Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование водопроводных очистных сооружений. Учебное пособие
.pdf
Расход воды, который поступает с осадком в зону отделения
с каждой стороны, равен:
ок
··
р.в.
·
, м3/с. (6.62)
осв
Площадь осадкоприемных окон определяется по скорости
движения через них воды с осадком, которая должна составлять
= 10-15 мм/с [4, п. 9.68]:
V
ок
ок
·
При принятой высоте окон (h
ок
, м2. (6.63)
ок
) определяют их длину по
ок
формуле:
ок
∑
, м. (6.64)
ок
ок
, м. (6.65)
ок
Приняв ширину окна (b
∑
ок
) можно определить их количество:
ок
ок
В осадкоуплотнителе сбор осветленной воды производится
дырчатыми трубами. Их располагают на 0,3 м ниже уровня воды
в осветлителях и выше осадкоприемных окон не менее чем на 1,5 м
[4, п. 9.70]. Расход воды по сборной трубе будет:
сб.тр
По величине q
сб.тр
обеспечивающих скорость (V
··
подбирают диаметр сборных труб,
сб.тр
Площадь отверстий определяют по скорости V
·
р.в.
, м3/с. (6.66)
осв
) не более 0,5 м/с [4, п. 9.70].
, которая должна
отв
быть 1,5 м/с и более. Общая площадь отверстий будет:
∑
отв
сб.тр
, м2. (6.67)
отв
Диаметр отверстий принимается равным 15-20 мм [4, п. 9.70].
При площади одного отверстия f
отв
их количество составит:
отв
∑
отв
, шт. (6.68)
отв
Число отверстий, учитывая их расположение по боковой
поверхности труб с двух сторон, принимают четным.
Шаг отверстий:
61
·
отв
кор
, м. (6.69)
отв
Осадок из осадкоуплотнителя удаляют с использованием
дырчатых труб, диаметр которых должен быть 150 мм или более. Он
определяется из условия отведения накопившегося осадка за
15-20 мин (0,25-0,33 ч) при скорости движения не менее 1 м/с в конце
труб и не более 3,0 м/с в отверстиях [4, п. 9.71].
Высота нижней части осадкоуплотнителя, которая
имеет
трапецеидальную форму, принимается такой же, как и высота
в отделении осветления h
тр
.
Объем осадкоуплотнителя одного осветлителя равен:
где B
оу
тр·
оу
– ширина осадкоуплотнителя в верхней части, м;
оу
– то же, в нижней части, м.
a
оу
оу
оу·
верт
·
, м3, (6.70)
кор
Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель, равно:
оу
·
·
, кг/ч, (6.71)
осв
где С – максимальная мутность, мг/л.
Концентрация твердой фазы в осадке (
δ
, г/м3) принимается
ср
в соответствии с [4, табл. 12].
Время, которое осадок будет находиться в осадкоуплотнителе,
можно определить по формуле:
оу·
ср
·
, ч. (6.72)
осв
В нижней части осадкоуплотнителя размещается труба, имеющая
перфорацию. С ее помощью осадок периодически удаляется. При
этом расход осадка (вместе с водой) будет:
р·
оу
, м3/с, (6.73)
·
где k
– коэффициент разбавления осадка, равный 1,5;
р
тр.о
t – продолжительность удаления, ч.
Скорость осадка в отверстиях труб V
не должна превышать
отв.о
3 м/с.
Необходимая площадь отверстий будет:
62
∑
отв.о
тр.о
, м2. (6.74)
отв.о
Диаметр отверстий принимается не менее 20 мм [4, п. 9.71].
При площади одного отверстия f
отв.о
их количество составит:
отв.о
∑
отв.о
отв.о
, шт. (6.75)
Расположение отверстий в сборных трубах выполняют
в шахматном порядке по боковым образующим. Расстояние между
отверстиями (в осях) равно:
·
отв.о
кор
, м. (6.76)
отв.о
На последнем этапе расчета выполняют определение потерь
напора:
• в отверстиях распределительных труб по формуле:
2·
• по длине в телескопических трубах(h
о
, м; (6.77)
·
), распределяющих
2
воду по зоне осветления осветлителя, – по таблицам для
гидравлического расчета стальных труб;
• во взвешенном слое (h
) – исходя из потерь 1 см на 1 м
3
взвешенного слоя осадка;
• в отверстиях водосборных лотков (h
воды в них V
по формуле:
отв.ж
2·
• по длине в водосборных лотках (h
отв.ж
, м; (6.78)
·
) при скорости движения
4
) – ориентировочно можно
5
принять равными 0,05 м.
