(здесь Ь- размер ячеек в свету; d - диаметр проволоки сетки; F,-

часть площади, занимаемая рамами и шарнирами); k2- коэффици­

ент загрязнения сетки, равный 1,2- J,8.

При расчете сеток следует принимать: Ь=0,5+5 мм; d=О,З..;-2 мм; Vc=0,2+0,4 м/с для плоских сеток; Vc= =0,4+ 1 м;с для вращающихся сеток.

§ 10. Примеры расчетов

Пример 2.1. Определить объем и размеры в nлане многокори­

дорного усреднителя при залловом сбросе высококонцентрированных

сточных вод в течение /3 =0,5 ч. Расход сточных вод постоянен: Q=

=80 м3/ч. Концентрации загрязнений Смакс=450 мг/л, Сср=85 мг/л.

Допустимая концентрация загрязнений из условий нормальной ра­

боты последующих сооружений Сдоn=140 мг{л.

Решение. Определяем коэффициент усреднения по формуле (2.2):

к= (45085)/(14085) = 6,64.

Объем усреднителя находим по фармуле (2.1):

v= 80·0,5·6,64/2 = 132,8 м3 •

Проектируем nрямоугольный усреднитель, состоящий из двух

В плане размеры сооружений прииимаем LXB=5,53X8 м. По ширине каждое отделение делим на четыре коридора шириной Ь=

усреднения концентрации загрязнения стачных вод, nостулающих с

практически постоянным расходом Q=215 м3fч. Изменение концент­

рацни загрязнения сточных вод характеризуется рис. 2.15. Содер­ жание взвешенных веществ в воде меньше 500 мг/л. Доnустимая концентрация загрязнений Сдоn =350 г/м3•

Решение. Из рис. 2.15 видно, что изменение концентрации загрязнений nроисходит циклически. Период цикла равен: tк=7 ч.

Проектируем усреднитель с перемешиванием, осуществляемым бар­

к= (550328,6)/(350- 3.28,6) = 10,3.

41

С,гjмJ tк ~lч

1~0

100

во

Рис. 2.15. Изменение концснтрацнв sаrраsненнн ао.11.ы по t~асам суток

Объем усреднителя находим по выражению (2.6):

v = 0,21·215·7·10,3 = 3255 мs.

Проектируем nрямоугольный в плане усреднитель, состоящий из двух отделений глубиной Н=3 м. Площадь каждого отделения

будет:

F = V!(nH) = 3255/(2·3) = 542,5 м2,

При ширине каждого отделения Ь=20 м длина их будет:

542,5

L = F/b =--;;-- = 27,12 м.

Установку барботеров предусматриваем в четыре ряда: при

расстояниях 2,5 м от стенок и 5 м между барботерами.

Пример. 2.3. Определить объем и размеры усреднителя для

усреднения сточных вод, nриток которых и концентрация загрязне­

ний по часам суток характеризуются данными, приведеиными о табл. 2.5. Допустимая концентрация заrряэиеннА с.~~оа""700 r/м3•

Концентрация взвешенных веществ в воде 295 мг/л.

Решение. Как видно нз табл. 2.5, изменение концентрации за­ грязнения происходит произвольно. Учитывая это и то, что содер­

жание взвешенных веществ в воде меньше 500 мr/л, nроектируем усреднитель с перемешиванием, осуществляемым барботированием

воды воздухом .

Из табл. 2.5 следует, что превышение концентрации заrрязиенн!i

сверх допустимой наблюдается с 7 до 16 ч. Поэтому период усред­ нения принимаем равным 9 ч.

Ориентировочно объем усреднителя лринимаем:

V=D+~+~+~+~+~+~+~+

+ 500 = 4730 мз.

Число тиnовых секциА размером 25XI1,8X5 м и объемом

42

Т А Б J1 И Ц д 2.5. ИСХОДНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРУЕМОrО УСРЕДНИТЕЛЯ

1400 м3 должно быть: n=4730/1400=3,38. Приннмаем четыре сек­

ции, общий объем которых будет:

43

здесь F- площадь живого сечения секции.

Максимаnьиый отрезок времени, через который следует опре­ делять концентрации загрязнений на выходе нз усреднителя, нахо­ дим по формуле (2.7):

~=5600/(5·750) = 1,49 ч.

Приннмаем l!t= 1 ч.

Расчет правильиости принятого объема усреднителя начинаем

с 11 ч, когда концентрация загрязнений в поступающей воде наи­ большая (см. табл. 2.5). Предполагаем, что в 12 ч в усредненной

воде концентрация загрязнений равна допустимой (700 г/м3 ). Из­

менение концентрации загрязнений в следующий час по формуле

(2.8) будет:

l!Свых13 = 5600600 (820-700)1~13r/мз.

К:онцеитрация загрязнений в выходящей воде

Свыч3 = Саых12 + l!Саых13 = 700 + 13 = 713 r/м3 •

Результаты расчетов в последующие часы приведены в табл. 2.5, из которой следует, что максимальная концентрация загрязне­ ний в усредненной воде равна 698 г/м3 (в 16 ч за третьи сутки),

т. е. меньше допустимой концентрации, равной 700 г/м3• Следова­

тельно, расчетный объем усреднителя V-=5600 м3 определен пра­

вильно.

Пример 2.4. Определить размеры решеток и количество улав­

ливаемых загрязнений для очистной станции со средней пронзводи·

тельностью Qo..l.'.cyт= 120 000 м3/сут.

