6. Расчет сооружений по очистке сточных вод

Расчеты сооружений, входящих в блоки механической и биохимической очистки, т.е. решеток, песколовок, отстойников и аэротенков со всеми вспомогательными сооружениями, будем производить в соответствии в соответствии с методиками приведенными в [3; 6].

В результате этих расчетов должны быть определены:

• количество сооружений (рабочих и резервных);

• основные габаритные и технологические размеры.

Размеры сооружений и их элементов принимаются путем округления их расчетных значений в большую сторону пользуясь следующим рекомендациями:

-величины до 1 м округляются до 0,05 м;

-величины от 1 м до 5 м – до 0,1 м;

-величины более 5 м – до 0,5 м или до целого метра.

При этом принятые значения ширины и глубины каналов и лотков должна быть не менее 0,1 м, а диаметры самотечных трубопроводов – 0,05 м.

Результаты расчетов иллюстрируются расчетными схемами, на которых указываются основные размеры сооружения и его элементов.

6.1 Расчет решетки

Расход сточных вод, приходящийся на одну решетку, м³/с:

Q – максимальный суммарный расход сточных вод, Q_max = 7136,88 м³/ч Q_max = 1,98 м³/с;

N₁ – число рабочих решеток, примем N₁ = 3 шт.

q =	Qmax
	N1
q =	1,98	= 0,66
	3

Общее число прозоров в решетках, ед.:

n =	q	k3
	bh1vp

здесь:

n – количество прозоров;

b – ширина прозоров решетки, в случае отсутствия данных о насосах, допускается принимать b = 16…20 мм. Примем b = 20 мм = 0,02 м;

h₁ – глубина воды перед решеткой, h₁ = 1 м;

v_р – средняя скорость движения воды в прозорах решетки, v_р = 1 м/с;

k₃ – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров решетки граблями и задержанными примесями, k₃ = 1,05.

n =	0,66	*1,05 = 34,65
	0,02*1*1

Принимаем: n = 35 ед.

Ширина решетки, м:

B_p=s(n-1)+bn

где s – толщина стержней решетки, примем s = 10 мм = 0,01 м.

B_p= 0,01*(35-1)+0,02* 35 = 1,04

Принимаем: B_p= 1,1 м.

Скорость движения воды в камере решетки, м/с. Для предотвращения отложения осадка в камере решетки минимальная скорость движения воды в ней должна быть не менее 0,4 м/с,:

v =	q
	Bp h1
v =	0,66	= 0,6
	1,1*1

Скорость движения воды в камере удовлетворяет необходимым условиям v =0,6>0,4 (м/с), общее количество решеток будет:

N=N₁+N₂ = 3+1=4 (шт.)

где

N₁ – рассчитанное количество решеток;

N₂ =1, – резервное количество решеток, (табл.2 [3])

Ширина подводящего и отводящего каналов, м:

Bк =	q	=	0,66	=0,66
	h1Vк		1*1

где: Vк – скорость движения сточных вод в канале, Vк = 1 м/с.

Принимаем: B_к = 0,7 м.

Длины участков расширения и сужения, м:

lк =	Bp - Bк	=	1,1 – 0,7	=0,74
	2tg		2* tg150

здесь,  – угол раскрытия канала (сужения камеры решетки),  =15₀.

Принимаем: l_к = 0,75 м.

Средняя длина камеры перед решеткой, м:

l₁=k_1*B_р=1,5*1,1=1,65

где, k₁ – безразмерный коэффициент, k₁ = 1,5.

Принимаем: l₁ = 1,7 м.

Средняя длина камеры за решеткой, м:

l₂=k_2*B_р=1*1,1=1,1

где, k₂ – безразмерный коэффициент, k₂ = 1.

Принимаем: l₂ = 1,1 м.

