3. Построение профилей движения воды и ила.
3.1. Понятие высотной схемы и профиля.
Сооружения основной технологической цепочки проектируются, как правило, открытыми. Они должны располагаться по естественному уклону местности, чтобы вода по сооружениям двигалась самотеком. Для определения взаимного высотного расположения отдельных сооружений очистной станции одновременно с генпланом составляют высотные схемы или профили движения воды и ила. Горизонтальный масштаб профиля принимается по генплану, а вертикальный – 1:100. Высотная схема и профиль движения воды представляют собой развернутые разрезы по сооружениям, сделанные по самому длинному пути движения воды от приемной камеры до выпуска в водоем. Различие высотной схемы и профиля состоит в следующем. Высотная схема выполняется в относительных отметках. При этом за «0» может приниматься, например, уровень воды в приемной камере; тогда отметки воды в остальных сооружениях очистной цепочки определяются последовательным вычитанием потерь уровня в соответствующих сооружениях и транспортных коммуникациях с учетом перепадов на водосливах. (В принципе, за «0» может быть принята и другая точка: отметка дна блока емкостей, пол здания решеток или насосной станции и т.д.). Высотные схемы приводятся в типовых проектах, до привязки их к конкретному рельефу. Если комплекс очистных сооружений размещен в одном здании, то взаимное расположение отдельных сооружений комплекса достаточно полно определяется высотной схемой. Профиль выполняется в абсолютных отметках, т.е. профиль – это высотная схема, привязанная к конкретному рельефу. Профиль движения ила или сырого осадка начинается от выпуска осадка из вторичных или первичных отстойников соответственно и доводится до сооружений обезвоживания осадка, то есть до приемного резервуара цеха механического обезвоживания или до иловых площадок. На профилях и схемах должны быть показаны все отметки уровней воды, лотков, каналов, труб и других важных точек сооружений, а также отметки естественной и спланированной поверхности земли. При построении профиля «по осадку» желательно, чтобы он шел самотеком. Однако в большинстве случаев этого добиться не удается, и для транспортирования осадка от одного сооружения к другому предусматривают насосную станцию.
3.2. Потери уровня воды в сооружениях и коммуникациях.
Взаимное высотное расположение сооружений устанавливается с учетом расчетных потерь напора в этих сооружениях и коммуникациях. При составлении высотной схемы учитывают все виды потерь уровня воды:
«по длине» в трубах и каналах,
в местных сопротивлениях: в сооружениях, в колодцах на соединении трубопроводов и каналов, в фасонных частях трубопроводов и т.д.,
в местах перепадов уровней при изливе воды.
Разность отметок уровней воды перед сооружением и за ним (падение уровня в сооружении) рекомендуется принимать следующей, см:
приемная камера, распределительная чаша ……..……5 – 10
решетки……………………………………………………5 – 20
(уточняется расчетом)
песколовки………………………………………………..15 –25
преаэраторы………………………………………………15 - 30
отстойники:
двухъярусные……………………………………….….10 - 25
горизонтальные…………………………………….…..20 - 40
вертикальные……………………………………….…..50 - 60
радиальные……………………………………………..50 – 60
осветлители – перегниватели……………………………70 – 80
биофильтры:
с вращающимися оросителями ……..(высота загрузки + 15)
со спринклерными оросителями….…..(высота загрузки+50)
аэротенки…………………………………………………50 – 80
контактные резервуары………………………………….30 – 40
смесители типа «лоток Паршаля»..…………………….. 15 –20
фильтры песчаные……………………..(высота загрузки + 250)
барабанные сетки…………………………………………20 – 30
водоизмерительный лоток …………….…………………..5 – 20
(уточняется расчетом)
При проектировании рекомендуется принимать максимальные значения потерь с учетом будущего расширения станции.
Падение уровня воды в транспортных коммуникациях: лотках и каналах, в самотечных и дюкерных трубопроводах определяется гидравлическим расчетом.
Вода с одного сооружения на другое может транспортироваться тремя способами:
по самотечному трубопроводу или лотку,
дюкером,
в напорном режиме.
При самотечном режиме вода по трубопроводу или лотку движется только под действием силы тяжести. Для обеспечения течения воды трубопровод (лоток) прокладывается с уклоном и работает неполным сечением (рис.1). В самотечном режиме работает, например, трубопровод выпуска в водоем.
Самотечный режим работы трубопроводов и каналов.