Решение. Расчетные расходы следует определять по суммарно­ му графику притока сточных вод на очистную станцию с учетом nостуnления сточных вод от nромышленных nредnриятий. Если дан­

ные о расходе сточных вод от nромышленных nредnриятий отсутст­

вуют, расчетные расходы оnределяют в предположении, что на стан­

цию nостуnают только городские сточные воды.

Средний секундный расход

Чср = Qср.сут/(24· 3600) = 120 000/86 400 = 1,39 м3/с.

Общий коэффициент неравномерности водоотведения Коб.макс ...

= 1,47 [6], тогда

Чманс = Чср Коб.маJ<с = 1,39·1 ,47 = 2,04 м3/с.

Этот расход яв.1яется расчетным расходом для решеток. Принимая глубину воды в камере решетки h1-1,5 м, среднюю

скорость воды в проэорах между стержнями Vp = 1 м/с и ширину nрозоров Ь==0,016 м, количество nрозоров решетки оnределяем по формуле (2.9):

2,04·1,05

n= 0,016·1,5.1 =89.

Примимаем толщину стержней решетки s-0,008 м. Ширину

решеток находим по зависимости (2.10):

Вр = 0,008 (89-1) +0,016·89 = 2,13 м.

44

А-А

о

Рис. 2.18. Схема устаноаки ~nwетан (а примеру 2.41

Принимаем две решетки, ширина каждой из которых по форму­ ле (2.11) составляет:

8 1 = 2,13/2 = 1,065 м,

В соответствии с выполненными расчетами выбираем тиnовую решетку МГJОТ со следующими данными: размеры камеры перед решеткой ВХН=1000Х2000; число прозоров n=39; угол наклона решетки к горизонту а=60°. Переnад между дном камеры до и после решетки Z1-Z2•0,1 м.

Провернем скорость воды в nрозорах решетки. При nринятых .

РNbh1 n 2·0 016·1,5·39

Вычисляем длину камеры решетки: /р = 11+12 =1,2+0,8"" 2 м (величины /1 и /2 nриняты конструктивно). Отметка уровня воды lз=ZJ+h1-=0,I+ 1,5= 1,6.

Llля определения отметки уровня воды в канале после решетки

Z4 (рис. 2.16) составим уравнение Бернуллн для двух сечений:

перед решеткой и nосле решетки относительно nлоскости, nроходя-

Z1 + р1/у + u~j(2i) = Z2 + p.{Ly + ~/(2g) + h~~,,

где hмместные nотери напора, оnределие..ые по формуле (2.12).

45

С учетом припятых обозначений н условий получаем:

Определим количество загрязнений, улавливаемых решетками. Количество отбросов, снимаемых с решеток, имеющих ширину про· эоров Ь= 16 мм, равно 8 л/год на 1 чел. Принимая норму водоотве­ дения n=250 л/(чел.-сут), определим nриведеиное число жителей:

Nпр = Qcp.cyт/n = 120000·1000/250 = 480000 чел.

Объем улавливаемых загрязнений

При их nлоткости р=750 кr/м3 масса загрязненкА составляет:

М=10,52·0,75-7,89 т в 1 сут.

Для измельчения задерживаемых загрязнений принимаем две дробилки молоткового типа Д-Зб (в том числе одну резервную) со

следующими техническими характеристикамп: производительность

600 кr/ч; мощность электродвигателя 22 кВт.

Пример 2.5. Определить размеры решеток и количество улавли­

ваемых ими загрязнений для очистной станции со средней произво­

дительностью Qср.сут= 15 000 м3/сут.

Решение. Учитывая, что данные о постуnлении производствен­ ных сточных вод отсутствуют, расчетный расход определим в пред­

положении, что на станцию поступают только городские сточные

воды.

Средний секундный расход

Чср = Qср.сут/(24·3600) = 15 000/86 400 = 0,174 м.3/с.

Общий коэффициент неравномерности водаотведения nринима­ ем Коб.макс= 1,58 [6]. Тогда

Qмакс = Qcp Коб.макс = 0,174-1,58 =О, 275 м3 /с.

Примимаем глубину воды в камере решетки h=0,5 м, среднюю

скорость воды в проэорах решетки Vp -1 м/с и ширину прозоров

48

Рис. 2.17. Схема установки реwетJ<и (к оринеру 2.5)

между стержнями Ь=0,016 м, число nрозоров решетки находим по формуле (2.9):

n = 0,275·1 ,05 = 36 . 0,016·0,5.1

Толщину стержней решетки принимаем: s=0,006 м. Ширину решеток оnределяем по формуле (2.10):

Вр = 0,006 (36- 1) +0,016·36 =О, 79 м.

В соответствии с выполненными расчетами nринимаем вертикаль· ную решетку РМУ-2(9) с камерой, имеющей размеры ВХН= =1000XIOOO мм, число прозоров n=39.

Провернем скорость воды в nрозорах решетки:

Vp = ь~:зп = 0~~~~~~~~~:9= 0,93 м/с.

Находим длину камеры решетки (конструктивно): /р = z, +/2=

=1,0+0,8=1,8 м. Отметка уровня воды Zз=Z.+h,=0,\+0,5=0,6.

Определяем отметку уровня воды в канале после решетки (рис.

2.17). Составим уравнение Бериулли для двух сечений: /-/ перед

решеткой и 1/-1/ после решетки относительно плоскости, прохо­

дящей по дну камеры решетки nосле решетки:

Z1 + Р/У +v;/(2g) = Z2 + р2/у+ ~/(2g) + hм,

47

где h,.- местные потери напора, определяемые по формуле (2.12).

С учетом припятых обозначений и условий запишем:

Z4 =0,57.