Длина камеры решетки, м:

L = l₁ + l₂ =1,7+1,1=2,8 (м)

Полная длина камеры решетки, м:

L_р = L + 2l_к =2,8 + 1,5 = 4,3 (м)

Высота расположения пола над дном камеры решетки, м:

H = h₁+h₂= 1+1= 2 (м)

здесь, h₂ – высота расположения пола над расчетным уровнем сточных вод в канале, h₂ =1 м.

Необходимая длина стержней в решетке, м:

l_с = H_* tg tg60₀ = 3,46 (м)

при чем,  – угол наклона решетки к горизонту,  = 60₀

Коэффициент местного сопротивления решетки

(s/b)		] *sin
	4
	3

где,  – коэффициент зависящий от формы стержней решетки, минимальный для ромбовидных стержней со скругленными торцами (рис. 2f и табл. 3 в [3]).  = 0,76.

76*[(0,01/0,02)^4/3] sin60₀ = 0,26

Потери напора в решетках, м:

h = 	v2	P = 0,26*	0,62	*3 = 0,014
	2g		2*9,81

здесь: g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

Р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора, вследствие засорения решетки, рекомендуемое значение Р = 3.

Приведенное число жителей, чел.,

Nпр =	1000Qс	=	1000*108725	= 434900 (чел)
	Nв/о		250

где, N_в/о – усредненная норма водоотведения, N_в/о=250 л/(чел·сут);

Q_с – суммарный суточный расход сточных вод, Q_с = 108725 м³/сут (табл. 1).

Принимаем: N_пр = 434900 чел.

Объем задерживаемых решетками примесей, м³/сут:

Vпр =	Nпр Vн	=	434900*8	= 9,53 (м3/сут)
	1000*365		365000

где, V_н – удельное количество отбросов, V_н = 8 л/(чел·год).

Масса задерживаемых примесей, т/сут:

Mпр =	Vпр 	=	9,53*8	= 9,5 (м3/сут)
	1000		1000

здесь:  – средняя плотность задерживаемых примесей,  = 750 кг/м³.

Расчетная схема решеток представлена на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема решеток

6.2 Расчет аэрируемых песколовок

Расчетная глубина рабочей части песколовки, м, при расчетном диаметре задерживаемых частиц песка d = 0,15 мм.:

Hs =	U0	 =	0,0132	*60= 0,33 (м)
	ks		2,39

где: U₀ – гидравлическая крупность наименьших частиц песка, U₀ =13,2 мм/с = 0,0132 м/с ( табл. 5 в [3]);

k_s – эмпирический коэффициент, учитывающий влияние характера

движения воды в песколовке на скорость осаждения песка, k_s = 2,39 ( табл. 5 в [3]);

 – продолжительность пребывания сточных вод в песколовке, t = 60 с.

Принимаем H_s =0,6 м. (принятое значение должно быть больше расчетного, но не меньше 0,6 м и не более 1,2 м).

Длина рабочей части песколовки, м.:

L =	ks Hs vs	=	2,39*0,6*0,23	= 24,98 (м)
	U0		0,0132

здесь, v_s – средняя скорость движения воды в песколовке, v_s = 0,23 м/с.

Принимаем L = 25 м.

Длины успокоительных участков, м.:

l =	kL L	=	0,4*25	= 5 (м)
	2		2

при чем, k_L – коэффициент пропорциональности, k_L = 0,4.

Общая длина песколовки, м.:

L_с L2l 25+2_*5 = 35 (м

Площадь живого сечения рабочей части песколовки, м².:

 =	q	=	7136,88	= 2,16 (м2)
	3600* vs n		3600*0,23*4

где: q – максимальный суммарный расход сточных вод, q=7136,88 м³/ч (табл. 1);

n – число рабочих песколовок, n = 4.

Общая ширина песколовки, м.:

 =		=	2,16	= 3,6 (м)
	Hs		0,6

Ширина одного отделения песколовки, м, при принятых справочных данных (табл. 5 в [3]),

b 1,5H_s 1,50,60,9 (м)

Число рабочих отделений песколовки, шт.:

nо =	B	=	3,6	= 4
	b		0,9

Число резервных песколовок, шт.:

nр =	n	=	4	= 2
	2		2

Общее число песколовок, шт.:

N  n_о  n_р42 6

Приведенное число жителей, чел.,

Nпр =	1000Q	=	1000*108725	= 434900 (чел)
	Nв/о		250

где, N_в/о – усредненная норма водоотведения, N_в/о=250 л/(чел·сут).

