1.5.2. Расчёт горизонтальных и радиальных вторичных отстойников

Необходимый объём зоны осветления вторичных отстойников определяется по формуле

W_осв.=(1+R_i)Q_maxt, м³, (36)

где Q_max – максимальный часовой приток, м³/ч;

t – время пребывания воды в зоне отстаивания, ч.

Объём ила, который должен быть задержан во вторичных отстойниках, за время его уплотнения определяется по формуле (33).

Общий требуемый объём ёмкостей для отстаивания и хранения ила определяется по формуле

W_общ.= W_осв.+ W_ил., м³. (37)

Количество вторичных отстойников определяется по формуле

n_в.о.= W_общ/W_раб, шт. (38)

здесь W_раб – рабочий объём типового отстойника, м³.

Подбор ёмкостей радиальных вторичных отстойников можно выполнить по табл. 17.

Таблица 17

Основные параметры типовых радиальных вторичных отстойников

Номер типового проекта	Диаметр, м	Глубина, м	Объём зоны, м3		Пропускная способность, м3/ч, при tотс
			отстойной	осадка	1,5 ч	2,0 ч
902-2-87/76	18	3,7	788	160	525	394
902-2-88/75	24	3,7	1400	280	933	700
902-2-89/75	30	3,7	2190	440	1460	1095
902-2-90/75	40	4,35	4580	915	3054	2290

1.6. Илоуплотнители

Илоуплотнители используются для снижения влажности активного ила, чтобы сократить размеры сооружений по стабилизации и обезвоживанию осадка. Они бывают вертикального, радиального типа. Их типоразмеры аналогичны вторичным отстойникам. Вертикальные илоуплотнители применяются на станциях с неполной очисткой, здесь образуется более тяжёлый ил. В радиальных уплотнителях отношение диаметра к глубине принимают D/H=6 – 7.

Значения концентрации избыточного активного ила, продолжительность отстаивания, скорость движения жидкости в отстойной зоне принимаются по табл. 18.

Таблица 18

Основные параметры илоуплотнителей

Характеристика избыточного активного ила	Влажность уплотнённого активного ила, %		Продолжительность уплотнения, ч		Скорость движения ила в отстойной зоне, мм/с
	Вертикальный	Радиальный	Вертикальный	Радиальный
После аэротенка на полную биологическую очистку аср.=1,5 – 3 г/л	-	97,3	-	5 - 8	-
После вторичных отстойников аил=3,5-6,5 г/л	98	97,3	10 -12	9 -11	Не более 0,1
То же, аил=7-9 г/л	98	97,3	14 – 16	11 -14	Не более 0,1
Из аэротенков на неполную биологическую очистку	95	95	3	3	Не более 0,2

Для обеспечения нормального процесса уплотнения избыточного ила, необходимо правильно выбирать объём уплотнителей. Расчёт илоуплотнителей производится ч учётом величины прироста активного ила и концентрации уплотнённого ила.

Методика расчёта илоуплотнителей заключается в следующем:

1. Определяется величина избыточного активного ила, направляемого на илоуплотнители. Прирост активного ила определяется по формуле (5.11) [2].

2. Вес избыточного активного ила определяется по формуле

Р=П_р-а_t, г/м³, (39)

где П_р - прирост активного ила, г/м³;

а_t – вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников. При доочистки а_t =10 г/м³, без доочистки а_t =m – по расчёту необходимой степени очистки формула (7) [4].

3. Максимальная концентрация избыточного активного ила находится по формуле

Р_max= Р, г/м³, (40)

где  - коэффициент неравномерности прироста активного ила по сезонам года.  = 1,15 … 1,2.

4. Величина максимальной гидравлической нагрузки (количество избыточного активного ила, которое может быть подано на илоуплотнители) определяется по формуле

, м³/ч, (41)

где Q – суточный расход очищаемой сточной жидкости, м³/сут;

24 – количество часов в сутках,

С – концентрация уплотнённого активного ила: С= 2…8 г/л= 2000…8000 г/м³.

5. Величина продолжительности уплотнения ила в большей степени зависит от принятого типа уплотнителей (см. табл. 18).

6. Выбрав тип илоуплотнителей, и приняв конкретно его типовой размер, определим допустимую величину нагрузки ила на одно типовое сооружение

, м³/ч, (42)

где W_раб- рабочий объём типового илоуплотнителя, м³;

t - продолжительность уплотнения ила в часах.

7. Необходимое количество илоуплотнителей определяется по формуле

, шт., (43)

здесь q_max – максимальное количество ила подаваемого на илоуплотнители, м³/ч;

q – допустимая нагрузка активного ила на один илоуплотнитель.

Если по расчётам необходимо применить более четырёх вертикальных илоуплотнителей диаметром Д= 9 м, то целесообразно выбрать ёмкости радиального типа большего размера.