Вычисляем количество загрязнений, улавливаемых решетками.

Количество загрязнений, снимаемых с решеток, имеющих ширину про­

зоров Ь=0,016 м, равно 8 л/год на 1 чел. Примимаем норму водо­ отведения n=200 л/(чел.-сут) и определяем приведеиное число жн­

дробилки типа Д-3б (в том числе одну резервную) со следующими характеристиками: производительность 300 кг/ч; мощиость электро­ двигателя 22 кВт.

Пример 2.6. Рассчитать горизонтальные nесколовки для очист­ ной станции производительностью Qср.сут=80 000 м8/сут.

Peutenue. Средний секундный расход на очистную станцию со­

ставит:

Чср = Qср.сут/(24·3600) = 80000/86 400 =О, 926 мs/с.

Общий коэффициент неравномерности Коб.кщ=1,47 [6]. Следо­

вательно, максимальный секундный расход будет:

Qманс = Qcp Коб.манс = 0,926·1,47 = 1,36 м3 /с.

Принимаем четыре отделения песколовки, которые объединя­

ются в группы по два отделения. Площадь живого сечения каждого

48

Глубину nроточной части nринимаем h1=0,6 м. Ширина отде­

лений

В= w/h1 = 1,133/0,6 = 1, 89 м.

Осадок нз nескаловки удаляется с nомощью гидромеханической

системы. В начале песколовки ниже уровня днища nредусматрива·

ется устройство бункера диаметром Do=2 м. Длина nескового лоткз и смывного трубоnровода будет: l=L-Do= 15,5-2=- 13,5 м.

При норме водаотведения n-=250 л/(чел.-сут) nриведеиное число жителей Nnp=80 000·1000/250=320 000 чел. Тогда объем осадка в

сутки составит: v=Nпp·0,02/1000=32 000·0,02/1000=6,4 м3/сут.

Предусматриваем выгрузку осадка 1 раз в сутки. При nоступле· нии в бункер 30% осадка и расположении остального осадка no все·

му днищу пескаловки высота слоя в каждом отделении будет:

Высота зоны накопления осадка (при е=-0,1) должна быть не

менее

hп = Kr h0 (е+ 1) = 1,5·0,04 (0,1 + 1) ~ 0,07 м,

где Kr- коэффициент заnаса.

По конструктивным соображениям прннимаем h.. =0,2 м, а гид·

ромеханическую системусостоящей из двух смывных трубопрово·

дов в каждом отделении (рис. 2.18). Максимальная высота слоя

осадка hмокс-=0,2 м.

Для расчета необходимой восходящей скорости в лотке прини·

V = 10·0,051•31 (0, 7·0, 1 +0,17)/0,0084°• 54 = 0,63 СМ/с.

Общий расход промывной воды, подаваемой по одному смывно·

му трубопроводу, вычисляем по формуле (2.24):

49

Рис. 2.18, Гориsонтu~она• песко.nовка с: гидросмывом (rpyпna иэ двух отде­

.пениi\)

Принимаем днаметр смывного трубоnровода dтр=200 Mlll. Ско­

рость движения воды в начале его будет:

4ql 4·0,085

Uтр=--2-=314·022=2,71 м/с.

Требуемый напор в начале смывного трубопровода определяем

по формуле (2.25):

Но= 5 16·0 12 + 514·2 1712/(2·9 181) = 3114 м.

При расстоянии между спрысками Z=015 м число их на каж·

дом смывном трубоnроводе составит:

n = 21/Z = 2-13 1 5/0,5 =54 шт.

Диаметр отверстия сnрысков определяем по формуле (2.26):

Выполним расчет водослива, обеспечивающего подДержание в

песколовке постоянной скорости v = 0,3 м/с при изменении расхода.

Предусматриваем по одному водосливу на ~ждую групnу песка­

ловок, состоящую из двух отделений (см. рис. 2.18). Коэффициент

Коб.мии=0,69 (6]. Минимальный расход на nескаловки будет: qмии=

=qсрКоб.мин=0,926·0,69=0,639 м3/с, а минимальное наполнение

Отношение максимального расхода к минимальному на группу

из двух песколовак

kq = Чмакс/Qмин = 1,36/0,639 = 2 ,13.

50

Перепад между дном пескаловки и порогом водослива находим

по формуле (2.18):

р = 0,57- 2,132' 3 -0,27 =0,18 м.

2,132' 3 - 1

Ширину водослива оnределяем по формуле (2.19) для двух от­

делений:

а на две nескаловки

q2 = 2qi = 2·0,34 = 0,68 м3 /с.

При форсированном режиме работы или nри перегрузке очист­ ной станции расходы будут [6]:

q; =q1 ·1,4 =0,34·1,4=0,48 мз/с, q;=q2 ·1,4=0,68·1,4=0,95 мз/с.

Размеры отводящих каналов nримимаем соответственно от одной и

При движении воды от пескаловки до регу.1ирующего лотка по­ терями наnора пренебрегаем.

Чтобы обеспечить одинаковый уровень бортов nескаловки и ка­ налов, глубина их должна равняться (nри условии превышеиия бор­

тов над уровнем воды в nеrиод форсированного режима работы): пескаловки Нп=Н2-Р= м;

канала от одной nескаловки Н1= 1,21 и;

канала от двух пескаловок H1 =h;+0,5=0,98+0,5= 1,48 м.

Пример 2.7. Рассчитать горизонтальные песtюловки для очистной

станции производительностью Qср.сут"" 140 000 м3fсут.