Q_с – суммарный суточный расход сточных вод, Q_с = 108725 м³/сут (табл. 1).

Принимаем: N_пр = 434900 чел.

Содержание песка в сточной воде, кг/м³.:

C =	VнNпр	=	0,02*434900*1500	= 0,12 (кг/м3)
	1000Q		1000*108725

при чем: V_н – объем песка, задерживаемый в песколовках и приходящийся на одного человека в сутки, V_н = 0,02 л/(чел·сут);

 – плотность сырого песка,  = 1500 кг/м³.

Объем осадочной части песколовки, м³.:

Vос =	C Q t	=	0,12*108725*2	= 4,35 (м3)
	n		4*1500

где, t – продолжительность хранения песка в песколовке, t = 2 сут. Объем осадочной части одного отделения песколовки, м³.:

Vос1 =	Vос	=	4,35	= 1,08 (м3)
	nо		4

Глубина слоя песка в песколовке, м.:

hос =	Vос	=	4,35	= 0,035 (м3)
	BLc		3,6*35

Принимаем h_ос = 0,05 м.

Диаметр смывного трубопровода, м.:

здесь: Q_тр – расход промывной воды на один песковой лоток, Q_тр = 6 м³/ч;

V_тр – скорость движения воды в смывном трубопроводе, V_тр = 3 м/с.

Принимаем d_тр = 0,03 м.

Глубина пескового лотка, м.:

h_л 2 d_тр 20,030,06.

Принимаем h_л = 0,1 м.

В отделениях аэрируемых песколовок предусматривается по одному песковому лотку. Поэтому объем воды, затрачиваемый на одну промывку одной песколовки, м³, составит:

Vсм =	Qтрt′ nо	=	6*3*4	= 1,2 (м3)
	60		60

при чем, t′' – продолжительность промывки, t′ = 3 мин.

Объем воды, затрачиваемый на одну промывку одного отделения песколовки, м³.:

Vсм1 =	Qтрt′	=	6*3	= 0,3 (м3)
	60		60

Увеличение глубины песколовки за счет уклона днища в сторону пескового лотка, м.:

hb = ib [b-(bл+2	hл	)]=0,4[0,9-(0,4+2	0,1	)]= 0,15 (м)
	tg600		1,73

где: i_b – поперечный уклон днища песколовки в сторону пескового лотка, i_b = 0,4;

b_л – ширина пескового лотка по нижнему основанию, b_л = 0,4 м.

Принимаем h_b = 0,15 м.

Полная глубина песколовки, м,

H_п H_sh_ос+h₃+ h_b 0,60,050,30,15 м

при чем, h₃ – высота бортов песколовки, h₃ = 0,3 м.

Ширина пескового лотка по верхнему основанию, м.:

Принимаем b′_л = 0,55 м.

Диаметр верхнего основания пескового приямка, м.:

D_п k_nb 0,90,90,81;

здесь, k_n – коэффициент пропорциональности, k_n = 0,9.

Принимаем D_п = 0,85 м.

Диаметр трубопровода для удаления песка из отделения песколовки, м.:

при чем: V_ос – скорость движения сжиженного песка в трубопроводе, V_ос = 0,1 м/с;

t_ос – продолжительность откачки песка, t_ос= t' =3 мин=180с.

Принимаем d_ос = 0,35 м.

Диаметр трубопровода для удаления песка из песколовки, м.:

Принимаем D_ос = 0,65 м.

Диаметр нижнего основания пескового приямка, м.:

d_п k′_пd_ос 1,10,35 0,39 (м)

где, k′_п – коэффициент пропорциональности, k′_п = 1,1.