Общие потери напора в осветлителе будут:
∑
, м. (6.79)
Пример 6.4. Рассчитать осветлитель со взвешенным осадком
коридорного типа. Производительность станции равна 29580 м
3
или 1232,5 м
/ч. Минимальная мутность воды – 61 мг/л,
3
/сут
максимальная – 172 мг/л. Коэффициент снижения расхода воды
в зимний период равен 0,75.
63
Определяем площади зон осветления и отделения осадка для
минимальной мутности воды в зимний период. Принимаем
= 0,5 мм/с, К
V
осв
= 0,7 в соответствии с [4, табл. 13].
р.в
,·,·,
,·,
,·,·,
,·,
359,48 м
154,06 м
отд
осв
2
.
2
.
Определяем эти же площади для максимальной мутности воды
в летний период. Принимаем V
= 0,8 мм/с, К
осв
= 0,7 в соответствии
р.в
с [4, табл. 13].
отд
осв
,·,
,·,
,·,
,·,
299,56 м
128,38 м
2
.
2
.
В качестве расчетной принимаем большее значение площадей.
Общая площадь осветлителей по формуле 6.44 равна:
2
.
Назначаем n
359,48 154,06513,54 м
= 6. В этом случае устройство резервного
осв
осветлителя не требуется. Примем В
= 2,8 м, тогда длина коридора
кор
по формуле 6.49 составит:
кор
,
10,7 м.
··,
Ширина коридора зоны осаждения (формуле 6.50) равна:
отд
,
2,4 м.
·,
Находим высоту нижней части зоны осветления, которая имеет
трапецеидальное сечение. При В
= 2,8 м, а = 0,4 м, угол α = 60 ° по
кор
формуле 6.48 имеем:
,,
Принимаем h
тр
= 1,5 м, тогда по формуле 6.51 высота
верт
·
2,08 м.
взвешенного осадка будет:
взв.о
1,5
,
2,54 м.
Расход воды, проходящий через коллектор (формула 6.52), равен:
кол
··
,
0,02853 м
64
3
/с или 28,53 л/с.
Принимаем диаметр коллектора – 250 мм (наружный диаметр
273 мм или 0,273 м), что обеспечивает скорость в нем 0,5 м/с. При
распределении воды по длине коридора расход воды в нем
уменьшается, поэтому принимаем коллектор в зоне осветления
телескопической формы, сваренный из трех труб диаметром 250, 200
и 150 мм равной длины. Скорость в начале 200 мм участка при
расходе ⅔ ⋅ 28,53 = 19,02 л/с – V = 0,55 м/с, а в начале 150 мм – при
расходе ⅓ ⋅ 28,53 = 9,51 л/с – V = 0,485 м/с.
Принимаем скорость выхода воды из отверстий V
= 1,8 м/с,
о
тогда площадь отверстий распределительного коллектора по формуле
6.53 составит:
,
о
=0,01585 м2.
,
0,785 · 0,0250,00049 м
2
.
Принимаем d
0,785 ·
∑
= 25 мм, тогда площадь отверстия составит:
отв
отв
Их количество по формуле 6.53 будет:
о
,
32,3532 шт.
,
Шаг между отверстиями по формуле 6.54 будет:
·,
о
0,660,5 м.
Так как расстояние между отверстиями более рекомендуемой
величины, определим количество отверстий, исходя из расстояния
между ними 0,5 м:
о
42,8 шт.
,
·,
Принимаем четное количество отверстий, равное 44.
Назначаем: n
= 2, Vж = 0,55 м/с, высоту треугольных
ж
водосливов – 60 мм, расстояние между осями водосливов – 150 мм.
Определяем расход по желобу (формула 6.56):
ж
,·,
···
0,00998 м
3
/с.
Площадь сечения желоба (формуле 6.57) будет:
ж
,
,
0,0181 м
65
2
.