Решение. Средний секундный расход на очистную станцию со­

ставит:

Qcp = Qср.сут/(24 · 3600) = 140 000/86 400 = 1,62 мt/с.

Общий коэффициент неравномерности Коб.макс== 1,58 [6]. Следо­

вательно, максимальный секундный расход

51

Qмаис = Qcp Коб.маис = 1,62·1,58 = 2,56 мз;с,

Примимаем три рабочих отделения пескаловки н одно резервное. Площадь живого сечения каждого отделения определяем по форму·

Расчет выполнен в предположении, что в бункер осадок непос­

редственно не поступает.

При выгрузке осадка скребковым механизмом прнннмаем h2 = =0,2 м (см. рис. 2.5). Ширину отводящих каналов принимаем: от

одной nесколовкн Ь1= 1000 мм, от всех пескаловок Ь2= 1600 мм. Для поддержания в лесколовке постоянной скорости на выходном кана· ле запроектируем водослив с широким порогом без донного выступа.

52

Потерями напора от пескаловки до водослива пренебрегаем. Пример 2.8. Рассчитать горизонтальные пескаловки с круговым

движением воды для очистной станции производительностью Qср.сут =

=25 000 мз;сут.

Решение. Средний секундный расход на очистную станцию со­

ставит:

Qcp = Qср.сут/(24·3600) = 25000/86 400 = 0,289 мз/с.

Общий коэффициент неравномерности Koo .wa•c= 1,55 (6] . Сле­

довательно, максимальны!\ секундный расход

Qмакс = Qcp Коб.макс = 0,289·1 ,55= 0,448 М3 /с.

обработки воды /=40 с. При этом длина пескаловки должна быть L=v/=0,3·40=12 м, а диаметр (по оси nроточной части) D0=Lfл=

= 12/3,14=3,82 м.

Пример 2.9. Определить производительность аэрируемой nеско­ ловки длиной L=2l м, поперечное сечение которой показаио на рис.

2.20. Размеры песколовки: Н=3,5 м; h1=2,09 м; h2 -=0,6 м; h3 =0,3 м;

8=5,8 м; Ь, =2,5 м; Ь2=О,8 м; Ь3-3,4 м; ь.... i м; Ь0=0,6 м.

Решение. Для определения продолжительности обработки воды

в песколооке для улавливания частиц диаметром более 0,2 мм по

формуле (2.20) находим I<оэффициент k при а:аВ/Н=5,8/3,5= 1,66 н

53

ио= 18,7 мм/с:

- 26,4·1,66.0,0187

k= lg(1·20·1,66·0,0187) = 1•95 ·

Расчетная глубина nескеловки h1 =H/2=3,5/2= 1,75 м. С учетом nолученных результатов определяем :

t = kh1 /u0 = 1,95·1, 75/0,0187 = 182 с.

Скорость движения воды в nесколооке

V=L/1=21/182=0,115 М/С,

Площадь живого сечения nескаловки (см. рис. 2.20)

w=BH-~n-~~-~~n-~n=

= 5,8·3,5- 0,82/2- 0,8·0,3- 3,4 ·0,3/2- 0,62/2 = 19,05 м2 •

Производительность nескаловки

Q1 = wv = 19,05·0,115 = 2,19 м2 /с = 7884 м3 /ч.

Производительность пескаловки в сутки nри Ко~~.макс = \,46 [6].

Q = 86400Q1/Коб.манс = 86400· 2,19/1,46 = 129 600 м3 /сут.

Проверим скорость входа воды в nесколовку:

rде w1 - nлощадь жююrо сечения входного отверстия в nесколовке.

Подобные задачи решают nри технологическом анализе работы

очистных сооружений.

Пример 2.10. Рассчитать аэрируемые nескаловки для очистной

станции nроизводительностью Qср.сут= 20 000 м3/сут.

Решен.ие. Средний секундный расход на очистную станцию будет

равен:

qcp = Qср.сут/24·3600 = 20000/86 400=0,231 м•{с.

ОбщнА коэффициент неравномернос.тн Коб.мо.кс= 1,57. Следова­

-rельно, максимадьный секундный расход

Qмat~c = qсрКоб.маt~с = 0,231·1,57 = 0,363 М3/с.

Принимаем два отделения nескаловки и скорость движения во­ ды В IIIIX v=0,1 М/С.

Площадь живого сечения отделения оnределяем по формуле

(2.14):

w = 0,363/(0,1-2) = 1,82 м2 •

Если nринять размеры nесколовкн, указанные на рис. 2.21, то

живое сечение одного отделения пескаловки будет:

w= 1,7·1,2-0,4·1/2= 1,84 м2,

Лри ~том скорость

0,363

v = q/(шn) = -- = 0,099 м/с.

1,84·2

54

Принимаем минимальный диаметр частиц песка, _rлавливаемых nесколовкоА. dp-0,2 мм, для которых ио=18,7 мм/с. Для припятых

размеров rrеско.повки (см, табл. 2.1)

а.= В/Н= 1,7/1,2 = 1,42 и k = 2,13; hi = Н/2 = 1,2/2 = 0,6 м,

Длину nескаловки находим по формуле (2.15):

L = 2,13 (0,6/0,0187) 0,099 = 6,77 м.

Осадок из nесколонки удаляется гидроэлеваторами, располагае­

мыми s бункерах, которые устроены в начале nесколовак н иы.еют ок·

руглую форму в плане диаметром (на уровне днища песколовки) DG=

= 1,5 м. Осадок смывается в бункер с помощью гидромеханической

системы. Длина пескового лотка и смывного трубопровода I=L-

-D6=6,77-1,5=5,27 м.

