Методическое пособие 593

где – коэффициент, учитывающий влияние гидродинамических условий потока в тонкослойных элементах; Кф – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения тонкослойных элементов; Но – высота тонкослойного элемента, м; v0 – средняя скорость потока в тонкослойных элементах, м/ч; uо – расчетная скорость осаждения взвеси, м/ч; – угол наклона тонкослойных элементов к горизонту, град; – коэффициент, учитывающий стесненное осаждение взвеси под тонкослойными элементами; Кar – коэффициент агломерации, учитывающий влияние осадка, выделяющегося из тонкослойных элементов, на интенсификацию хлопьеобразования; Кст – коэффициент, учитывающий стеснение сечения потока в тонкослойном элементе сползающим осадком; VН – удельная нагрузка или производительность сооружения в расчете на площадь зеркала воды, м3/(м2 ч) или м/ч; К1, К2 – обобщенные расчетные коэффициенты; lo – длина тонкослойного элемента, м; Ко.и

– коэффициент, учитывающий гидравлическое совершенство тонкослойного сооружения и степень его объемного использования (отношение фактического к расчетному времени пребывания воды); Кк – конструктивный коэффициент, равный отношению фактической открытой для движения воды площади тонкослойных элементов к общей площади зеркала воды отстойного сооружения.

Расчетная скорость осаждения взвеси должна приниматься в соответствии с опытом эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях. При невозможности указанного значение uо определяют по данным СНиП 2.04.02-84 или по данным табл. 2.1.

60

Таблица 2.1 К определению скорости выпадения взвеси

Нижние пределы u0 указаны для хозяйственно-питьевых водопроводов.

При применении встроенных камер хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка расчетную скорость осаждения взвеси в отстойнике при обработке мутных вод надлежит принимать на 20 %, при обработке вод средней мутности на 15 % более, чем указано в табл. 2.1.

В случае применения флокулянтов при коагулировании воды скорости выпадения взвеси следует увеличивать на величину от 15 до 20 %.

При установке в зоне осаждения тонкослойных блоков площадь зоны осаждения определяется исходя из удельных нагрузок, отнесенных к площади зеркала воды, занятой тонкослойными блоками: для маломутных и цветных вод, обработанных коагулянтом, от 3 до 3,5 м3/(ч м2), для средней мутно-

сти от 3,6 до 4,5 м3/(ч м2), для мутных вод от 4,6 до

5,5 м3/(ч м2).

61

Коэффициент следует определять по данным табл. 2.2, в которой bo – ширина тонкослойного элемента, Но – высота тонкослойного элемента.

Таблица 2.2

К определению значения

Значение Кст рекомендуется принимать в среднем от 0,7 до 0,8 (бóльшие значения – для более мутных вод, меньшие – для маломутных цветных вод).

Значение произведения Каr следует принимать равным от 1,15 до 1,3 (бóльшие значения – для тонкослойного осветлителя, меньшие – для тонкослойного вертикального отстойника).

Значение коэффициента формы Кф зависит от фактической формы и конфигурации тонкослойных элементов (ячеек) в поперечном сечении: для сечения прямоугольной формы 1,0; круглой 0,785; треугольной 0,5; шестиугольной от 0,65 до 0,75; при использовании труб и межтрубного пространства 0,5.

Величину Ко.и для предварительных расчетов рекомендуется принимать от 0,6 до 0,75.

Значение коэффициента Кк следует определять по фактическим данным с учетом толщины материала для тонкослойных элементов. Предварительно рекомендуется принимать его от 0,70 до 0,95 (бóльшие значения – для тонких пленочных материалов).

Удельные нагрузки на тонкослойные сооружения, отнесенные к площади, занятой тонкослойными элементами, и с учетом показателей качества воды могут быть приняты по СНиП 2.04.02-84.

62

Полученные по расчету размеры тонкослойных элементов и тонкослойных сооружений в целом, а также значения удельных нагрузок надлежит проверить и скорректировать с учетом обеспечения минимального времени между выпусками осадка (от 6 до 8 ч). При этом высоту защитной зоны для вертикального отстойника следует принять равной 1,5 м, для горизонтального 1 м. Высоту зоны сбора осветленной воды рекомендуется принимать не менее значения, находящегося в диапазоне от 0,4 до 0,5 м.