Принимаем d_п = 0,4 м.

Глубина пескового приямка, м.:

hп =	Dn dп	tg=	0,85*0,4	tg600= 0,29 (м)
	2		2

здесь, – угол наклона стенок приямка,  = 60₀

Принимаем h_п = 0,3 м.

Полная высота песколовки с учетом приямка, м,

H′_п H _п  h_п + h_л =1,1+0,3 +0,1 = 1,5 (м)

Минимальная длина пескового лотка, м.:

Глубина пескового лотка у приямка, м.:

h′_лi_лL_л h_л 0,00534,150,1 = 0,27 (м)

при чем, i_л – уклон дна пескового лотка в сторону пескового приямка, i_л = 0,005.

Количество спрысков на смывном трубопроводе, шт.:

nсп =	2Lл	=	2*34,15	= 136,6
	lсп		0,5

где, l_сп – расстояние между спрысками, l_сп = 0,5 м.

Принимаем n_сп = 138 шт.

Напор воды в смывном трубопроводе, м,

Hо = 5,6hос+54	V3тр	=5,6*0,05+54*	33	= 74,6 (м)
	2g		2*9,8

здесь, g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Диаметр выходного отверстия спрысков, м.:

при чем, µ – коэффициент расхода спрысков, µ = 0,82.

Ширина канала, подводящего воду к отделению песколовки, и ширина канала, отводящего воду от отделения песколовки, м.:

b_к k_кb 0,50,9 0,45;

где, k_к – коэффициент пропорциональности, k_к = 0,5.

Принимаем b_к = 0,45 м.

Глубина этих каналов, м.:

здесь, V_к – скорость движения воды в каналах, V_к = 1 м/с.

Принимаем h_к = 0,6 м.

Ширина канала, подводящего сточную воду к песколовке, и канала, отводящего сточную воду от песколовки, м.:

Принимаем B_к = 1,7 м.

Ширина общих подводящих и отводящих каналов, м.:

B′к =	q	=	7136,88	= 6,6 (м)
	3600Vк(hк –h3)		3600*1*(0,6-0,3)

Принимаем B′_к = 7 м.

Напор воды на водосливы, м.:

hвс =(	q	)2/3=(	7136,88	)2/3= 0,17 (м)
	3600*0,42bnnо√(2g)		3600*0,42*0,9*16*4,43

Высота водослива, м.:

Hвс =0,9	q	=0,9	7136,88	= 0,25 (м)
	3600*nnоVкbк		3600*4*4*1*0,45

Расход воздуха на аэрацию одного отделения песколовки, м³/ч.:

q_в abL 30,925  м³/ч )

при чем, a – интенсивность аэрации, а = 3 м³/(м²·ч).

Расход воздуха на аэрацию одной песколовки, м³/ч.:

Q_в n_о q_в =467,5= 270 (м³/ч)

Общий расход воздуха на аэрацию, м³/ч.:

Q_в^' nQ_в 4270= 1080(м³/ч)

Длина аэратора, м.:

L_а L 25 м.

Диаметр аэратора, м.:

где, V_а – скорость движения воздуха в аэраторе, V_а = 5 м/с.

Диаметр воздуховода, подающего воздух в одно отделение песколовки, м.:

здесь, V_в – скорость движения воздуха в воздуховоде, V_в = 5 м/с.

Диаметр воздуховода, подающего воздух в песколовку, м.:

Принимаем D_в = 0,15 м.

Диаметр общего воздуховода, м.:

Принимаем D′_в = 0,3 м.

Высота расположения аэратора над дном песколовки, м.:

h_а =0,3H_s=0,3_*0,6 = 0,18 (м)

Принимаем h_а = 0,2 м

Расчетная схема отделения аэрируемой песколовки представлена на

рис. 2.