При норме водаотведения n= 300 л/ (чел.-сут) приведеиное чис­

ло жителей

Nпр = Qcp.cyт!n = 20 000/0,3 = 66 667 чел,

Объем осадка в сутки (при количестве задержанного осадка на одного человека 0,02 лjсут)

V = N0 p·0,02/!000 = 66 667 ·0,02/1000 = 1,33 м3 /сут.

Предусмотрим выгрузку осадка 1 раз в смену (3 раза в сутки). При поступлении в бункер 20 % всего осадка в песконом лотке от­

деления до.пжно быть:

По конструктивным соображениям (для обеспечения нормально­

го размещения смывного трубопровода в песковом лотке) nринима-

Рис. 2.21. Поnеречное сечение аэрнруе­ моll nесколоаки с rм.а.росмwаом

1 - аэратор; 2 - смывной трубопровод

55

ем размеры пескового лотка, показанные на рис. 2.21, а максималь­

Принимаем диаметр смывного трубопровода d,p= 100 мм. Тогда фактическая скорость движения воды в начале этого трубопровода

Напор в начале смывного трубопровода определяем по фор-

муле (2.25):

Н0 = 5,6·0,2 +5,4·2,11 2 /(2·9,81) = 2,35 м.

При расстоянии между спрысками Z=0,5 м число их на смыв­

ном трубопроводе составит:

n = 21/Z = 2·5,27 /0,5 = 21 шт.

улавливание песка.

Подсасываемый из пескаловки гидромеханической системой рас­

ход определяем по формуле [1]:

Расход, поступающий в бункер, будет: QG==q,+Qa=O,Olбб+

+0,082=0,099 м3jс.

Площадь бункера (тангенциальной песколовки)

Uб=nD2/4=3,14·1,52/4= 1,77 м2.

56

Нагрузка на 1 м2 площади бункера составит:

q0 = Qб·ЗбОО/Qб = 0,099·3600/1,77 = 201 м3 /(м2 ·ч).

Эта нагрузка ве.1ика по сравнению с нагрузками на обычные тангенциальные песколовки. Подобный результат всегда будет по­ лучаться при узких песколовках. Для ИСКJiючения выноса песка сле­ дует рекомендовать периодическое включение гидромеханической си­

стемы в работу.

Пример 2.11. Рассчнтать тангенциальные пескаловки для очист­

ной станции производительностью Qср.сут = 8000 м3/сут.

Решение. Средний секундный расход на очистную станцию со­

ставит :

Qcp = Qср.сут/(24·3600) = 8000/86 400 = 0,093 мз/с.

Общий коэффициент неравномерiюстн Коо."акс = 1,6 [6). Следо­

вательно, максимальный часовой расход будет: q.=0,093· 3600·1,6=

=535,7 м 3jч.

А-11

Рис. 2.22. танrенцнаJJьна• nеско•

./108118

1 - nодводищи А лоток; 2 - водо­

слив; 3 - эрлифт; 4 - отвод11щаи труба

Прнннмаем два отделения песколовки, а нагрузку на 1 м2 площа­ ди Qo= 110 м3/м2 в 1 ч [9]. Площадь каждого отделения тангенци­

альной пескаловки вычисляем по формуле (2.21):

F = 535,7 /2 · 110 = 2,44 м2.

Диаметр каждого отделения должен быть (рис. 2.22) :

D = V 4F/n= V4·2,44/3,14= 1,76 м.

Глубину песколонки прииимаем равной половине диаметра [6],

т. е. llt=0,88 м.

Для накопления осадка служит конусное основание песколовки.

Высота его h2 = V 1,762-0,882 = 1,52 м. Объем конусной части

57

При норме водаотведения n-=240 лf(чел.-сут) приведеиное чис­

ло жителей

Nпp=Qcp.cyт·l000/n=8000·1000/240=33 333 чел.

Объем улавливаемого осадка за сутки будет:

V = N0 p·0,02/1000 = 33333·0,02/1000 = 0,67 м'.

Заполнение конусной части песколовкн осадком будет nроисхо­

дить за период

t = VкoиiV = 1,24/0,67 = 1,85 сут.

Осадок целесообразно выгружать эрлифтом 1 раз в сутки. Пример 2.12. Рассчитать горизонтальные отстойники для очист­

ной станции производительностью Qcp.cyr=40 000 м3jсут. Содержа­

ние взвешенных веществ в воде С0=200 мr/л. Требуемый эффект ос­

ветления воды Э=45 %.

Решение. Средний секундный расход на очистную станцию со·

ставит:

Чср = Qср.сут/(24·3600) = 40 000/86 400 = 0,463 м3/с.

Общий коэффициент неравномерности Коо.макс= 1,51 (6), тогда

шести отделениях отстойника ширина каждого из них определяется

по формуле (2.27):

Определим условную гидравлическую крупность при Н1 =2,5 м и 1=20 ос, соответствующей требуемому эффекту осветления воды.

Требуемая продолжительность осветления воды в цилиндре высотой h1 =500 мм по табл. 2.2 будет: /1-775 с. В соответствии с рис. 2.8 n=О,З. По формуле (2.30):

58

Общий объем проточной части сооружений в этом случае со-

ставит:

Уотст = 6·6·3·26 19 = 2905 м3 > 2767 15 м3 •

Следовательно, первый вариант с глубиной Н1 =2,5 целесообраз­

нее и принимается за основной (для последующего применення).

Масса улавливаемого осадка в сутки составит [1 0).