8. Геометрические размеры определяются в следующей последовательности:

- полезная площадь поперечного сечения

, м², (44)

где q_ж – количество сточной жидкости, которое необходимо удалить из ила в процессе уплотнения, м³/ч;

q_{ж ,} м³/ч, (45)

В₁ и В₂ – влажности поступающего и уплотнённого ила, %; В₁ =99,6…99,4 %. В₂ определяется по табл. 18.

 - скорость движения воды в уплотнители, мм/с;

- площадь поперечного сечения центральной трубы

, м², (46)

здесь _тр – скорость движения в вертикальной трубе. _тр =0,1 м/с;

- общая площадь всех илоуплотнителей

F_общ=F_полн+f_общ, м². (47)

- необходимый диаметр одного илоуплотнителя

, м, (48)

n – количество принятых илоуплотнителей. Минимальное число n =2 шт. (оба рабочих).

Флотационные уплотнителя сокращают продолжительность уплотнения по сравнению с гравитационными в 10..15 раз и позволяют достичь меньшей влажности уплотнённого ила. В режиме флотации работают радиальные уплотнители. Основные параметры флотатора сведены в табл. 19.

Таблица 19

Основные параметры флотатора

Давление насыщения жидкости воздухом, МПа	Объём воздуха, на 1 м3 жидкости, м3	Отношение объёма рабочей жидкости к объёму уплотняемого ила	Время пребывания во флотаторе, ч	Скорости истечения из отверстий распределительных труб, м/с		Конечная влажность уплотнённого ила, %	Концентрация взвешенных веществ в иловой воде, г/м3
				рабочей жидкости	ила
0,2…0,4	0,05…0,06	2:1 – 3:1	0,7…1	1,8…2,3	0,7…1	94,5…95	20…30

Расчёт флотационного уплотнителя приведён в [5, C.242].

Наиболее компактным и эффективным способом разделения активного ила на фракции: молодой ил, минерализованный ил и влага является трёх продуктовый напорный гидроциклон, который работает по принципу, показанному на рис. 14. Традиционно гидроциклоны использовались для отделения влаги от песка, а теперь нашли применения и для активного ила.

В гидроциклоне возникают центробежные силы за счёт тангенциального подсоединения трубопровода к цилиндрическому корпусу аппарата. Гидроциклоны могут работать в вертикальном, наклонном или горизонтальном положении. Можно устанавливать один или несколько параллельно работающих аппаратов, объединяемых в блоки. Чтобы избежать засорения гидроциклона, рекомендуется устанавливать защитные сетки на всасывающих трубах насосов, питающих гидроциклоны. Размеры ячеек сетки должны быть в 6…10 раз меньше диаметра шламовой насадки.

Тяжёлые фракции активного ила направляются в коническую часть аппарата, основной поток (иловая вода) удаляется из центральной части аппарата. Лёгкие фракции (молодые) ила движутся по центральной спирали вверх к сливной насадке. Разделение фракций зависит от диаметров насадок, размеров других конструктивных элементов гидроциклона.

Основные параметры гидроциклонов приведены в табл. 20.

Таблица 20

Параметры напорных гидроциклонов

Гидравлическая крупность частиц, задерживаемых гидроциклоном, мм/с		Конструктивные и технологические параметры аппарата
		диаметр цилиндрической части, D мм	размеры элементов в мм				потеря напора в гидроциклоне, Р м	производительность одного аппарата, м3/ч	потери воды с пульпой, % от производительности
			диаметр впуска dпит	диаметр сливной насадки dcл	диаметр шламовой насадки dшл	высота цилиндрической части
объёмная масса 2-3,5 г/см2; исходная концентрация 2-4 г/л	объёмная масса 5 г/см2; исходная концентрация 200-800 мг/л
1,7 – 1	0,25 – 0,2	50	14	20	6	50	10 - 15	3 - 4	2 - 3
2,1 – 1,3	0,4 – 0,3	75	18	20,2	9	75	15 – 20	5 – 6	3 - 5
3,7 – 2,7	0,5 – 0,4	250	50	57,5	25	175	15 - 25	46 – 53	5 - 7
4,6 – 3,6	1,1 – 0,8	350	63	77	24,5	308	20 – 30	75 – 85	2 - 3
4,8 – 4,3	2 – 1,8	500	65	110	25	400	25 -35	85 - 90	1,5 - 2

Гидравлическая крупность частиц, поступающих через нижний конический патрубок гидроциклона, определяется по упрощённой формуле ВНИИ ВОДГЕО [3]

, мм/с (49)

где D – диаметр гидроциклона, м; Q_пит – производительность гидроциклона, м³/с;

К_Т – коэффициент, учитывающий влияние концентрации взвеси и турбулентность потока. К_Т =0,04;  - коэффициент, учитывающий затухание тангенциальной скорости в гидроциклонах. =0,45.

Производительность гидроциклонов принятого типоразмера можно определить по формуле А.И. Поварова [3]

, л/мин , (50)

здесь и d_cл – диаметры питающего и сливного патрубков, см;

_Р – перепад давления в гидроциклоне, м вод. ст.; g=9,81 м/с².