4.2.2. Расчет и проектирование водоотводящих сетей
Все сточные воды, образующиеся на территории предприятия, собирают и транспортируют по системе труб и каналов. Наибольшее распространение получила закрытая водоотводящая сеть. Сточные воды, опасные в санитарном отношении, а также содержащие взрыво- и пожароопасные примеси, транспортируют только по системе закрытых трубопроводов.
Расчет лотков и труб для отвода сточных вод от отдельных производственных аппаратов и их групп осуществляют по максимальному секундному расходу. Лотки в цехах, внутренние трубопроводы и наружные коллекторы от отдельных цехов или заводских корпусов рассчитывают по максимальному часовому расходу, общезаводские и внеплощадочные лотки – по совмещенному графику часовых расходов от нескольких цехов или корпусов. Производственные сточные воды содержат разнообразные по размерам и удельному весу нерастворенные примеси. Их распределение по живому сечению труб и каналов зависит от скорости потока. При скорости потока более 0,8 м/с они распределяются относительно равномерно и находятся во взвешенном состоянии.
Примеси (кварцевый песок, окалина, частицы шлака и т. д.) перемещаются около дна труб и каналов. Если скорость потока невысока, то тяжелые примеси выпадают на дно. Из-за этого происходит зарастание трубопроводов и каналов. Их пропускная способность уменьшается.
Наличие в сточных водах взвешенных и выпадающих на дно веществ повышает общий коэффициент шероховатости труб и каналов.
В самотечных участках водоотводящей сети режим движения сточных вод неравномерный и неустановившийся. Это обусловлено неравномерностью поступления стоков от производственных цехов и аппаратов. Поэтому возможно образование подпоров в местах поворота сетей и спад в перепадных колодцах, при различных уклонах по длине труб и каналов. Равномерный режим движения сточных вод происходит на транзитных и прямолинейных участках водоотводящей сети без боковых присоединений.
Водоотводящие трубы и каналы рассчитывают на частичное наполнение при максимальном притоке сточных вод. Это позволяет производить гидравлический расчет по формулам равномерного движения воды в трубопроводах и каналах. Такое допущение упрощает расчет и обеспечивает достаточную точность результатов.
При расчете труб и каналов, транспортирующих сильно концентрированные производственные сточные воды с высоким содержанием взвешенных веществ, необходимо учитывать транспортирующую способность потока. Она зависит от ряда факторов: высоты наполнения – h, м; скорости потока – ν, м/с гидравлической крупности взвеси – u, мм/с.
Содержание фракций взвеси крупнее 0,005 мм – Рв определяется по формуле
(4.10)
Для определения гидравлической крупности взвеси (u) пользуются экспериментальными данными. Наименьшие уклоны труб и каналов принимают в зависимости от их диаметра и допустимых наименьших скоростей движения сточных вод. Трубы для городских стоков и близких к ним по составу механических примесей укладывают с уклоном не менее: при диаметре 150 мм – 0,007, 200 мм – 0,005, 250 мм и более – 0,004.
Транспортирующая способность потока – количество твердого материала, переносимого потоком в критическом состоянии. Критическая скорость – состояние потока, при котором твердые частицы начинают осаждаться, а соответствующая этому состоянию средняя скорость потока называется критической.
Критическая скорость высококонцентрированных потоков определяется по формуле
(4.11)
где: D – диаметр трубопровода;
С0 – отношение объема загрязнений к общему объему;
Ψ – коэффициент транспортабельности.