Рис. 2. Расчетная схема отделения аэрируемой песколовки

6.3 Расчет радиальных отстойников

Диаметр центральной трубы, м.:

где: q – расход сточных вод, м³/ч. Так как отстойники предусматривается установить после усреднителей сточных вод, то следует принимать максимальный усредненный расход сточных вод за принятый период усреднения (табл. 4), q = 4530,21 м³/ч;

n – число рабочих отстойников, n = 5;

V_ц.тр. – скорость движения сточных вод в центральной трубе, V_ц.тр.=0,1 м/с.

Принимаем d_ц.тр. = 1,8 м.

Диаметр и высота раструба центральной трубы, м.:

d_p = h_p = 1,35 d_ц.тр = 1,35_*1,8 = 2,43 (м)

Принимаем d_p = h_p = 2,4 м.

Диаметр полупогружного кожуха, м.:

здесь, V_к – скорость движения сточных вод в приемной камере, V_к=30 мм/с.

Принимаем d_к = 4,1 м.

Гидравлическая крупность взвешенных веществ, мм/с.:

при чем: k – коэффициент использования объема отстойника, k=0,45;

h₁ – глубина рабочей части отстойника, h₁ = 5 м;

α – коэффициент, учитывающий влияние температуры сточной воды на ее вязкость, α = 0,94 (табл. 6 в [3]);

t – продолжительность отстаивания, соответствующая заданному эффекту осветления сточных вод в лабораторных условиях в слое воды h=0,5 м, t = 3748 с (табл. 7 в [3]);

n₂ – показатель степени, зависящий от агломерации взвешенных веществ в процессе их осаждения, n₂ = 0,25;

ω – вертикальная составляющая скорости движения сточных вод в отстойнике, ω = 0,05 мм/с (табл. 10 в [3]).

Диаметр рабочей части отстойника, м.:

Принимаем D = 43 м.

Диаметр отстойника должен составлять 18…54 м, если это условие не выполняется, то следует увеличить количество рабочих отстойников.

Глубина погружения полупогружного кожуха, м.:

h_к = 0,9h₁ = 0,9_*5 = 4,5 (м)

Диаметр отражательного щита, м.:

d_щ = 1,3d_р = 1,3_*2,4 = 3,12 (м)

Принимаем d_щ = 3,1 м.

Высота зазора между отражательным щитом и верхней кромкой раструба центральной трубы, м.:

где, V_заз – скорость движения воды в зазоре, V_заз = 20 мм/с.

Принимаем h_заз = 1,7 м.

Количество улавливаемого осадка в сутки, т.:

здесь: С – исходная (на входе в отстойник) концентрация взвешенных веществ, С = 125,6 мг/л (табл.7);

Э – заданный эффект осветления сточных вод, Э = 63% = 0,63 (табл.7);

К – коэффициент запаса, К = 1,2;

Q – суммарный суточный расход сточных вод, Q = 108725 м³/сут.

Суточный объем осадка, м³.:

при чем, W_ос – влажность осадка, W_ос = 95 %;

ρ – плотность осадка, ρ = 1 т/м³.

Объем осадка, накапливаемого в одном отстойнике за сутки, м³.:

Расход осадка при его удалении из одного отстойника, м³/ч.:

где: n_ос – кратность выгрузок осадка из отстойника в сутки, n_ос = 2;

t_ос – продолжительность выгрузки осадка, t_ос = 1 ч.

Диаметр трубопровода для удаления осадка из отстойника, м.:

здесь, v_ос – скорость движения осадка в трубопроводе, v_ос = 0,1 м/с.

Принимаем d_ос = 0,3 м.

Диаметр впускного трубопровода, м.:

при чем, v_тр – скорость движения сточных вод в трубопроводе, v_тр=1 м/с.

Принимаем d_тр = 0,6 м.

Диаметр нижнего основания приямка, м.:

d′_п=k_п(d_тр+2d_ос) = 1,1_*(0,6+2_*0,3) = 1,32 (м)

где, k_п – коэффициент запаса, k_п = 1,1.

Принимаем d′_п = 1,3 м.

Диаметр верхнего основания приямка, м.:

здесь: h_п – глубина приямка, h_п = 1 м;

 – угол наклона стенок приямка,  = 50^◦.

