4.2.2 Определение площади осветлителя со слоем взвешенного осадка

Осветлитель со слоем взвешенного осадка рассчитывается для двух периодов:

• минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды;

• наибольшей мутности при наибольшем расходе воды, соответствующем летнему периоду.

Для зон осветления и отделения осадка надлежит принимать наибольшие значения площадей, полученные при расчете для двух периодов.

Общая площадь осветлителя со слоем взвешенного осадка:

(4.13)

где площадь зоны осветления, определяется по формуле:

(4.14)

где часовой расход воды поступающей на осветлители, м³/ч;

коэффициент распределения воды между зоной осветления и зоной

осаждения осадка, принимается по табл.20 [1];

скорость восходящего потока воды в зоне осветления, мм/с,

принимается по табл.20 [1];

площадь зоны отделения, определяется по формуле:

(4.15)

Площадь осветления:

• на вторую очередь:

• на первую очередь:

Площадь отделения осадка:

• на вторую очередь:

• на первую очередь:

Общая площадь осветлителя со слоем взвешенного осадка:

• на первую очередь:

• на вторую очередь:

Так как площадь одного осветлителя должна находится в пределах от 80 до 100м², то принимается осветлитель, с размерами, указанными на рисунке 4.3

Рисунок 4.3

Откуда следует, что =99,12 м²

4.2.3 Определение числа осветлителей со слоем взвешенного осадка

(4.16)

_{Принимается 7 осветлителей со слоем взвешенного осадка на вторую очередь.}

(4.17)

_{Принимается 3 рабочих и 1 резервный осветлитель со слоем взвешенного осадка на первую очередь.}

5 Детальный расчет скорых фильтров

5. 1. Расчет желобов

Для отвода промывной воды в фильтровальных сооружениях устраиваются желоба, от конструкции которых зависит качество промывки и продолжительность работы фильтра. Желоба имеют пятиугольное сечение. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м согласно п.6.111[1]. Лотки желобов должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу.

Число желобов определяется по формуле:

(5.1)

где - ширина фильтра по осям, м;

- расстояние между желобами, принимается равным 2,2 м.

Принимается 3 желоба.

Фактическое расстояние между желобами определяется по рисунку 5.1

Рисунок 5.1

Расстояние между осями желобов равно , то есть

Ширина желоба определяется по формуле:

(5.2)

где - расход воды по желобу, м³/с;

(5.3)

где - количество желобов в фильтре;

- количество отделений в фильтре;

- отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его

ширины, принимается равным 1;

- коэффициент, принимаемый равным для пятиугольных желобов-2,1;

Расстояние от дна желоба до дна канала определяется по формуле:

(5.4)

где - расход вод по каналу, м³/с;

- ширина канала, принимается равной 0,8 м;

- ускорение свободного падения, м/с²;

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов

определяется по формуле:

(5.5)

где - высота фильтрующего слоя;

- относительное расширение фильтрующей загрузки в процентах,

принимается по табл.23[1]равной 30%.

Расход воды по желобу:

_{Ширина желоба}:

Расстояние от дна желоба до дна канала:

_{Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов}:

2. Расчет дренажно-распределительной системы

Число ответвлений в одном отделении скорого фильтра:

(5.6)

Принимается 23 ответвления.

Фактическое расстояние между осями дренажно-распределительных труб:

(5.7)

Расстояние между осями дренажно-распределительных труб принимается 253 мм.

Расход воды по одной дренажно-распределительной трубе:

(5.8)

Диаметр ответвлений подбирается по [4]. Скорость в начале ответвления, принимается по п.6.106[1] равной 1,6- 2,0 м/с.

Диаметр ответвлений принимается 100 мм.

Площадь одного отверстия:

(5.9)

где диаметр отверстий, принимается равным 12 мм.

Общая площадь всех отверстий по п.6.105, [1], должна составлять 0,25-0,5% от рабочей площади фильтра:

Количество ответвлений на одной трубе:

(5.10)

Расстояние между отверстиями:

(5.11)

где длина отделения фильтра без канала, мм;

мм Расстояние входит в установленные пределы 150-200 мм, по п.6.105 [1].

3. Определение высоты фильтра

Высота контактного осветлителя определяется по формуле:

(5.12)

где высота поддерживающих слоев;

высота загрузки, принимается равной 1,5 м;

высота слоя воды, принимается равной 2 м;

высота сухого борта принимается равной 0,5 м;

Разрез скорого фильтра показан на рисунке 5.2

Рисунок 5.2

Высота сооружения согласно п.14.11[1] должна быть кратна 0,6 м, поэтому принимается равной 4,2 м.

