книги из ГПНТБ / Левин, А. М. Очистка сточных вод огнеупорных заводов

Существует несколько методов расчета горизонталь­ ных отстойников. В качестве исходных данных служат расчетные расходы сточных вод (среднесуточный и мак­ симально часовой), количество взвешенных веществ в ис­ ходных сточных водах и графики кинетики выпадения взвести из сточных вод.

П е р в ы й мет од расчет а. Для отстойников характерен турбулентный режим движения сточных вод, поэтому не­ обходимо учитывать взвешивающую скорость w , являю­ щуюся вертикальной составляющей пульсации турбулен­ тного потока. Профессор А. И. Жуков предложил при­ нимать значение w в зависимости от величины горизон­ тальной скорости протока жидкости в отстойнике v Cp

Объем отстойника, занимаемый осадком W 0c, зависит от исходной концентрации взвешенных веществ сточных вод и принятого эффекта осветления, частоты удаления осадка и определяется по формуле

50

где Q — расход сточной воды, м3/сутки;

К — концентрация взвешенных веществ, г/м3; Э— эффект осветления, доли единицы; Т — период хранения осадка, сутки; р — влажность выпавшего осадка, %; у — объемная масса осадка, т/м3.

В т орой м ет од основан на результатах исследований профессора С. М. Шифрина [5, 11]. При поступлении сточной воды в отстойник через поперечный лоток с во­ досливом и при наличии полупогруженной доски в на-

Рис. 5. Схема движения воды в горизонтальном отстойнике (по С. М. Шифрину)

чале отстойника образуются водоворотные области с об­ ратными потоками воды (рис. 5).

В зависимости от условий впуска струи могут расте­ каться по дну отстойника, причем направление струй вверху противоположно направлению внизу. Характерис­ тика этих явлений зависит от конструкции впуска, глу­ бины отстойника и др. Все живое сечение вступает в ра­ боту со скоростями движения, близкими к средним ра­ счетным только за водоворотными областями, на относи­ тельно большом расстоянии от начала отстойника.

Мелкие фракции взвешенных веществ сточной воды, на задержание которых рассчитан отстойник, будут вы­ падать за водоворотными областями (рис. 6).

Используя теорию движения турбулентных струй в затопленном пространстве и основываясь на собственных исследованиях, С. М. Шифрин доказал, что на участке с расстоянием, меньшим от начала отстойника до центра водоворота, расширение струи происходит, как в безгра­ ничном пространстве. Если центр водоворота находится Дальше переходного сечения, то на длине от начала от­

стойника до центра имеются начальный и основной уча­ стки струи. Местоположение переходного сечения п цент­ ра водоворота определяется расчетом. Расчет начинается с определения длины водоворотной области I в начале отстойника и гидравлической крупности частиц взвеси, выпадающих в этой области.

Рис. 6. Расчетная схема движения и выпадения взвеси в горизон­ тальном канализационном отстойнике:

дСц — расстояние от начального створа до центра водоворотной об­

Гидравлическая крупность взвешенных частиц, выпа­ дающих в отстойнике за водоворотной областью:

Ь0

г

где U B — гидравлическая крупность частиц взвеси, вы­ падающих в отстойнике за водоворотной об­ ластью;

г — длина отстойника за водоворотной областью;

(ммt/;.

52

Рабочая длина отстойника

Третий, четвертый и пятый методы расчета даны для случая отсутствия данных о кинетике осаждения взве­ шенных веществ.

Горизонтальный отстойник можно рассчитать по эм­ пирической формуле С. М. Шифрина, учитывающей ки­ нетику выпадения взвеси сточных вод канализации рай­ она Ленинграда, характерной для сточных вод городов, канализованных по раздельной системе:

/ 23р0 \0.21

переливным лотком; р0— начальная концентрация исходных сточных

вод, г/м3; 2 — длина отстойника за водоворотной областью,

м; Я — рабочая глубина отстойника, м.

Длина водоворотной области I при этом принимается с запасом /= 3,8 Я. Если задана расчетная горизонталь­ ная скорость v'0 протока сточных вод в отстойнике, то ве-

где Ь0— высота слоя воды на входе в отстойник или ширина щели впуска.

Используя четвертый метод, расчет ведут по продол­ жительности отстаивания сточных вод. По СНиП П-Г. 6—62 принимают продолжительность отстаивания и ско­ рость протекания сточных вод в горизонтальных отстой­ никах. Поперечные размеры отстойника можно опреде­

53

лить по формулам (10) и (II), а длину — по формуле

(9).