Н
d
i
h
h
К
l
b
Рис.1
Самотечный режим работы трубопровода характеризуется следующими параметрами:
диаметр – d,мм,
уклон - i, м/м,
наполнение : относительное – h/d, м/м, абсолютное - h, м,
скорость течения сточных вод – v, м/сек.
Основной формулой для расчета отметок самотечных трубопроводов и каналов является
где: Н - отметка лотка в начале участка,
К - отметка лотка в конце участка,
l - длина участка.
Суть гидравлического расчета самотечных труб и каналов заключается в том, чтобы по известному расчетному расходу сточных вод назначить такие уклоны и диаметры труб, такие наполнения, чтобы скорость течения сточных вод была не менее самоочищающей, т.е. чтобы загрязнения сточных вод не оседали в лоток трубы, а переносились потоком. Для обеспечения нормальной работы самотечной линии все эти гидравлические и конструктивные параметры должны находится в определенных пределах, их значения регламентируются СНиП /1/.
Трубы должны быть проложены с уклоном не менее минимального допустимого.
Таблица 3.
Диаметр участка d,мм |
Минимальный допустимый уклон iminдоп, м/м |
150 |
0.008 |
200 |
0.007 |
Более 200 |
1/d |
Наименьшее допустимое значение диаметра самотечных труб составляет 150 мм. Самоочищающие (минимальные допустимые) скорости Vminдоп, м/сек и максимальные допустимые наполнения трубопроводов (h/d)maxдоп приведены в табл.4.
Таблица 4.
Диаметр, мм |
Скорость Vminдоп, м/сек при наполнении (h/d)maxдоп |
|||
0.6 |
0.7 |
0.75 |
0.8 |
|
150-250 |
0.7 |
|
|
|
300-400 |
|
0.8 |
|
|
450-500 |
|
|
0.9 |
|
600-800 |
|
|
1.0 |
|
900 |
|
|
1.15 |
|
Методика гидравлического расчета каналов приведена в методическом пособии «Механическая очистка городских сточных вод. Расчет сооружений», в разделе «Расчет решеток».
В дюкерном режиме работают, например, трубопроводы подачи сточных воды от распределительных камер до отдельных отстойников. Основной формулой, характеризующей дюкерный режим работы трубопровода, является:
h = Н – К
где: Н – отметка уровня воды в начале дюкера,
К – отметка уровня воды в конце дюкера,
h (м) - потери уровня в дюкере равняются произведению гидравлического уклона i (м/м) на длину трубопровода l (м): h = 1,2 *(i * l); коэффициент 1,2 учитывает местные сопротивления.
Дюкер
Н
h
К
Рис.2.
Дюкер работает полным сечением. Диаметр его принимается не менее 150 мм. Скорость течения сточных вод в дюкере должна быть не менее самоочищающей (см.табл.4) и не менее 1 м/сек.
Самотечные линии и дюкеры рекомендуется рассчитывать при помощи таблиц /5/.
Если не удается обеспечить самотечное движение сточных вод или осадков от одного сооружения к другому, предусматривается насосная подача. Например, насосную станцию нередко приходится предусматривать в схемах очистки с биологическими фильтрами. Осадки тоже транспортируются, как правило, по напорным линиям. В настоящем курсовом проекте диаметры напорных линий можно назначать по скорости движения сточных вод в них – 1 – 1,5 м/сек по таблицам /5/ при полном наполнении (h/d=1). Подбирать насосы и рассчитывать потери в напорных линиях в настоящем курсовом проекте не следует.
Все трубопроводы на территории очистной станции должны быть проложены с соблюдением условия непромерзания: hл= hпр-α; где: hл – глубина заложения лотка трубы, м, hпр - глубина промерзания грунта в данной местности, α – коэффициент, зависящий от диаметра трубы: при d<500мм α=0,3м, d>500мм α=0,5. Кроме условия непромерзания, должно соблюдаться условие непродавливаемости труб. Для этого глубина заложения трубы до шелыги должна быть не менее 0,7м.
Соединение транспортных коммуникаций самотечного и дюкерного типа между собой и с сооружениями осуществляется «по уровню воды». При этом не должно возникать подпора воды: отметки лотка и уровня воды в отводящем канале не должны превышать соответствующих отметок в подводящем канале. Если при соединении открытых каналов «по уровню» возникает подпор, то допускается каналы соединять «по лотку». Подробное разъяснение данного вопроса приводится в приложении к настоящему пособию, в разделе «Блок механической очистки».