2.6. Расчет первичных отстойников

Вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком и с перефирийным впуском жидкости различаются лишь конструкцией выпуска и выпускных устройств (рис. 2.9, 2.10). Однако они имеют в 1,3-1,5 раза большую производительность, чем вертикальные отстойники с центральной трубой. Радиус вертикальных отстойников рассчитывают по формуле

, (2.40)

где k – коэффициент использования объема, равный 0,65-0,7.

Радиус отстойника с периферийным выпуском воды принимают равным до 5 м. Ширину кольцевой зоны определяют по формуле

, (2.41)

где w – скорость входа воды в рабочую зону, равная 5-7 мм/с.

Рис. 2.9. Вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком: 1 – труба для подвода воды; 2 – приемная камера; 3 – воронка для удаления плавающих веществ; 4 – зубчатый водослив; 5 – распределительный лоток; 6 – лоток для сбора очищенной воды; 7 – кольцевая перегородка; 8 – отвод осадка

Рис. 2.10. Вертикальный отстойник с периферийным впуском: 1 – подвод воды; 2 – водораспределительный лоток; 3 – струераспредели­тельная стенка; 4 – кольцевой водосборный лоток; 5 – отвод воды; 6 – отражательное кольцо; 7 – труба для вывода осадка

Рабочая глубина отстойника равна 8 δ, заглубление струенаправленной стенки 0,7 Н; ширина отражательного кольца 2 δ; скорость воды в лотке 0,4-0,5 мм/с; радиус внутренней стенки кольцевого водосборного лотка с зубчатым водосливом 0,5 R; удельная нагрузка на водослив 6 л/(м · с); угол наклона стенок конусной части во всех конструкциях вертикальных отстойников не менее 50^о. Осадок удаляется под гидростатическим давлением.

Производительность отстойника с нисходяще-восходящим потоком определяют по формуле

q = 1,41KD²u_о , (2.42)

Основными конструктивными параметрами для отстойников с нисходяще-восходящим потоком являются:

• площадь нисходящего потока равна площади зоны восходящего;

• высота перегородки, разделяющей зоны, равна 2/3 высоты отстойной зоны;

• уровень верхней кромки перегородки выше уровня воды на 0,3 м;

• угол наклона конического днища равен 50-60^о;

• распределительный лоток переменного сечения- внутри разделительной перегородки. Начальную площадь сечения лотка рассчитывают на скорость потока 0,5 м/с, конечную площадь сечения – не менее чем на 0,1 м/с;

• для равномерного распределения воды кромки водослива распределительного лотка выполняют в виде треугольных водосливов через 0,5 м.

Тонкослойные отстойники применяются в случаях необходимости сокращения площади очистных соорудений и необходимости повышения эффективности существующих отстойников. В первом случае тонкослойные отстойники выполняют роль самостоятельных сооружений, во втором – существующие отстойники дополняются тонкослойными модулями, располагаемыми в совершенствуемом отстойнике перед водосборным устройством.

При расчете отстойника, работающего по перекрестной схеме (рис. 2.11), расчетными величинами являются длина яруса L_bl , состоящего из последовательно соединенных блоков, и производительность отстойника q. Длина яруса определяется по формуле

, (2.43)

где υ – скорость потока воды в ярусе отстойника, мм/с, применяемая по табл. 2.9; h – высота яруса по вертикали, м, по табл. 2.9 (при высоких концентрациях загрязнений рекомендуется принимать большие значения); K_сн – коэффициент сноса выделенных частиц (при плоских пластинах K_сн = 1,2; при рифленых пластинах K_сн = 1,0); u_о – гидравлическая крупность задерживаемых частиц, которую рекомендуется определять в слое, равном высоте яруса h по вертикали.

