с характеристиками:

B=800 мм, H=1400 мм, f=0,39 м², B_р=1338 мм.

Определяем количество рабочих решёток

К проектированию принимаем две рабочие решётки и одну резервную.

В соответствии с п.6.1[1] ширина прозоров решётки b=0,006 м, а толщина стержней прямоугольной формы S=0,01 м.

3)Определяется расчётное наполнение перед решёткой при максимальном притоке

где k – коэффициент засорения и стеснения граблями в соответствие с п.6.2.9 [1], k=1,1;

b – ширина прозоров решётки, b=0,006 м;

n – количество рабочих решёток;

N – количество прозоров.

Число прозоров в решётке определяется по формуле

где S – толщина стержней прямоугольной формы, S=0,01 м.

4) 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	0,2	0,2	0,2
V	0,46	0,42	0,37
h	0,8	0,57	0,41

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

Необходимо уменьшить ширину канала и ширину решётки

6)Определяем потери напора в решётке:

где - коэффициент сопротивления стержней,

- коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора в случае засорения отбросами,

Дно канала после решёток понижается на 0,1м

7) Определяем количество отбросов, снимаемых с решёток

где a – количество отбросов, снимаемых с решёток на 1 человека в год. Принимается по таблице 6.1 [1] a=16 л/чел.год при величине прозоров 6 мм;

k – коэффициент неравномерности снятия отбросов, k=2.

Отбросы собираются в контейнер и вывозятся за пределы станции вместе с ТБО.

Определяется длина расширенной части канала перед решёткой

Размеры здания решёток 6×24 м

2.1.3 Расчёт песколовок

Песколовки применяются при производительности станции более 10 м³/сут

Так как количество песколовок должно быть не менее 2х, то канал каждой песколовки рассчитывается на половинный расход

Таблица 4 – Гидравлические характеристики подводящих каналов

Расчётные данные	Расходы, л/с
B, м	1000	1000
i	0,2	0,2
V	0,46	0,37
h	0,8	0,41

Исходные данные:

1) Максимальный секундный расход q_{w max}=462,96 л/с=0,46296 м³/с.

2) Минимальный секундный расход q_{w min}=302,31л/с=0,30231 м³/с.

Расчёт:

1. Определяем площадь живого сечения песколовки

где V_s – поступательная скорость движения сточных вод при максимальном притоке. Принимается по таблице 28 [1V_s=0,3 м/с;

n – количество песколовок, n=2.

Принимаем типовую песколовку с шириной отделения B_s=1 м.

2. Определяем глубину песколовки

Принимаем песколовку с минимальной шириной отделения 1м и глубиной 0,58 м.

3. Определяем длину песколовки

где K_s- коэфициент зависящий от крупности задерживаемого песка и определяемый по формуле

гидравлическая крупность. При диаметре заданных частиц 0,2мм, которым соответствует =0,2 и .

Т.к. минимальная длина песколовки должна быть 12м, то принимаем длину песколовки равную12м.

2.1.4 Расчёт песковых площадок

В соответствии с п.6.3.9, для подсушивания песка для песколовок, предусматриваются площадки с высотой оградительного валика 1-2 м (нагрузка на площадку не более 3 м³ на 1 м² в год)

Площадь площадок определяется по формуле

где p– норма песка; р=0,02 л/чел∙сут

q – нагрузка на площадку, принимаемая 2 м³/м²∙год.

Принимаем две площадки. Площадь одной составляет

Размеры площадок 13×25 м.

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.6.5.1 [1] на станциях с производительностью Q_W=40 000 м³/сут применяются радиальные отстойники.

Рис. 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. Зависит от типа отстойника и в соответствии с таблицей 6.8 [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 6.8 [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 – показатель степени, зависящий от эффекта осветления и исходной концентрации взвешенных веществ. В соответствии с рисунком 6.1 [1] n₂=0,25;

H_set – глубина проточной части отстойника

t_set – продолжительность отстаивания в цилиндре со слоем воды h₁=0,5 м в соответствии с заданным эффектом осветления.

Э%	tset, в слое h1=0,5 м при ben
	200	300	500
40	650	450	390
50	900	640	450
60	1200	970	680

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=18 м, d_set=0,72 м. Тогда H_set=3,1 м и гидравлическая крупность равна

Производительность одного отстойника диаметром 18 м

2. Определяем количество отстойников

Следовательно, принимаем больший диаметр.

В соответствие с п.6.5.2, количество отстойников принимается не менее 2х. Причём при минимальном их числе, их расчётный объём необходимо увеличивать в 1,2-1,3 раза

Пересчитываем для отстойника диаметром 24 м

Принимаем три первичных отстойника диаметром 24 м.

2. Проверяем фактическую скорость в отстойнике

Диаметр подобран верно и пересчёт делать не надо.

2. Определяем количество выносимых взвешенных веществ из первичных отстойников

2. 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.

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

Для отвода осадка принимаем трубопровод диаметром не менее 200 мм.