7334

1

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.Л. Васильев, Л.А. Васильев, Э.А. Кюберис, Е.В. Воробьева

КОНСТРУКЦИИ ОТСТОЙНИКОВ, ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ

Учебно-методическое пособие по выполнению курсового проекта для обучающихся по дисциплине «Водоподготовка»

направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений населенных пунктов

Нижний Новгород

2016

1. Сооружения для выделения из воды взвешенных веществ отстаиванием…6

1.1.Назначение и сущность метода отстаивания…..………………………….6

1.2.Горизонтальные отстойники…………………...…………………………..7

2.1.Назначение, основы процесса, классификация камер………………….....31

2.2.Встроенные камеры хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка…32

2.2.1.Расчетные параметры, проектирование……………………………….....32

2.2.2.Пример расчета………………………………………………………….....34

Введение

В условиях современного строительства и реконструкции систем водоснабжения особую актуальность приобретают вопросы их гидравличе-

ского расчета и использования последних достижений науки и практики в этой области. Авторы попытались представить в данном пособии наибо-

лее современные методы расчета и дать сведения о практическом примене-

нии их в проектировании и эксплуатации систем водоподготовки.

Отстаивание является наиболее простым и часто применяемым в практике способом выделения из природных вод грубодисперсных приме-

сей, которые под действием гравитационной силы оседают на дно отстой-

ника или всплывают на его поверхность.

Учебно-методическое пособие составлено, в основном, на разработ-

ках и рекомендациях научно-исследовательских и проектных организаций,

приведенных в краткой форме в СП 31.13330.2012 Свод правил. Водо-

снабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84*.

Описаны условия применения различных типов отстойников и камер хлопьеобразования в зависимости от качества исходной и очищенной воды,

назначения системы, производительности станции водоподготовки и дру-

гих факторов.

Изложен современный методический материал и приведены приме-

ры расчетов, достаточно полно охватывающие соответствующий раздел технологии водоснабжения и гидравлики.

Из-за ограниченности объема выполнены схемы и гидравлический расчет лишь некоторых основных видов сооружений. Настоящее учебно-

методическое пособие не исключает необходимости использования норма-

тивной и справочной литературы, а также типовых проектов.

6

1. Сооружения для выделения из воды взвешенных веществ отстаиванием

1.1. Назначение и сущность метода отстаивания

В общем случае отстойники предназначены для выделения из воды основной массы взвеси гравитационным осаждением частиц, имеющих плотность, большую, чем плотность воды. Отстойники станций реагентного осветления и обесцвечивания воды предназначены для выделения из нее основной массы отработанного сорбента - хлопьев гидроокиси алюминия или железа вместе с частицами загрязнений.

Все современные конструкции отстойников, применяемые для освет-

ления воды, являются проточными, т.е. осаждение взвеси в них происхо-

дит при непрерывном движении воды от входа к выходу. В этих условиях для того, чтобы осаждение взвеси было возможно, скорости движения воды в отстойниках должны быть весьма малы. При этом поток почти полно-

стью теряет свою, так называемую, "транспортирующую способность",

обусловленную интенсивным турбулентным перемешиванием. Осаждение взвеси в потоке, движущемся с весьма малой скоростью с известным при-

ближением, подчиняется хорошо изученным законам осаждения в непо-

движном объеме жидкости. На водопроводных очистных сооружениях для осаждения взвеси используют горизонтальные, вертикальные, в от-

дельных случаях - радиальные отстойники.

Для осветления высокомутных вод следует предусматривать двухступенчатое отстаивание с обработкой воды реагентами перед отстой-

никами первой и второй ступеней. В качестве отстойников первой ступени рекомендуется применять радиальные отстойники со скребками на враща-

ющихся фермах или горизонтальные отстойники с цепными скребковыми механизмами. Камеры хлопьеобразования в горизонтальных отстойниках при осветлении высокомутных вод, как правило, принимают механического типа.

8

Рис. 1. Горизонтальный отстойник:

1 – камера хлопьеобразования; 2 – водослив; 3 – полупогружная перегородка; 4 – водосборные желоба; 5 – шибер; 6 – сборный канал; 7 – проем; 8 – отвод осветленной воды; 9 – опорожнение отстойника; 10 – система удаления осадка.

9

Первый способ наиболее предпочтителен при применении данного ТП для поверхностных источников с относительно малым содержанием взве-

шенных веществ, а второй – в тех случаях, когда одновременно с увеличе-

нием (или уменьшением) производительности сооружений первой ступени требуется корректировка количества скорых фильтров. Изменение при при-

вязке количества технологических ячеек сооружений I и II ступеней очистки может быть использовано при сохранении производительности станции в случаях, когда требуется увеличение или уменьшение расчетных скоростей отстаивания и фильтрования.

Определяющим параметром в практике расчета сооружений являет-

ся качество исходной воды. Поэтому количество и размеры отдельных со-

оружений и элементов сборно-распределительных систем могут отличаться от приведенных в действующих ТП при близкой или равной производитель-

ности.

При проектировании сооружений отстаивания рекомендуемая очеред-

ность расчета: отстойники – камеры хлопьеобразования.

1.2.2. Проектирование горизонтальных отстойников

Горизонтальные отстойники надлежит предусматривать с рас-

средоточенным по площади сбором воды.

Площадь отстойников в плане определяется по формуле:

F = qч ×α , м2 , 3,6 ×U0

где qч – производительность станции, м3/ч;

α – коэффициент объемного использования отстойников, прини-

маемый равным 1,3;

U0 – скорость выпадения взвеси, мм/с, принимаемая по табл. 11 [I].

При этом площадь отстойников следует определять для двух перио-

10

дов:

•минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды;

•наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответству-

ющем этому периоду.

Расчетная площадь должна соответствовать наибольшему значению.

При применении встроенных камер хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка расчетную скорость осаждения взвеси в отстойнике при обработке мутных вод надлежит принимать на 20% больше, чем указано

втаблице 11 [I], а при обработке вод средней мутности на 15% больше.

Вслучае применения флокулянтов при коагулировании воды скоро-

сти выпадения взвеси следует увеличивать еще на 15-20%. При выборе (по таблице) скорости осаждения взвеси следует учитывать назначение станции,

так как нижние пределы скоростей указаны для хозяйственно-питьевых во-

допроводов.

П.И. Пискуновым [2] и другими показано, что режим движения воды в горизонтальных отстойниках турбулентный, вследствие чего выпадение ча-

стиц взвеси в воде тормозится наличием вертикальных составляющих скоростей потока. Вместе с тем, действительная продолжительность пре-

бывания воды в отстойнике всегда меньше теоретической из– за неизбежно-

го неравномерного распределения скоростей потока по сечению отстойника и наличия застойных зон. Поэтому действительная скорость горизонтального движения воды в отстойнике выше расчетной, с соответствующим ухуд-

шением эффекта осветления воды. Вследствие этого площадь отстойника несколько увеличивается введением в вышеприведенную формулу коэф-

фициента α.

Длина отстойников определяется по формуле:

L = H ср ×Vср , м,

U 0

где Нср - средняя высота зоны осаждения, принимаемая равной