При влажности Woc=95% и плотиости р= 1 тjм3 объем осадка

Осадок сгребается в бункер скребковым механизмом цепного

типа и удаляется из бункера по трубоnроводу nод гидростатическим

наnором, равным 1,5 м.

Общая высота отстойника на выходе

H=li1 -/-H2 -/-H3 =21 5-/-013+0~5=3,3 м.

Пример 2.13. Оnределить размеры горизонтального отстойни1<а

ддя очистки nроизводственных сточных вод Q=4900 м3/сут; I<Оэф­ фициент часовой неравномерности К= 1,4; начальная концентрация взвешенных веществ С1 = 1500 мrj.1; конечная концентрация сточных вод должна быть С2=300 мr/л. Скорость осаждения взвешенных ве­ ществ в состоянии покоя характеризуется рис. 2.23. Влажность вы­

павшего осадка 75 %, плотность его р= 1,8 тjм3 •

Решение. Расчет отстойника выполняется по методу А. И. Жу­ кова [11). Расчетная схема приведела 11а рис. 2.24.

Расчетный расход на отстойник

Qма11с = QК/(24·3600) = 4900·1 ,4/86 400 = 0 1079 мэ/с.

59

5 10 15 20 25 lotp1 ИII/C

Принимаем отстойник из двух отделений. Тогда расход на каж­

дое отделение составит:

q = Чмаис/n = 0,079/2 =:= 0,0395 м3 /с.

Требуемый эффект осветления воды

Э = (С1 - С1) 100/С1 = (1500300) 100/1500 = 80%.

Для nолучения такого эффекта условная гидравлическая круn­

ность взвешенных частиц должна быть ио~О,ЗЗ мм/с.

Принимаем глубину nроточной части отстойника Н,=2 м, а сред­ нюю скорость течения v=5 мм/с. При распределении воды в начале

сооружения и сборе ее в конце сооружения с помощью водослива

ho=0,25 М, а-=30°,

60

lUирина отделений отстойника

В= q/(H1 v) = 0,0395/(2·0,005) = 3,95 м~ 4 м.

При двух отделениях первичных отстойников объем их следует

увеличить в 1,2-1,3 раза (6]. Учитывая, что отстойники оборудуют­

ся достаточно надежными механизмамицепными скребками, вы­ ход которых из строя практически исключается, расчетный объем отстойников не увеличивается.

~асса уловленного отстойником за сутки осадка

Для накопления осадка в начале сооружения проектируется бун­

кер в виде перевернутой усеченной пнрамиды, верхнее основание ко­

торого имеет размер 4Х2,5 м, а нижнее 1ХО,5 м. Высота пирамиды

61

равна 2,5 м. Объем бункера одного отделения

v6 = + h (si +V sl S2 + s2) = +2,5 (4·2,5 +V4·2,5·1·0,5 +

+1·0,5) = 10,6 мз.

Восновании отстойинка также предусматривается емкость для

накопления осадка. Высота ее в конце сооружения равна 0,2 м. При уклоне днища i=0,003 высота ее в начале сооружения h=0,2+

+L·0,003=0,2+40,9·0,003=0,32 м.

Объем осадочной части в основании одного отделения

Уоси= 4· 40,9 (0,32 +О, 2)/2 = 22,8 мз,

Общий объем осадочных частей двух отделений

V~c = (V6 + Vосн) n = (10,6 +27 ,8) 2 = 76,8 мз.

Осадочные части отстойника будут заполняться осадком за

76,8/15,69=4,89 сут. Учитывая большую неравномерность распреде­ ления осадка по площади отстойника, выгружать его рекомендуется 1 раз в сутки. В бункера, расположенные в начале сооружения, оса·

док сгребается цепными скребками, а удаляется иэ бункера с nомо·

щью насосов.

Пример 2.14. Рассчитать радиальные отстойники для очистной

станции производитедьностью Qср.сут=80 000 м3/сут. Содержание

взвешенных веществ в воде С0=250 мг/л. Требуемый эффект освет·

ления воды Э=50 %.

Решение. Средний секундный расход на очистную станцию

Qcp = Qср.сут/(24·3600) = 80 000/86 400 = 0,926 мз/с.

Общий коэффициент неравномерности Коб.макс=1,47 (6). Мак­

симальный секундный расход

Qмакс = Qcp Коб.макс = 0,926·1 ,47 = 1,36 м3/с.

Принимаем четыре отделения отстойника с глубиной проточ­

ной {рабочей) части Н1 =3,1 м.

Для достижения заданного эффекта осветления продолжитель­ ность отстаивания в цилиндре с ht =500 мм должна быть: t 1 =770 с

(см. табл. 2.2). По формуле (2.30) при n=0,25 (по рис. 2.8)

1000·3, 1

и=770(3,1/0,5)о,2s=2,55 мм/с.

При t= 10 ос по формуде (2.31)

u0 = 0,0101·2,55/0,0131 = 1,97 мм/с.

Определим вертикальную турбулентную составляющую в nред­

положении, что v=3 мм/с. По формуле (2.17) w=0,05·3=0,15 мм;с.

62

Скорость оказалась практически равной принятой. Пересчет от­ стоАника производить не требуется.

Теоретическое времи осветления воды равно;

t = nV /q = mtD2H1 /(4q) = 4·3,14·232·3,1/(4•1,36)=3786 с=1,05 ч.

Масса уловленного осадка [10]

Высоту зоны накопления осадка у внешнеА стенки отстоАннка nрииимаем равной: Н2-=0,3 м, а возвышение борта отстойника над кромкой сборного кольцевого водослива Н3=0,5 м. Таким образом, общая высота отстоАника Н-Н1 +Н1+Н3-3,1+0,3+0,5=3,9 м.