Рис. 2.11. Схема тонкослойного отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка:

1 – труба для подвода воды; 2 – приемная камера; 3 – перегородка; 4 – пропорциональное устройство; 5 – блоки; 6 – полупогружная перегородка; 7 – лоток для сбора очищенной воды; 8 – труба для вывода очищенной воды; 9 – приямок для осадка; 10 – скребковый механизм

Производительность отстойника q определяется по формуле

q = 7,2KH_blL_blB_blU_о /K_снh, (2.44)

где B_bl – ширина тонкослойного блока, назначается исходя из допустимого прогиба листа, выбранного для тонкослойного блока (Δδ = 3-5 мм) при наклоне под углом сползания осадка. Строительная ширина В_стр, м, отстойника определяется по формуле

B_стр = 2B_bl + b₁ + 2b₂ , (2.45)

где b₁ = 0,25 м; b₂ = 0,05-0,1 м.

После определения длины яруса отстойника L_bl, исходя из возможных размеров материала, применяющегося для параллельных пластин, назначаются длина пластины в ярусе и количество блоков (модулей), располагаемых по одной прямой в ярусе.

Обязательным условием, выполняемым при конструировании отстойника, должна быть плотная стыковка соответствующих пластин в рядом устанавливаемых блоках. Строительная высота отстойника H_стр , м (рис. 2.11), определяется по формуле

H_стр = H_bl + h₃ + h_м + 0,3 , (2.46)

где h₃ – высота, необходимая для расположения рамы, на которой устанавливаются блоки (h₃ = 0,2-0,3 м; h_м = 0,1 м).

Строительная длина тонкослойного отстойника L_стр (рис. 2.11) определяется по формуле

L_стр = L_bl + l₁ + l₂ +2l₃ + l₄ . (2.47)

Зона длиной l₁ служит для выделения крупных примесей. Объем зоны рассчитывается на 2-3-минутное пребывание потока:

l₁ = qt /(60H_blB_стрK), (2.48)

где K – коэффициент использования приемной камеры, принимается равным 0,3; при применении пропорционального устройства l₂ = 0,2 м, если распределение осуществляется дырчатой перегородкой: l₂ = 0; l₃ = 0,2-0,25 м; l₄ = 0,15-0,2 м.

Существует большое количество конструктивных разновидностей тонкослойных отстойников, работающих по противоточной схеме. В конструкции отстойника (рис. 2.12) расчетной являются длина пластины в блоке (модуле) L_bl и производительность секции q.

Длину пластины L_bl можно определить по формуле

L_bl = υ·h/U_о , (2.49)

где υ – скорость потока в ярусе; h – высота яруса по вертикали. Данные параметры принимают по табл. 2.9.

Производительность одной секции рассчитывается по формуле

q = 3,6K · H_bl · B_bl · υ , (2.50)

для которой H_bl определяется по формуле

H_bl = nb_n , (2.51)

где n – количество ярусов в блоке, которое назначается из конструктивных соображений; b_n определяется по формуле

b_n = h · cos α. (2.52)

Количество осадка Q, м³/ч, выделяемого при отстаивании, определяют исходя из концентрации взвешенных веществ в поступающей воде С_еп и концентрации взвешенных веществ в осветленной воде С_ех:

, (2.53)

где q_w – расход сточных вод, м³/ч; р – влажность осадка, %; γ – плотность осадка, г/см³.

Рис. 2.12. Схема тонкослойного отстойника, работающего по противоточной схеме удаления тяжелых (а) и легких (б) (масла, нефтепродукты и т.п.) примесей

Основными конструктивными параметрами для отстойников с тонкослойными блоками являются:

• угол наклона пластин от 45-60^о;

• угол наклона приямка равен 50-60^о.

Ширина секции отстойника назначается из конструктивных соображений и исходя из размеров пластин, предназначающихся для изготовления блоков. Все размеры других узлов отстойника (ширина резервуара отстойника, его строительная глубина и т.д.) назначаются из конструктивных соображений.

Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные, их расчет приведены в справочном пособии к СНиП 2.04.03-85.