В тонкослойных осветлителях для предотвращения образования зон повышенной концентрации взвеси нижнюю кромку тонкослойных блоков необходимо располагать непосредственно над верхней отметкой осадкоприемных окон.

Пример 1. Расчет вертикального тонкослойного отстойника.

Качество исходной воды: цветность 100 град; содержание взвеси 50 мг/л; доза коагулянта 60 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,3 мм/с ≈ 1,08 м/ч.

Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,05 0,05 м (высота ширина) и угол наклона 60° при значениях Кк 0,75; Ко.и 0,7.

По расчету объема зоны накопления осадка и периода межпродувочного цикла значение нагрузки на сооружения по условиям накопления взвеси принято не более 4 м/ч.

Длина тонкослойных элементов определяется по форму-

лам (2.20)-(2.22):

63

Принимаем длину тонкослойных элементов равной 0,8 м при нагрузке 4 м/ч.

Пример 2. Расчет тонкослойного осветлителя.

Качество исходной воды: цветность 20 град; содержание взвеси 500 мг/л; доза коагулянта 50 мг/л; расчетная скорость осаждения взвеси 0,40 мм/с ≈ 1,44 м/ч. Тонкослойные элементы такие же, как в примере 1 (за исключением угла наклона, равного 55°).

Значения конструктивного коэффициента и коэффициента объемного использования принимаются соответствен-

ноКк 0,7;Ко.и 0,6.

С учетом реконструкции существующих осветлителей и их фактических размеров установлено, что нагрузка на сооружения не может быть более 6 м/ч, а высота тонкослойных элементов 1,2 м.

Используя формулы (2.19)-(2.22), имеем

1,25 1 0,8 К2 0,57 0,81 2,15.

Принимаем удельную нагрузку равной 6 м/ч и длину тонкослойных элементов 1,0 м.

Задача 1. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 130 град; содержание взвеси 50 мг/л; доза коагулянта 60 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,35 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения

64

имеют размеры в плане 0,03 0,05 м (высота ширина) и угол наклона 55°.

Задача 2. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 100 град; содержание взвеси 150 мг/л; доза коагулянта 110 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,3 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,02 0,05 м (высота ширина) и угол наклона 50°.

Задача 3. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 40 град; содержание взвеси 15 мг/л; доза коагулянта 15 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,4 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,05 0,05 м (высота ширина) и угол наклона 60°.

Задача 4. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 100 град; содержание взвеси 1000 мг/л; доза коагулянта 300 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,43 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,02 0,05 м (высота ширина) и угол наклона 60°.

Задача 5. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 150 град; содержание взвеси 1700 мг/л; доза коагулянта 60 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,3 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,05 0,03 м (высота ширина) и угол наклона 55°.

Задача 6. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 35 град; содержание взвеси 600 мг/л; доза коагулянта 300 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,3 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения

65

имеют размеры в плане 0,05 0,05 м (высота ширина) и угол наклона 50°.

Задача 7. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 100 град; содержание взвеси 500 мг/л; доза коагулянта 0 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,4 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,03 0,02 м (высота ширина) и угол наклона 57°.

Задача 8. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 100 град; содержание взвеси 2000 мг/л; доза коагулянта 1000 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,38 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,03 0,04 м (высота ширина) и угол наклона 50°.

Задача 9. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 20 град; содержание взвеси 30 мг/л; доза коагулянта 10 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,2 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,03 0,03 м (высота ширина) и угол наклона 55°.

Задача 10. Произвести расчет вертикального тонкослойного отстойника. Качество исходной воды следующее: цветность 100 град; содержание взвеси 550 мг/л; доза коагулянта 560 мг/л по безводному продукту; расчетная скорость осаждения взвеси 0,30 мм/с. Тонкослойные элементы прямоугольного сечения имеют размеры в плане 0,04 0,03 м (высота ширина) и угол наклона 50°.