Этот пример еще раз подтверждает, что в радиальных отстой·

инках скорость движения воды на половине радиуса, как правило,

не пЕ_евышает 5 ммjс.

Далее определим размеры nодводящих и отводящих трубопро· водов и лотков. Максимальный секундный расход сточных вод на ОДИН ОТСТОЙНИК

q~акс = Чмакс/n = 1,36/4 = 0,34 м3/с·

При скорости около 1 м/с по таблицам [31 подбираем диаметр

подводящего и отводящего трубопроводов d='lOO мм. Фактическая

скорость движения воды в них

v = 4q' /(щfl) = 4·0,34/(3,14·0, 72) = 0,88 м/с.

Ширину прямоугольного сборного кольцевого лотка принимаем равной Ьл=0,5 м, а уклон его i=0,001. В конце каждого nолукольца

лотка расход воды

Чл = Ч~акс/2 = 0,34/2 = 0,17 мз/с.

При свободном сливе воды в конце каждого полукольца лотка будет устанавливаться критическая ГJiубнна воды [9):

hnaч = hкрVЗ= 0,23 VЗ= 0,4 М,

63

Полученный результат следует скорректировать с учетом потерь напора н уклона дна лотка. Для определения потерь напора нужно

вычислить следующие параметры:

qcp=qл/2=0,17/2=0,085 м3 /с;

hcp=(0,23+0,4)/2=0,315 м;

Превышение дна лотка с противоположной стороны от слива

над дном лотка у стша (выпуска)

6h2 = il = 0,001·35,3 = 0,035 м.

Уточненная глубина воды в начале лотка (с противоположной стороны от места выпуска)

h:ач = hнач + М!l- м2 = 0,4 + 0,02-0,035 = 0,385 м.

С некоторым запасом для исключения перепо.1нения лотка глу­

бину его с противопо.~ожной стороны от места выпуска принимаем:

h:=h~aч+0,1 =0,38+0,1 =0,48 м~О,5м,

Так как верхняя водосборная кромка лотка должна быть гори­

зонтальна, глубина лотка у места выпуска воды

h: = h: + д!tz = 0,5 + 0,035 = 0,535 м.

Проверим пропускную способность лотка nри перегрузке О'IИСТ·

ной станции. Расход на отстойник [6]

q = q:1aкc·l ,4 = 0,34·1 ,4 = 0,48 мз;с,

а расход в конце полукольца лотка

qn = q/2 = 0,48/2 = 0,24 мз/с.

Критическая глубина в конце лотка будет:

_з1-- з

h,<P = у q;J(gь2) = j/0,242/(9,8·0,52) = 0,29 м,

а глубина с nротивоположной стороны от выпуска

hнач = hмрVЗ= 0,29 VЗ= 0,5 м.

Сравнение nолученных величин hкр и huaч с данными предшест­ вующих расчетов nоказывает, что сборные лотки отстойников про­

пустят расход и при перегрузках очистной станции. Однако условия работы лотков при этом будут nредельными.

Определим диаметр трубоnровода для выnуска осадка. Если вы-

64

nуск осадка будет nроизводиться 1 раз в смену, то объем выnускае­

мого осадка из одного отстойника

v:.C = V0 c/(3n) = 240 (3·4) = 20 м'.

Для обесnечения выnуска осадка за 1 ч ero расход должен быть:

Q c = V~c/3600 = 20/3600 = 0,0056 ма/с.

0

Скорость движения осадка в трубопроводе должна быть не ме· нее 1,1 м/с (6) . Для припятых условий диаметр трубопровода по·

.пучается менее 200 мм. Для исключения засорения трубопровода ди· аметр его примимаем doc=200 мм. При скорости tloc-1,1 мfс расход

по трубопроводу

q0 c = nd~ и00/4 = 3, 14·0,22 •1,1/4 = 0,035 мз/с.

При этом выгрузка осадка будет производиться за время

nерепад между уровнем воды в отстойнике и центром трубы в ило· вом колодце с учетом потерь напора в трубопроводе.

Пример 2.15. Запроектировать типовые радиальные отстойники

= 180 мгjл. Допустимое содержание взвешенных веществ в осветлен· ной воде Ct== 100 мrjл.

Решение. Последовательность решения задачи следующая: вна­

чале опреде.пяется требуемый объем сооружений, по которому затем будут подобраны типовые отстойники.

Требуемый эффект осветления воды

Э = (С0 - Ct) IOO/C0 = (180 -100)100/180- 44,4 %.

Уравнение (2.32) можно записать в следующем виде:

nD2

q = nk - - (иu- w), 4

или

q = nkF (u 0 -w).

Помножив левую и правую части уравнения на Н1 с учетом то­

го, что FH1=Voт, nолучим:

н1 q

Vот = nk(u0 -w) •

где Vотобъем зоны отстаивания одного отстойника.

65

ветленив ее в цилиндре 111-500 мм должна быть 11-960 с (см. табл. 2.2). Примимаем Н•-=3,1 м. Тогда условная гидравлическая круп­ ность по формуле (2.30):

где n=0,31 (см. рис. 2.8).

При t= 10 ос по формуле (2.31)

llcJ = 0,0101·1,83/0,0131 = 1,41 w/c.

ВертикаJIЪную турбулентную составляющую при v-3 мм/с оп­

ределяем по формуле

w = 0,05v = 0,05.3 = 0,15 мм/с.