4. Определение потерь напора в распределительной системе

Потери напора в распределительной системе определяются по формуле:

(5.13)

где скорость в начале коллектора, 0,84 м/с;

скорость на входе в отверстия,1,4 м/с;

коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый согласно

п.6.86[1]:

(5.14)

где коэффициент перфорации – отношение суммарной площади отверстий

к площади поперечного сечения коллектора;

(5.15)

4. ДЕТАЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ОСВЕТЛИТЕЛЯ СО СЛОЕМ ВЗВЕШЕННОГО

ОСАДКА

1. Расчет осадкоприемных окон

Расход воды, который поступает вместе с избыточным осадком в осадкоуплотнитель:

(6.1)

где коэффициент распределения воды между зоной осветления и зоной

осаждения осадка, принимается по табл.20 [1];

часовой расход на один осветлитель, м³/ч;

С каждой стороны в осадкоуплотнитель поступает:

(6.2)

Площадь окон с каждой стороны:

(6.3)

где скорость движения воды с осадком в окнах, принимается согласно

п.6.83 [1]равной 43,2 м/с;

Общая длина окон с каждой стороны осадкоуплотнителя:

(6.4)

где высота осадкоприемных окон, принимается равной 0,2 м;

Устраиваем с каждой стороны осадкоуплотнителя по горизонтали 10 окон для приема избыточного осадка размером каждое 0,2х0,31 м.

При длине осадкоуплотнителя10,3м и 10 окнах шаг окон по горизонтали составляет 10,3/10=1,03 м. Расстояние между двумя соседними окнами при ширине окон 0,31 м будет 1,03-0,31=0,72 м.

2. Расчет дырчатых труб для сбора и воды из зоны осветления

Расход воды через каждую сборную дырчатую трубу:

(6.5)

где коэффициент распределения воды между зоной осветления и зоной

осаждения осадка, принимается по табл.20 [1];

часовой расход на один осветлитель, м³/ч;

потери воды при сбросе осадка, определяется по формуле:

(6.6)

где количество воды потерянное при сбросе воды из осадкоуплотнителя

в %, определяется по формуле:

(6.7)

где мутность воды выходящей из осветлителя со слоем взвешенного

осадка, принимается равной 10 мг/л;

средняя по всей высоте осадочной части концентрация твердой

фазы осадка, принимается по табл.19 [1];

коэффициент разбавления, принимается равным 1,5;

концентрация взвешенных веществ, поступающая восветлитель со

слоем взвешенного осадка, мг/л;

Скорость движения воды в устье сборной трубы должна быть не более

0,5 м/с. Принимаем , тогда.

Определение площади отверстий и количества отверстий:

(6.8)

где скорость входа воды в отверстиях, принимается согласно п.6.85 [1]

равной 1,5 м/с;

_{Принимаются отверстия диаметром 15 мм. Тогда количество определяется по формуле:}

(6.9)

где общая площадь отверстий, м²;

площадь одного отверстия диаметром 15 мм;

_{Принимается 17 отверстия.}

_{Определение расстояния между отверстиями:}

(6.10)

где длина осветлителя, мм;

количество отверстий, шт;

_{Фактическая скорость входа воды в отверстия:}

(6.11)

Фактическая скорость входа воды в отверстия не менее 1,5 м/с.

3. Расчет дырчатых труб для подачи воды

Расход воды через каждую сборную дырчатую трубу:

(6.12)

где расход воды на один осветлитель, м³/ч;

Скорость входа воды в дырчатый коллектор должна лежать в пределах 0,5-0,6 м/с. Принимаем диаметр коллектора , тогда.

Так как во второй половине дырчатого коллектора скорость становится менее 0,5 м/с, принимаем коллектор телескопической формы, сваренный из трех труб диаметрами 250,200 и 125 мм равной длины (по 3,43 м).

Скорость движения воды в начале 200-мм участка при расходе 16,74 л/с равна 0,49 м/с, а в начале 150-мм участка при расходе 8,37 л/с равна 0,6 м/с.

Определение площади отверстий и количества отверстий:

(6.13)

где скорость выхода воды из отверстий, принимается согласно п.6.82

[1] равной 1,8 м/с;

_{Принимаются отверстия диаметром 25 мм. Тогда количество определяется по формуле:}

(6.14)

где общая площадь отверстий, м²;

площадь одного отверстия диаметром 15 мм;

_{Принимается} 18 отверстий. Отверстия размещают в два ряда по обеим сторонам коллектора в шахматном порядке; они направлены вниз под углом 45⁰ к горизонту.

