3.2.2. Пруд-отстойник

Основные расчетные параметры пруда-отстойника: длина, ширина и мощность глинистых частиц в отстойнике; длина, ширина и глубина воды в отстойнике; минимальная предельная длина отстойника; содержание грунтовых фракций в технологической воде (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Основные расчетные параметры пруда-отстойника

Объем отвала мелкодисперсных пород (глинистых частиц) в пруде-отстойнике на конец его эксплуатации (м³)

V_м = L_k ∙ B_k ∙ H_в ∙ (V_г /100) / k_р. (3.6)

Площадь отвала глинистых частиц по продольному сечению (м²)

S_м = V_м / В_г ; (3.7)

S_м = 0,5 ∙ h_м ∙ L_м, (3.8)

где h_м и L_м – соответственно высота и длина отвала глинистых частиц в пруде-отстойнике, м.

L_м = h_м ∙ (1/ I_п + 1/i). (3.9)

Решая последние три уравнения, определяют длину и высоту отвала глинистых частиц в пруде-отстойнике на конец эго эксплуатации.

Минимальная длина пруда-отстойника на конец его эксплуатации (м)

, (3.10)

где h_min - минимальная глубина отстойника на конец его эксплуатации, м (h_min =(10...15)Н_с); Н_с - высота сливаемого слоя на пороге водослива (Н_с = 0,1...0,15 м), м.

Предельная скорость осаждения грунтовых частиц в пруде-отстойнике (при скорости осаждения более предельной – грунтовые частицы полностью складируются в пруде-отстойнике, при скорости осаждения меньше предельной – грунтовые частицы попадают в водослив или водозаборное устройство насосной станции).

ω_ст = λ_з ∙ υ_о ∙ h_min / L_п, м/с, (3.11)

где _з - коэффициент запаса, учитывающий несовершенство процесса осаждения частиц вследствие отсутствия полного покоя и наличия стесненных условий _з=1,5...3,6, большее значение принимается при наличии большого количества тонкодисперсных грунтовых частиц (прил. 1.2); υ₀ - скорость течения воды в отстойнике, м/с.

υ₀ = Q_с / S , (3.12)

где Q_с – количество воды, поступающей на карту намыва гидроотвала, м³/с; S - площадь живого сечения потока воды в отстойнике, м².

S = В_г ∙h_min. (3.13)

Используя данные таблицы 3.2, определяют геометрическую крупность грунтовых частиц предельного размера, а по данным гранулометрического состава разрабатываемых грунтов (приложения 1.1 и 1.2) – определяют суммарный выход фракций менее предельного размера (b, %).

Например.

ω_ст = 0,0000065 м/с или 0,0065 мм/с.

Из таблицы 3.2 геометрическая крупность составит 3,5 мкм или 0,0035 мм. По данным гранулометрического состава разрабатываемых грунтов фракций менее -0,1 мм составляет 10 %, а менее -0,005 мм (глинистые частицы) – 2 %. Используя прямую пропорцию b=1,4 %.

Таблица 3.2

Скорость осаждения грунтовых частиц в отстойнике

в естественных условиях

Геометрическая крупность грунтовых частиц (d), мкм	Скорость осаждения грунтовых частиц, мм/с
1	0,0007
2	0,001
3	0,003
4	0,01
5	0,015
10	0,07
20	0,23

Затем вычисляют концентрацию глинистых частиц в воде на конец эксплуатации пруда-отстойника

С_ф = 10 ∙ V_п ∙ ρ_т ∙ b / V₀ , г/л, (3.14)

где ρ_т - плотность самых мелких фракций, т/м³ (приложение 1.1); V₀ – объем воды в отстойнике, м³.

В первом приближении

V₀ = В_г ∙ h_min ∙ L_п . (3.15)

Если С_ф < С_н (С_н - предельное содержание глинистых частиц в технологической воде на конец эксплуатации пруда-отстойника, приведенное в приложении 1.2) качество осветления воды в пруде-отстойнике соответствует необходимым требованиям.

Если С_ф > С_н принимают соответствующее решение по снижению концентрации глинистых частиц в воде (например, применение реагента).

В данном случае производят перерасчет величины _ст, так как для ускорения процесса выпадения взвеси необходимо применять специальные методы, обеспечивающие интенсификацию осаждения тонкодисперсных грунтовых частиц, например, применение реагентов (коагулянты или флокулянты).

_ст = _ст / k_к , (3.16)

k_к – коэффициент, учитывающий применение искусственного взвесеподавления глинистых частиц с применением реагента (первоначально принимается равным единице).

Величина k_к может быть определена по следующей эмпирической формуле

k_к = 0,0678·q – 0,1905·d – 0,002·q² +0,001·d² +5,4509, (3.17)

где q – расход реагента, мг/л (от 20 до 200 мг/л); d – крупность осаждаемых фракций, мкм.

Первоначально принимают минимальное значение расхода реагента и постепенно его увеличивают для достижения условия С_ф < С_н .

Перерасчет величины b производят в соответствии с методикой, описанной выше.

Определение необходимой общей длины, занимаемой гидроотвалом и прудом-отстойником (м) при их раздельном размещении

L_об = L_н + L_п , (3.18)

где L_н – длина надводной части гидроотвала, м.

L_н = 1/ I_н, м. (3.19)

Определение площади земельного отвода, занятого прудом-отстойником и гидроотвалом (м²)

S_зо = L_об ∙ В_г . (3.20)