Принимаем d_п = 3 м.

Глубина осадочной части отстойника, м.:

при чем, i – уклон днища отстойника в сторону приямка, i = 0,01.

Принимаем h₂ = 0,2 м.

Полная глубина отстойника, м.:

H = h₁ +h₂ +h₃ =5+0,2+0,5 = 5,7 (м)

где, h₃ – высота бортов отстойника, h₃ = 0,5 м.

Полная глубина отстойника с учетом приямка, м.:

H′ =H + h_п = 5,7+1 = 6,7 (м)

Объем осадка, накапливаемый в одном отстойнике между выгрузками, м³.:

Высота слоя осадка в отстойнике, м.:

Принимаем h_ос = 0,1 м.

Высота слоя осадка у стенок отстойника, м.:

здесь: R_п – радиус верхнего основания приямка, R_п = d_п/2 = 1,5 м;

r_п – радиус нижнего основания приямка, r_п = d′_п/2 = 0,65 м;

R – радиус отстойника, R = 21,5 м.

Принимаем h′_ос = -0,15 м.

Расстояние от нижней кромки полупогружного кожуха до поверхности осадка, м.:

h′_заз  h₁ - h_к - h_ос = 5-4,5-0,1 = 0,4 ≥0,3 (м)

Диаметр трубопроводов подачи сточных вод в отстойник, м, при безнапорном режиме движения воды в нем:

D_тр = d_тр = 0,6 (м)

Диаметр трубопровода отвода сточных вод из отстойника, м.:

D′_тр = D_тр= 0,6 (м)

Ширина водосборного лотка, м.:

b_л = k_лD′_тр = 1,2_*0,6 = 0,72 (м)

при чем, k_л – коэффициент запаса, k_л = 1,2.

Принимаем b_л = 0,75 м.

Глубина воды в водосборном лотке, м.:

где, v_л – скорость движения сточных вод в лотке, v_л = 1 м/с.

Принимаем h_л = 0,35 м.

Высота водослива, м.:

h_в = h_л+ 0,5 = 0,85 (м)

Высота наружного борта водосборного лотка, м,

h′_л = h_в + h₃ = 0,85+0,5 = 1,35 (м)

Принимаем h′_л = 1,4 м.

Наружный диаметр водосборного лотка, м.:

D_л  D+ 2 b_л = 43+2_*0,75 = 44,5 (м)

Диаметр коллектора, подводящего сточные воды к отстойникам, м.:

здесь, v_к – скорость движения воды в коллекторе, v_к = 1 м/с.

Принимаем D_к = 1,3 м.

Диаметр коллектора, отводящего сточные воды от отстойников, м.:

D′_к = D_к= 1,3 (м)

Число резервных отстойников, шт.:

Принимаем n_р = 3 шт.

Общее число отстойников, шт.:

N = n + n_р  5+3 = 8

Расчетная схема отстойника представлена на рис. 3.

6.4. Расчет аэротенка-смесителя

Удельная скорость окисления, P:

где: φ – коэффициент ингибирования продуктами распада органических веществ активного ила, φ = 0,07 г/л (табл. 1 в [6]);

Р_max – максимальная скорость окисления органических веществ, Р_max=85 мг/(г·ч), (табл. 1 в [6]);

С₀ – концентрация растворенного кислорода, С₀ = 1 мг/л (табл. 4);

К₀– константа, характеризующая влияние кислорода, К₀ = 0,625 мгО₂/л (табл. 1 в [6]);

К_l – константа, характеризующая свойства органических веществ, К_l=33 мгБПК_полн/л (табл. 1 в [6]);

a_i = 4 г/л - доза ила по сухому веществу, принятая для средненагружаемых аэротенков;

L_t = 25 мг/л- величина БПК_полн очищенной сточной воды;

L₀ = 95 мг/л - величина БПК_полн поступающей в аэротенк сточной воды.