Объем каждого отстойника при п-8 будет:

Привимаем отстойники по типовому nроекту 902-2-88/75 со

с.ве.а.ующнмв размерами: диаметр D-24 м; глубина отстойника с осадочной частью у внешней стенки н.-3,4 м; глубина проточной (рабочей) части Н1-З,1 м; объем зоны отстаивании 1400 м3; объем зоны д.IIR накопления осадка 210 ма.

Теоретическu продолжительность осветлении воды при макси­

мальном расхо.а.е составит:

f=nV0т/q=8·1400/2,042=5485 с= 1,52 ч.

Пример 2.11. Рассчитать ра.а.иа.аьине отстойники со встроенным nреазратором для очистки сточных вод, расход которых Q.p-

66

Решение. Определяем средний секундный расход сточных вод, nостуnающих на очистную станцию,

q0 p = Qcp/(24·3600) = 100 000/86 400 = 1,157 м'/с.

Общий коэффициент неравномерности Кое...ш-1,47 (6). Мак-

симальвый секундныА расход

qмакс=qсрКоб.ма~~е ... t,157·1,47= 1,7 м1/с.

Максимальный часовой расход

qмакс.ч- qманс·З600 ... 1,7·3600-6120 м'!ч.

аэрации la=-2,6 мs;(м2·ч).

Коэффициент повышении .sффективности осветления воды за

счет преаэрацни при t-30 мин определяем по форму.пе

к~~.~= Эrзlftэ., = 3,6- о,озэ120 = 3,6 -о.оз.37 ... 2,43,

rде 3 30 и Э~ -~ективиость осветлениw воды в цилиндре беs пре·

аэрации и с преа9рацией.

Эффективность осветления воды при преаэрации и t-=30 мин бу·

дет:

Э:f = К80э80= 2,43·28""" 68,04".

Коэффициент повышения эффективности освет.пекия воды эа счет

будет:

эr~ = К120 Э120 = 1,96-37 = 72,52%.

В основу последующих расчетов принимаем уравнение кинетики осаждения вэsеwеиных веществ в воде (9) :

Эt = (t/120)11/t,

Коэффициент а при преаэрации

Вычисляем эффективность осветления воды при разных значе­

ниях t:

По этим данным строим кривую кинетики освет.пения воды пос· ne преаэрации (см. рис. 2.25, кривая 2). Д.пя обеспечения необходи­

мого эффекта осветления воды Эrр=60% продо.пжительность ее ос-

67

ветпения должна составлять: t=960 с. Приннмаем отстойинк с ра· бочей глубиной 3,1 м. При преаэрацни коэффициент n=0,15. Гидрав­

u0 = 0,00101 ·2,46/0,00131 = 1,9 мм/с.

В радиальных отстойниках с преаэраторамн k=0,65. Приннмаем

Общий объем преаэраторов

Vпр=Чмакс.чfа=6120·0,25= 1530 м3 ,

Общий объем отстойников со встроенными преаэраторами будет:

Общий объем отстойников и преаэраторов

Уот= 4580 + 1530 = 6110 м3 •

ПолучившиАся объем меньше объема припятых отстойников -

6570 м3•

Эффект очистки воды по БПК5

Эьпк, =- о,оо8э;Р + 1,8Этр- 45,7 = 0,008·602 +

+ 1,8·6045,7 = 33,5%.

68

Пример 2.17. Рассчитать радиальные отстоАники для очистноli

станции производительностью Qcp-60 000 м3jсут. Содержание взве·

шенных веществ в воде С0-ЗОО мг/л. При технологическом модели­

ровании процесса осветления сточных вод [9) было получено, что

эффект их осветления nосле отстаивания в течение 30 мин составил: 3=68% в цилиндре высотой h'=0,5 м и Э=65% в цилиндре высо· той h"=l м. Содержание оседающих веществ в воде .9120 -76%. Требуемый эффект осветления воды 3=50 %.

Решение. n основу расчетов берется уравнение кинетики осаж­

дения взвешенных веществ в воде [9)

Эt = (t/120) 0 11 Э110•

Определяем коэффициент а:

при h'=50 см

nри h' = 100 см

30Jgl20 3olgl20

В соответствии с nолученными значениями коэффициента а вы­

числены значения эффекта осветления воды nри различной продол­

жительности ее отстаивания, которые сведены в табл. 2.6, и постро·

ен график (рис. 2.26, кривые 1 и 2).

По полученному rра*ику оnределяем показатель степени n в

формуле [9) t' jt"= (h' fh ') "· В зависимости от эффекта осветления воды находим по графику величины t', h' и t", h". Данные вычисле·

ний сводим в табл. 2.7.

т л Б л и ц л 2.6. ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТА.

ОСВЕТЛЕНИЯ ВОДЫ ОТ

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ

ОТСТАИВАНИЯ

69

состоянии покоя продолжительность осветления воды при соответст­

вующих эффектах ее осветления

t1 = t' (ff1 /h')n.

Эначеннн t1, вычисленные no УГОЙ формуле, приведеиы в табл.

2.8.

По данным табл. 2.8 на рис. 2.26 построена кривая 3.

В основу определения эффективности осветления воды в дейст­ вующем отстойнике приията эксnериментальная зависимость коэф­

фициента полезного действия (I(ПД) от продолжительности осветле­

ния воды (кривая б) [9]. При разных значениях t путем умножения

эффекта осветления воды в состоянии покоя (кривая 3) на соответ­

ствующее значение I(ПД (кривая 5) были получены эффекты освет·

пения воды в реальном отстойнике при глубине ff,=3,1 м и постро­