_{Определение расстояния между отверстиями:}

(6.15)

где длина осветлителя, мм;

количество отверстий ;

_{Расстояние между осями принимается 368 мм, согласно п.6.82 [1] расстояние между отверстиями не более 0,5 м.}

_{Фактическая скорость входа воды в отверстия:}

(6.16)

Фактическая скорость выхода воды из отверстий находится в пределах 1,5-2 м/с.

6. 4. Расчет желобов

Сбор осветленной воды в зоне осветления надлежит предусматривать желобами с треугольными водосливами высотой 40 мм при расстоянии 100 мм и угле между кромками водослива 60⁰.

Расход воды на каждый желоб определяется по формуле:

(6.17)

где коэффициент распределения воды между зоной осветления и зоной

осаждения осадка, принимается по табл.20 [1];

часовой расход на один осветлитель, м³/ч;

число желобов в рабочей камере;

количество рабочих камер в осветлителе;

Ширина желоба прямоугольного сечения :

(6.18)

Ширина желоба прямоугольного сечения :

(6.19)

где скорость движения воды в желобе, принимается согласно п.6.84 [1]

равной 0,5 м/с;

5. Определение высоты осветлителя

Высота осветлителя от центра водораспределительного коллектора до верхней кромки водосборных желобов, определяется по формуле:

(6.20)

где ширина коридора осветлителя, м;

ширина одного желоба, м;

центральный угол, образуемый прямыми, проведенными от оси

водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок

водосборных желобов, принимается равным 30⁰;

Высота пирамидальной части определяется по формуле:

(6.21)

где ширина коридора осветлителя, принимается 0,4 м;

центральный угол наклона стенок коридора принимается равным 70⁰;

Высоту защитной зоны над слоем взвешенного осадка принимаем

Высота зоны взвешенного осадка выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные будет:

(6.22)

_{Общая высота зоны взвешенного осадка будет:}

(6.23)

_{Высота слоя взвешенного осадка согласно п.6.79 [1] должна находиться в пределах 2-2,5 м, следовательно это условие не выполняется, значит hверт увеличиваем до 1,5 м;}

Разрез осветлителя со слоем взвешенного осадка показан на рисунке 6.1

_{Рисунок 6.1}

Высота сооружения согласно п.14.11[1] должна быть кратна 0,6 м, поэтому принимается равной 6,0 м.

6. Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителе:

Объем осадкоуплотнителя определяется по формуле:

(6.24)

где длина осветлителя, м;

ширина осадкоуплотнителя, м;

высота перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные, м;

высота пирамидальной части осветлителя, м;

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель определяется по формуле:

(6.25)

где концентрация взвешенных веществ, поступающая восветлитель со

слоем взвешенного осадка, мг/л;

часовой расход на один осветлитель, м³/ч;

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителе определяется по формуле:

(6.26)

где средняя по всей высоте осадочной части концентрация твердой

фазы осадка, принимается по табл.19 [1], кг/м³;

6. 7. Дырчатые трубы для удаления осадка из осадкоуплотнителя:

Диаметр труб рассчитывается из условия отведения накопившегося осадка в течение 15 минут (0,25 ч) при скорости в конце трубы не менее 1м/с и скорости в отверстиях не менее 3 м/с.

Расход через каждую осадкосбросную трубу определяется по формуле:

(6.27)

где объем осадкоуплотнителя, м³;

время отведения осадка, ч;

Принимаем диаметр коллектора , тогда.

Определение площади отверстий и количества отверстий:

(6.28)

где скорость выхода воды из отверстий, принимается согласно п.6.87 [1]

равной 3 м/с;

_{Принимаются отверстия диаметром 20 мм. Тогда количество определяется по формуле:}

(6.29)

где общая площадь отверстий, м²;

площадь одного отверстия диаметром 20 мм;

_{Принимается} 70 отверстий.

_{Определение расстояния между отверстиями:}

(6.30)

где длина осветлителя, мм;

количество отверстий ;

_{Расстояние между осями принимается 125,71 мм, согласно п.6.82 [1] расстояние между отверстиями не более 0,5 м.}

4. РАСЧЕТ СМЕСИТЕЛЯ И ВОЗДУХООТДЕЛИТЕЛЯ

Для смешения обрабатываемой воды с реагентами, перед осветлителями со слоем взвешенного осадка устанавливается смеситель.

Принимается вертикальный вихревой смеситель. Угол пирамидального диффузора принимается . По п.6.44[1] принимается две секции смесителя, каждая из которых состоит из двух камер: смесителя и воздухоотделителя.