Принимаем соотношение высоты (hж) желоба к его ширине (Bж)
равным 1,5. Тогда ширина желоба по формуле 6.58 будет:
,
0,11 м.
,
ж
Высота желоба по формуле 6.59 равна:
1,5 · 0,11 0,165 м.
ж
Принимаем h
= 2,0 м, тогда высота осветлителя по формуле
з.осв
6.60 составит:
осв.к
2,0 1,5 2,08
,
5,42 м.
Величину центрального угла определим из соотношения 6.61:
,·,
0,238 м.
·,
Угол
α
= 27 ° < 30 °, т.е. не превышает допустимого значения.
Расчетная высота по формуле 6.47 равна:
2,0 1,5 2,08 0,3 5,88 м.
осв
Расход воды, который поступает в зону отделения вместе
с осадком (формула 6.62), равен:
ок
,·,
··
0,00856 м
3
/с.
Принимаем скорость в осадкоприемных окнах равной 12 мм/с.
Площадь окон (формула 6.63) составит:
Назначаем h
Принимаем b
·,
ок
= 0,2 м, тогда длина окон (формуле 6.64) будет:
ок
∑
= 0,3 м. Необходимое количество окон (формула
ок
ок
,
,
0,713 м
3,56 м.
2
.
6.65):
,
11,8812 м.
,
ок
Расход по сборной трубе (формула 6.66) составит:
сб.тр
,·,
··
0,00856 м
3
/с.
66
Принимаем диаметр сборных труб 150 мм (скорость
= 0,44 м/с), скорость в отверстиях V
V
тр
= 1,5 м/с. Тогда общая
отв
площадь отверстий по формуле 6.67:
∑
отв
,
,
0,0057 м
2
.
Диаметр отверстий принимаем 15 мм с площадью
= 0,000176 м2. Требуемое их количество (формула 6.68) будет:
f
отв
,
отв
,
32,432 шт.
Шаг между осями отверстий по формуле 6.69 составит:
·,
Принимаем а
отв
= 0,4 м, Воу = 2,4 м, тогда объем
оу
0,67 м.
осадкоуплотнителя (формула 6.70) будет:
оу
2,08 ·
,,
2,4 · 1,5· 10,7 м
3
.
Количество поступающего осадка при С = 172 мг/л равно
(формула 6.71):
·,
оу
·
По [4, табл. 12] принимаем
35,33 кг/ч.
δ
= 32 кг/м3 и определяем время
нахождения осадка в осадкоуплотнителе (формула 6.72):
,·
·,
6,31 ч.
Расход осадка (формула 6.73) составит:
тр.о
,·,
·,
Принимаем диаметр трубы D
0,0968 м
= 250 мм (скорость движения –
у
3
/с.
1,83 м/с).
Назначаем V
Принимаем диаметр отверстия 20 мм (f
= 3,0 м/с, тогда по формуле 6.74 имеем:
отв.о
∑
отв.о
,
0,0323 м
отв
2
.
= 0,000491 м2), тогда
их количество (формула 6.75) будет:
,
отв.о
,
Шаг отверстий по формуле 6.76 равен:
67
66 шт.
отв.о
·,
0,32 м.
Потери напора составят:
• в отверстиях распределительных труб (формула 6.77):
2·
,
0,33 м;
·,
• по длине в телескопических трубах, на участках:
d = 250 мм (длина 3,7 м, расход 28,53 л/с) – 0,0075 м;
d = 200 мм (длина 3,5 м, расход 19,02 л/с) – 0,0099 м;
d = 150 мм (длина 3,5 м, расход 9,51 л/с) – 0,011 м.
0,0075 0,0099 0,011 0,0284 м;
• во взвешенном слое:
1·2,02 см0,02 м;
• в отверстиях водосборных лотков (формула 6.78):
2·
0,102 м;
·,
• по длине в водосборных лотках принимаем h
= 0,05 м.
5
Общие потери напора в осветлителе по формуле 6.79 равны:
∑
0,33 0,0284 0,02 0,102 0,050,5304 м.
6.2.
РАСЧЕТ СКОРЫХ ФИЛЬТРОВ
Проектирование и расчет фильтров выполняют в соответствии
с действующими рекомендациями [4, п.п. 9.78-9.96].