Продолжительность периода аэрации смеси сточной воды и циркулирующего ила, ч.:

здесь, s – зольность активного ила, s = 0,3 (табл. 1 в [6]).

Доза активного ила по беззольному веществу:

Нагрузка по БПК_полн на активный ил в сутки, мг/(г_*сут):

мг/(г_*сут)

где t_at – продолжительность периода аэрации, ч.

Иловый индекс, см³/г,

i = 109 см³/г по R_a = 540,12 мг/(г_*сут), (табл. 1 в [6]).

Степень рециркуляции активного ила r_i, :

Концентрация возвратного активного ила, г/л:

Рабочий объем аэротенка, м³:

где: q – усредненный расход сточных вод за принятый период усреднения (табл. 4), q = 4530,21 м³/ч;

N = 2 - количество аэротенков.

Рабочий объем секции аэротенка, м³:

(м³)

где N_c - количество секций в аэротенке, принимается N_c = 2;

Ширина секции аэротенка м:

(м)

где k_b – коэффициент пропорциональности k_b = 2;

h₁ –рабочая глубина аэротенка, h₁ =5 м.

Число резервных секций в аэротенке, шт.:

N_c.p.=0,5_* N_c = 0,5_*2 = 1

Принимаем N_c.p.=1 шт.

Общее число секций в аэротенке, шт.:

N′_c = N_c.p.+ N_c = 1+2 = 3

Ширина аэротенка, м.:

B = N′_{c *}B_c = 3_*10 = 30

Рабочая длина аэротенка (для секции), м

Принимаем L_к = 36 м, т.к. сооружения с большими габаритными размерами принято выполнять из сборного железобетона, то длина коридоров должна быть кратна 6 м и составлять 36…114 м.

Полная глубина аэротенка, м:

(м)

где h₂ = 0,3…0,5 м – высота бортов аэротенка, принимается h₂ = 0,5 м.

Диаметр магистрального трубопровода подачи сточных вод к аэротенкам, м:

(м)

где v_св = 3 м/с – скорость движения воды в трубопроводе (напорное движение).

Принимаем D_св=0,75 м.

Диаметр трубопровода подачи сточных вод к аэротенку, м:

(м)

Принимаем D_св.а. = 0,55 м.

Ширина канала подачи сточных вод к аэротенку, м:

(м)

Принимаем b_к=0,7 м.

Глубина подводящих каналов, м:

где v_k = 1,0 м/с - скорость движения сточных вод в канале.

Принимаем h_к=1,4 м.

Ширина распределительных водоподающих каналов, м:

Принимаем b_кс = 0,35 м.

Расход рециркулирующего возвратного активного ила для одного аэротенка, м³/ч:

(м³/ч)

Диаметр трубопровода подачи рециркулирующего возвратного активного ила к аэротенку, м³/ч:

(м)

где v_ил = 3 м/с – скорость движения активного ила в трубопроводе.

Принимаем D_ил = 0,35 м.

Диаметр трубопровода подачи возвратного активного ила к секциям аэротенка, м:

Принимаем D_ил.с. = 0,25 м.

Ширина распределительного лотка возвратного ила, м:

Принимаем b_ил.р. = 0,3 м.

Глубина распределительного лотка возвратного активного ила, м:

где v_ил.л. = 1 м/с, - скорость движения активного ила в лотке.

Принимаем h_ил.р. = 0,04 м.

Диаметр трубопровода, отводящего иловую смесь от аэротенка к отстойникам, м:

(м)

где v_отв = 1,0 м/с - скорость движения иловой смеси в трубопроводе.

Принимаем D_отв = 1,1 м.

Ширина канала, отводящего иловую смесь от аэротенка, м:

(м)

Принимаем B_отв=1,4 м.

Глубина канала, отводящего иловую смесь, м:

(м)

где v_отв.к = 1,0 м/с - скорость движения иловой смеси в канале.

Принимаем H_отв=1,2 м.

Ширина и глубина водосбросного лотка, м:

(м)

Принимаем b_отв = 0,7 м.