Горизонтальный отстойник можно рассчитать по на­ грузке на поверхность воды отстойника.

Объем сточных вод в единицу времени, приходящий­ ся на 1 м2 горизонтальной его поверхности, называется нагрузкой на отстойник:

щих в отстойник, м3/ч;

q — расчетная нагрузка сточных вод м3/(м2 • ч). Так как

крупности частиц взвеси 1 м/ч, или 0,28 мм/с. Расчетную нагрузку на отстойнике принимают от 1 до 2,5 м3/(м2 • ч). Недостаток расчета состоит в том, что он не позволяет определить линейные размеры сооружения.

Ш естой мет од расчета горизонтальных отстойников, учитывающий неравномерность распределения скоростей движения сточных вод по ддине отстойника, предложил проф. А. И. Жуков.

Расчетная схема отстойника по методу А. И. Жукова показана на рис. 4.

Метод расчета основан на том факте, что относитель­ норавномерное поступательное движение воды по все­ му живому сечению отстойника устанавливается только на каком-то расстоянии от начала отстойника. На на­ чальном участке длины отстойника происходит наиболее неравномерное распределение скоростей по глубине по­ тока. Длина этого участка зависит от многих факторов: конструкции распределительных и сборных устройств, на­ чальной скорости движения жидкости при входе в от­ стойник, глубины отстойника и др.

54

На расстоянии 1\ наступает относительно равномер­ ное движение воды по всему живому сечению отстойника с глубиной протока, равной расчетной Я. На участке от­ стойника 12 фактические скорости протока v ф будут не­ значительно отличаться от средних расчетных скоростей иСрНа участке /3 поток трансформируется под влияни­ ем выпуска осветленных сточных вод. Рабочая глубина уменьшается, а скорости фактически увеличиваются.

Распределение скоростей по ширине отстойника при­ нимается равномерным при условии поступления сточ­ ных вод на входе через водослив, расположенный по ши­ рине отстойника.

Расстояние I от начала отстойника и соответствую­ щая ей высота (глубина) движущегося слоя сточной во­ ды h выражается уравнением, предложенным А. И. Жу­ ковым [12—15]:

где ' h0— глубина (высота) движущегося слоя в ме­ сте входа сточных вод в отстойник;

К я п — эмпирические величины.

Расчетная длина отстойника /р, обеспечивающая за­ держание частиц взвеси с заданной гидравлической круп­ ностью при принятой глубине отстойника Я,

55

вому сечению отстойника наступает только в конце его,

величина I2 — 0.

Исходной расчетной глубиной отстойника в таких случаях принимается не Я, а Лср (см. рис. 4). Тогда не­ обходимую длину отстойника можно определить по урав­ нению (26)

Расчетная ширина В отстойника определяется из урав­ нения

где v — расчетная скорость протока сточной воды в от­ стойнике при глубине /гср.

Так как от глубины горизонтального отстойника за­ висит необходимая продолжительность отстаивания и по­ лезный объем, то ею обычно задаются при расчете. Выб­ ранная глубина отстойника диктует остальные размеры отстойника. Когда длина отстойника задается или огра­ ничивается местными условиями, она является исходной расчетной величиной /р, по которой определяются эле­ менты отстойника.

Средняя глубина отстойника Лср при данном /р рав­

на

tgp '

Остальные расчетные величины отстойника определя­ ются так же, как указано выше.

56

го огнеупорных заводов от продолжительности отстаи­ вания приведена на рис. 9—12.

Исследования показали, что скорость осаждения взвешенных веществ из различных сточных вод огне­ упорных заводов неодинакова. Взвеси глины являются

очень устойчивыми, особенно это относится к сточным водам Боровичского п Семилукского огнеупорных заво­ дов (кривая 5 на рис. 9 и кривые 6 и 7 на рис. 10).

Так, в сточных водах от пенофильтра цеха № 3 Бо­ ровичского завода после 2-ч отстаивания остаточная кон­ центрация взвеси составляла 38440 мг/л, после 4-ч и 24-ч отстаивания 38080 и 2180 мг/л, а в сточных водах из гидропылеуловителя Семилукского завода после 2-ч отстаивания остаточная концентрация взвеси составляла

60