2.1.7. Камера хлопьеобразования

Поскольку источник относится к водам средней мутности и мутным [3, п.6.9], то принята камера хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка, встроенная в горизонтальный отстойник.

Число камер, ширина и глубина камеры приняты по числу и размерам горизонтального отстойника соответственно 6 (одна резервная), 6 и 4,5 м. Расход одной камеры равен

q_кам = 573 / 5 = 114,6 л/с.

Площадь камеры (м²) при скорости восходящего потока 1,5 мм/с [3, п.6.56] составит

f_кам = 114,6 / 1,5 = 76.

Длина камеры – 76 / 6 = 12,7 м. Принята длина камеры 12 м (строительный модуль для общей длины камеры и отстойника – 3 м), при этом скорость восходящего потока составит 1,6 мм/с.

Объем камеры (м³) за вычетом «сухого борта» 0,4 м будет равен

W_кам = 6·12·4,1 = 298.

Тогда время пребывания воды в камере (мин) составит –

t_кам = W_кам / q_кам = 298 / (0,115·60) = 43,

что не противоречит СНиП [3, п.6.54].

При скорости отвода воды из камеры 0,075 м/с и ширине камеры 6 м высота воды на водосливе составит 0,115 / 0,075·6 = 0,3 м. При глубине воды в начале отстойника 4,1 м высота водосливной стенки будет 4,1 – 0,3 = 3,8 м (рис.2.1).

Скорость движения воды между водосливной и подвесной стенками – 0,03 м/с [3, п.6.58], расстояние между ними – 0,115 / 0,03·6 = 0,6 м. Размер подвесной стенки с учетом ее погружения на 1/4 высоты отстойника [3, п.6.58] – 0,25·4,1 + 0,4 = 1,4 м.

2.1.8. Скорые фильтры

Для окончательной очистки обрабатываемой воды предусмотрены скорые однослойные фильтры с загрузкой из кварцевого песка крупностью 0,7-1,6 мм (эквивалентный диаметр d_э=1,0 мм) с коэффициентом неоднородности К_н=1,7 высотой слоя 1,5 м.

Общая площадь фильтров (м²) определена по формуле (18) [3]:

где Q – полезная производительность станции, м³/сут;

Т – продолжительность работы в течение суток, ч (принято 24 ч);

V_н – скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч [3, табл. 21];

n_пр – число промывок фильтра в сутки (принято n = 2);

_пр – продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой, ч (принято 0,33 ч);

q_пр – удельный расход воды на одну промывку фильтра, м³/м² (при интенсивности промывки 16 л/(см²) и продолжительности 6 мин [3, табл. 23] q_пр=1666010^-3=5,8.

Число фильтров согласно рекомендациям СНиП [3, п.6.99]–

Принято N_ф=6 по числу отстойников, что удобно для размещения коммуникаций и компоновки сооружений. Площадь фильтра в осях – 350 / 6 = 58 м². Скорый фильтр (рис. 2.2) - прямоугольный в плане с боковым каналом (см. прил. 1).

Ширина фильтра принята равной ширине отстойника также из удобства компоновки сооружений, т.е. В=6 м с каналом шириной 1 м. Длина фильтра – 58 / (6-1) = 11,7 м. Принята длина L=12 м (строительный модуль – 3 м).

Полезная площадь фильтра при толщине стенки 0,2 м составит (12-0,2)(5-0,2) = 56,6 м². Скорость фильтрования (м/ч) при нормальном режиме найдена по формуле:

при форсированном режиме (один фильтр на ремонте) –

что соответствует СНиП [3, табл. 21].

Расчет дренажной системы и высоты фильтра

Принята обратная водяная промывка фильтра с интенсивностью 16 л/(с·м²) с подачей воды из бака. Дренажная система – большого сопротивления из стальных перфорированных труб с поддерживающими слоями гравия (рис.2.2). Расчет дренажной системы выполнен в соответствии с требованиями СНиП [3, п.6.103-6.106] и методикой, приведенной в разделе 1.1.7.

Размеры бокового канала в свету назначены конструктивно 0,7×0,8 м. Число боковых ответвлений при шаге 0,3 м составит (11,8 / 0,3) – 1 = 38.

Расход воды на промывку – 56,6 · 16 = 906 л/с. Расход на одно ответвление – 906/38=23,8 л/с. Принят диаметр распределителей d_у = 125 мм из стальных труб по ГОСТ 3262-75* при скорости 1,69 м/с [17].

Общая площадь всех отверстий принята 0,3%. Тогда f_пол = 0,003·56,6·10^-4 = 1698 см². При диаметре отверстия 1,0 см число отверстий составит 1698 / 0,785·1,0² = 2163. Отверстия рассверливают с двух сторон под углом 45^о, число отверстий на боковой стороне трубы – 2163/38/2 = 28. При длине трубы 4,8 м (рис. 2.2) шаг отверстий будет 4800/28 = 170 мм, что соответствует СНиП [3, п.6.105].

Потери напора (м) в дренажной системе при промывке находят по формуле (22) СНиП [3, п.6.86, 6.105]:

,

где ξ – коэффициент гидравлического сопротивления дренажной системы;

К_п – коэффициент перфорации, равный отношению суммы всех отверстий в фильтре к площади сечения канала: 38·0,785·1,0²·56 / 70·80 = 0,3;

V_К – скорость в канале, равная 0,906 / (0,7·0,8) = 1,62 м/с;

V_БО – скорость в боковом ответвлении.

Число промывных желобов определено из условия расстояния в осях между ними не более 2,2 м [3, п.6.111]. Принято пять желобов полукруглого сечения (рис.2.3), при этом расход одного желоба составит: 906/5=181 л/с.

Рис. 2.3. Желоб для отвода промывной воды

Ширина желоба (м) определяется по [3, формула (23)]:

,

где а_ЖЕЛ – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины.

Приняты желоба шириной 600 мм.

Минимальное расстояние от низа желоба до дна канала (м) определено по формуле (24) [3]:

где В_КАН – ширина сборного канала фильтра, м.

Высота кромки желоба над поверхностью загрузки [3, п.6.113] определена по формуле:

где Н_З – высота слоя загрузки, м;

а_З – относительное расширение слоя при промывке, (принято расширение 30% [3]).

Поскольку высота желоба в конце равна 0,75 м (рис.2.3), то принято Н_ж = 0,8 м (50 мм – зазор между дном желоба и фильтрующей загрузкой). Высота фильтра (м) с учетом всех вычисленных параметров и требований СНиП [3, п.6.110] составит:

,

где Н_П.С.=0,6 – высота поддерживающих слоев, м; 2м – высота слоя воды над загрузкой при фильтровании; 0,5 м – превышение строительной высоты над уровнем воды [3, п.6.101].

Принята строительная высота фильтра 4,8 м (строительный модуль – 0,6 м).

Фактическое расстояние от низа желоба до дна канала при толщине перекрытия канала 0,2 м равно:

0,6 + 1,5 + 0,05 – 0,8 – 0,2 = 1,15 м,

что больше расчетного 1,02 м, т.е. незатопленное истечение промывной воды из желобов в канал будет обеспечено.