2.4. Усреднители

Для усреднения расхода и количества загрязнений сточных вод применяются контактные и проточные усреднители. При небольших расходах и периодическом сбросе воды используют контактные усреднители. В большинстве же случаев применяют проточные усреднители, которые выполняют в виде многокоридорных резервуаров или резервуаров с перемешивающими устройствами.

Объем W_av, м³, многоканальных усреднителей при залповых выбросах высококонцентрированных сточных вод рассчитывают по формуле

, (2.26)

где q_w – расход сточных вод, м³/ч; t_z – длительность залпового сброса, ч; K_av – требуемый коэффициент усреднения;

. (2.27)

Здесь C_max – концентрация загрязнений в залповом сбросе; C_mid – средняя концентрация загрязнений в сточных водах; C_adm – концентрация, допустимая по условиям работы последующих сооружений.

Объем усреднителя W_z, м³, при залповом сбросе рассчитывают по формуле

при K_av до 5:

; (2.28)

при K_av = 5 и более:

W_z = 1,3q_wt_zK_av , (2.29)

Объем усреднителя W_cir, м³, при циклических колебаниях рассчитывают по формулам

при K_av до 5:

; (2.30)

при K_av = 5 и более:

W_cir = 1,3 q_wt_cirK_av , (2.31)

где t_cir – период цикла колебаний, ч; K_av –коэффициент усреднения, определяемый по форуле (2.27).

Рис. 2.8. Усреднитель с перемешивающим устройством:

1 – выпускная камера; 2 – выпускное устройство; 3 – корпус; 4 – лоток; 5 – барботер

Максимальная скорость проточного течения жидкости в усреднителе с перемешивающим устройством 2,5 мм/с, при этом длина секции усреднителя принимается из расчета

L = w_wt_min (2.32)

с учетом графика поступления концентрации загрязнений по часам суток.

С целью обеспечения равномерного распределения жидкости и воздуха вдоль усреднителя целесообразна длина секции не более 24 м. Глубина слоя воды в усреднителе из конструктивных соображений принимается в пределах 3-6 м. Ширина секции усреднителя принимается не более 12 м.

В качестве барботеров в усреднителе рекомендуется использовать перфорированные трубы с отверстиями диаметром 3 мм (шаг 8-16 см), располагаемыми в нижней части трубы в один или два ряда под углом 45^о к оси трубы.

Трубы укладываются горизонтально вдоль резервуара на подставках высотой 6-10 см. Допустимое отклонение от горизонтальной укладки труб барботеров не должно превышать ±0,015 м, чтобы связанная с этим неравномерность подачи воздуха по длине барботера не превысила одной трети от принятой в расчете неравномерности подачи воздуха (20 % среднего расхода воздуха).

Барботеры подразделяют на пристеночные, создающие один циркуляционный поток, и промежуточные, создающие два циркуляционных потока.

Оптимальное расстояние между барботерами следует считать (2-3)Н, а между барботером и параллельной ему стеной усреднителя (1-1,5)Н, где Н – глубина погружения барботера.

При расчете принимаются:

интенсивность барботирования для усреднения концентрации растворенных примесей в пристеночных барботерах 6 м³/ч на 1 м, в промежуточных барботерах – 12 м³/ч на 1 м;

интенсивность барботирования для предотвращения выпадения в осадок взвесей в пристеночных барботерах 12 м³/ч на 1 м, в промежуточных – 24 м³/ч на 1 м.

В расчете принято, что каждый стояк присоединен к середине обслуживаемого им участка барботера длиной l. При расположении стояка подвода воздуха у одного из концов барботера длина обслуживаемого участка будет равна l/2.

Расчетная глубина погружения барботера принята равной 4,3 м. При изменении погружения в диапазоне 3-5 м могут использоваться данные табл. 2.6.

При среднем перепаде давления на перфорированных отверстиях ∆Н = 1 кПа максимальные потери в барботере не более ∆Н_mах =2 кПа, а при ∆Н = 4 кПа – не более ∆Н_mах = 7 кПа.

Для предотвращения выпадения осадка в местах прямоугольного сопряженного днища со стенками резервуара рекомендуется заполнение этих мест тощим бетоном. При этом угол сопряжения днища с заполнением должен составлять 30^о.

Возможен уклон в сторону забора воды, где должен быть предусмотрен трубопровод опорожнения секции усреднителя.

Таблица 2.6

Данные для расчета барботера при изменении погружения в диапазоне 3-5 м

Наружный диаметр трубы, мм	Диаметр централь-ного отверстия, барботера, мм	Диаметр перфора-ционных отверстий, мм	Число рядов перфо-рационных отверстий	Интенсивность подачи воздуха, Н·м3/ч	Перепад давления на перфорационном отверстии, кПа	Шаг радиальных отверстий, мм	Неравномерность подачи воздуха, %	Длина барботера, обслуживаемого одним стояком, м
50	42,5	3	1	6 12 12	1 4 1	160 160 80	20 20 20	39,5 42,5 28,5
			2	12 24 24	1 4 1	160 160 80	20 20 20	29 32 22
6,3	59	3	1	6 12 12	1 4 1	160 160 80	12 10 20	50 50 44
			2	12 24 24	1 4 1	160 160 80	20 20 20	43,5 47 33,5
75	71	3	1	6 12 12	1 4 1	160 160 80	5 4 13	50 50 50
			2	12 24 24	1 4 1	160 160 80	13 10 20	50 50 43,5

Для перемешивания воды и предотвращения выпадения взвешенных частиц в осадок интенсивность подачи воздуха должна быть такой, чтобы частицы с гидравлической крупностью u_о не осаждались. Этому условию соответствует соотношение

u_д = K_взв , (2.33)

где u_д – придонная скорость циркуляционного потока; K_взв – коэффициент пропорциональности, равный 10-12.

Удельный расход воздуха при одном циркуляционном потоке, м³/(ч·м):

, (2.34)

где H_min – глубина воды над барботером при минимальном заполнении.

Общий расход воздуха

Q_общ = nl_б·q_возд , (2.35)

где n – число барботеров; l_б – длина барботеров.

Площадь сечения выпускного отверстия усреднителя определяют по соотношению

, (2.36)

где Q_ус – усредненный расход жидкости, м³/с; µ – коэффициент расхода равный 0,6-0,82; h_о – напор над отводным патрубком, м.

В промышленности эксплуатируются барботажные усреднители объемом 600, 900, 1200, 1500, 1800 м³.

Теоретически и экспериментально усреднитель-смеситель с механическим перемешиванием еще не отработан. Работы по созданию такой конструкции для сточных вод, относящихся к категории «тяжелых» (содержание взвешенных веществ более 500 мг/л, гидравлическая крупность не лимитируется) начаты в Московском государственном строительном университете (МИСИ им. В.В. Куйбышева).

Конструкция усреднителя с механическим перемешиванием разработана для стоков кожевенных производств институтом ГПИ-2 на базе радиального отстойника диаметрами 12; 24 и 40 м.