Производственные сточные воды, содержащие примеси с плотностью меньше плотности воды (всплывающие примеси)

– нефть, смолы, масло, жиры и другие им подобные – очищают также отстаиванием в нефтеловушках, смоло- и маслоуловителях.

66

Нефтеловушки применяются для очистки сточных вод, содержащих грубодиспергированные нефть и нефтепродукты при концентрации более 100 мг/л. Эти сооружения представляют собой прямоугольные вытянутые в длину резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей (рис. 2.13). Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, а содержащиеся в сточной воде минеральные примеси оседают на дно нефтеловушки. Выделение всплывающих примесей из сточной воды по существу аналогично осаждению твердых взвешенных частиц; отличие лишь в том, что плотность частицы в этом случае меньше плотности сточной воды и частица вместо осаждения всплывает.

Нефтеловушки сооружают трех типов: горизонтальные, многоярусные и радиальные. Они предназначены для удаления нефти и твердых примесей из сточных вод.

Горизонтальные ловушки (рис. 2.13) представляют собой отстойник, разделенный вертикальными стенками на секции. Сточная вода поступает в каждую секцию. Всплывающая нефть скребковым механизмом передвигается к щелевым поворотным трубам и отводится из нефтеловушек. Осадок твердых частиц сгребается в приямок, из которого удаляется гидроэлеватором. Остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде после нефтеловушки составляет 100 мг/л.

При расчете горизонтальных нефтеловушек принимают: число секций не менее двух, ширина секций от 2 до 3 м, глубина слоя воды от 1,2 до 1,5 м, производительность 45 л/с. При больших расходах сточной воды ширину секции принимают равной 6 м и высоту слоя воды 2 м. Длину отстойной части вычисляют по формуле

67

где а – коэффициент, учитывающий турбулентность потока

воды; при u 15, а = 1,65, при u 10, а = 1,5; h – глубина w0 w0

слоя воды.

При отсутствии данных по кинетике скорость движения воды принимают от 4 до 6 мм/с, а скорость всплывания частиц от 0,4 до 0,6 мм/с.

Рис. 2.13. Типовая нефтеловушка пропускной способностью 396 м3/ч:

1 – нефтезаборная труба; 2, 3 – скребковой транспортер, соответственно левый и правый; 4 – гидроэлеватор; 5, 6 – задвижки с электроприводом; 7 – подача воды

к гидроэлеватору

68

Продолжительность отстаивания τ0 должна быть не менее

2 ч; продолжительность всплывания частиц нефти h . Не- w0

обходимым условием является 0 . Толщина слоя всплыв-

ших нефтепродуктов 0,1 м. Общие потери напора в нефтеловушке составляют от 0,4 до 0,5 м.

Многополочная (тонкослойная) нефтеловушка является усовершенствованной конструкцией горизонтальной нефтеловушки. Тонкослойные нефтеловушки имеют меньшие габариты и более экономичны, чем горизонтальные. При расчете этих нефтеловушек принимают число секций не менее двух; ширину секций равной от 2 до 3 м и глубину слоя отстаиваемой воды от 2,5 до 5 м. Воду подают в каждую секцию отдельно; гидравлическая крупность частиц нефти составляет 0,15 мм/с; толщина слоя всплывших нефтепродуктов 0,1 м; остаточное содержание нефтепродуктов в сточной воде 100 мг/л; расстояние между полками hп = 50мм; угол наклона полок 45°; ширина полочного блока от 0,65 до 0,75 м; высота полочного блока от 1,5 до 1,6 м. Продолжительность пребыва-

ния воды в полочном пространстве hп . Длина полочного w0

пространства L 1,3u . Общая длина нефтеловушки на 5-6 м больше длины полочного пространства. Потери напора составляют от 0,5 до 0,6 м.

Пример. Исходные данные: расход сточных вод Q = 0,6 л/с (2,16 м3/ч). Начальное содержание взвешенных веществ ВВн 400 мг/л, эмульгированных веществ ЭВн 148 мг/л; требуемое конечное содержание ВВк 100 мг/л, ЭВк 20 мг/л.

Определим ширину грязежироловушки по формуле

B Q ,

Hv

69