6.5.Расчет системы аэрации аэротенка

В проекте предусматриваем пневматическую среднепузырчатую систему аэрации для аэротенков.

Коэффициент, учитывающий температуру сточных вод:

Растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л:

(мг/л)

где h_а – глубина погружения аэратора, h_а = h₁ – 0,3= 4,7 м;

С_Т – растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры при атмосферном давлении, С_Т = 7,44 мг/л (табл.7 [6]).

Удельный расход воздуха на 1 м³ очищаемой сточной воды, м³/м³:

(м³/м³)

Здесь m₁ – удельный расход кислорода на снятие 1 мг БПК_полн, m₁ = 1,1 мг/мг, т.к. L_t = 25 > 20 мг/л;

k₁ – коэффициент, учитывающий тип аэратора, для среднепузырчатой системы аэрации принимаем k₁ = 0,75;

k₂ – коэффициент, зависящий от глубины погружения аэратора, k₂ = 2,8 (табл. 5 в [6]);

n₁ – коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, определяется по формуле:

n₂ – коэффициент качества воды, для городских сточных вод n₂ = 0,85;

С_s – средняя концентрация кислорода в аэротенке, С_s = 2 мг/л.

Интенсивность аэрации, м³/(м²∙ч):

м³/(м²∙ч)

Расход воздуха на аэрацию одной секции аэротенка, м³/ч:

(м³/ч)

где (f/F) – отношение площади аэрации к площади секции аэротенка (f/F) = 0,5.

Расход воздуха на аэрацию аэротенка, м³/ч:

(м³/ч)

Общий расход воздуха на аэрацию аэротенков, м³/ч:

(м³/ч)

Диаметр общего воздуховода, м:

(м)

где v_в – скорость движения воздуха в воздуховоде, v_в = 10 м/с.

Принимаем D_в = 0,85 м.

Диаметр воздуховода, подающего воздух к аэротенку, м:

(м)

где v_в – скорость движения воздуха в воздуховоде, v_в = 10 м/с.

Принимаем D_в.а. = 0,6 м.

Диаметр воздуховода, подающего воздух к секциям аэротенка, м:

(м)

где v_в – скорость движения воздуха в воздуховоде, v_в = 10 м/с.

Принимаем D_в.с. = 0,45 м.

Количество воздушных стояков и аэраторов в секции аэротенка, шт.:

(шт)

l_в.ст. – расчетное расстояние между воздушными стояками, l_в.ст=25 м.

Принимаем n_в.ст. = n_а = 2 шт.

Фактическое расстояние между воздушными стояками, м:

(м)

Диаметр воздушных стояков и аэраторов, м:

(м)

где v_в – скорость движения воздуха в воздуховоде, v_в = 5 м/с.

Принимаем D_в.ст. = d_а = 0,45 м.

Длина аэратора, м:

(м)

Принимаем l_а = 10,5 м.

Площадь одного выходного отверстия в аэраторе, м²:

(м²)

где d_о – диаметр выходных отверстий, d_о = 0,004 м.

Суммарная площадь выходных отверстий аэратора, м²:

(м²)

где v_о – скорость выхода воздушной струи из аэратора, v_о = 5 м/с.

Количество выходных отверстий в аэраторе, шт.:

(шт)

Принимаем n_о = 10521 шт.

Количество рядов выходных отверстий в аэраторе, шт.:

Принимаем n_о.р. = 69 рядов.

Расстояние между центрами выходных отверстий в каждом ряду, м:

(м)

Расчетная схема секции аэротенка-смесителя представлена на рис. 4.

Рис. 4 Расчетная схема коридора аэротенка-смесителя

0,7

0,7

10,5

0,35

0,3

36

1,4

0,7

Б

Б

Б-Б

А

А

В-В

А-А

В

В

10

5,5

0,5

5

4,7

Ø0,25

0,7

0,7

0,35

0,3

0,04

1,4

1,2

0,7

Ø0,45

Ø0,45

Ø0,45

1,4