Допустимое содержание взвешенных веществ в воде, которая
направляется на фильтры, составляет 15 мг/л. После осветления на
фильтрах оно снижается и не должно быть более 1,5 мг/л.
Для обработки воды без применения коагулянтов могут быть
использованы медленные фильтры согласно
рекомендациям табл. 3.1.
Скорые фильтры применяют при обработке воды коагулянтами.
По направлению движения воды они бывают [9, 11]: однопоточные –
с фильтрацией сверху вниз; двухпоточные (АКХ) – с одновременной
фильтрацией сверху вниз и снизу вверх.
68
Однопоточные фильтры используют с одно- и многослойной
загрузками. Скорые фильтры устраивают безнапорными (с открытым
зеркалом воды) и напорными.
Фильтры (и их трубопроводная обвязка) рассчитывают на работу
в двух режимах эксплуатации: нормальном и форсированном (когда
часть фильтров находится в ремонте). Количество одновременно
ремонтируемых фильтров зависит от их общего количества (N
станции (при N
≤ 20 – один фильтр, при большем количестве – два)
ф
) на
ф
[4, п. 9.78].
В качестве загрузки фильтров наиболее часто используют
кварцевый песок, дробленый антрацит и керамзит.
Скорости фильтрования при различных режимах эксплуатации
(когда отсутствуют данные технологических изысканий) принимают
по [4, табл. 15]. При этом необходимо обеспечивать
продолжительность работы фильтров между промывками. При
нормальном режиме она должна
быть не менее 8-12 ч, при
форсированном (или при полной автоматизации промывки) – 6 ч.
6.2.1. Определение размеров фильтра
Расчетную площадь фильтров определяют при нормальных
условиях эксплуатации по формуле:
ф
ст·нпр·прпр·пр·н
где Q – полезная производительность станции, м
– продолжительность (в течение суток) работы станции, ч;
Т
ст
– расчетная скорость фильтрования, м3/ч, принимаемая
V
н
2
, м
, (6.80)
3
/сут;
по [4, табл. 15];
– число промывок в сутки одного фильтра;
n
пр
– удельный расход воды на одну промывку фильтра, м3/м2;
q
пр
τ
– время простоя фильтра в связи с промывкой, принимается
пр
для фильтров, промываемых водой, – 0,33 ч, водой и воздухом – 0,5 ч.
Величину q
находят по формуле:
пр
0,06··, м
пр
3/м2
, (6.81)
69
где
ω
– интенсивность промывки, л/с·м2, принимаемая по
[4, табл. 16];
τ
– продолжительность промывки, мин [4, табл. 16].
При водовоздушной промывке величина q
определяется как
пр
сумма соответствующих величин на отдельных этапах промывки.
3
Минимальное количество фильтров на станциях (при Q ≥ 1600 м
/сут)
принимается четыре [4, п. 9.82]. Количество фильтров при
3
Q > 8–10 тыс. м
/сут вычисляют с округлением до ближайших целых
чисел (четных или нечетных в зависимости от компоновки) по
формуле [12]:
ф
При форсированном режиме скорость фильтрования (V
ф
, шт. (6.82)
)
ф
определяют из соотношения:
н·
ф
ф
ф
, м/ч, (6.83)
где N1 – количество фильтров, находящихся в ремонте, принимаемое
согласно [4, п. 9.78].
Полученная скорость фильтрования должна соответствовать
требованиям, приведенным в [4, табл. 15]. Если она получится
больше допустимой, необходимо соответственно уменьшить
принятое значение расчетной скорости фильтрования при
нормальном режиме или увеличить количество фильтров.
Площадь одного фильтра определяют по формуле:
ф
ф
, м2. (6.84)
ф
Площадь одного фильтра, как правило, принимают не более
100-120 м
2
.
Высоту фильтра можно определить по формуле [7]:
где Н
Н
ф
= 0,5 – высота поддерживающего слоя [4, табл. 14], м;
под
= 1,5 – высота фильтрующего слоя [4, табл. 15], м;
з
зв
под
стр
, м, (6.85)
доп
≥ 2,0 – высота слоя воды над поверхностью загрузки
Н
в
[4, п. 9.84], м;
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]