2 Расчет очистных сооружений

2.1 Расчет сооружений для механической очистки сточных вод

2.1.1 Приемная камера

Резкие колебания расхода и количества загрязнений сточных вод затрудняют их очистку. Для усреднения расхода и количества загрязнений, гашения скорости потока жидкости, а также сопряжения режимов трубопроводов с открытыми лотками применяют приемную камеру.

Приемные камеры имеют типовые размеры. Выбор размеров камеры производится в зависимости от пропускной способности, диаметра и количества напорных подводящих трубопроводов. Типоразмер принимается в соответствии с таблицей 4.67 [5].

Сточные воды с расчетным расходом Q=1223,75 м³/ч поступают на очистную станцию по двум ниткам напорных трубопроводов, диаметром 250 мм.

Принимаем типовую приемную камеру из сборного железобетона с основными размерами, представленными в таблице 1.

Таблица 1 — Типовые размеры приемной камеры

Расход сточных вод, м3/ч	Размеры, мм
	А	В	Н	Н1	h	h1	b	l	l1
1000-1250	2000	2300	2000	1600	750	750	600	1000	1200

Приемная камера представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Приемная камера

2.1.2 Лотки

Подводящий канал, который также является распределительным каналом рассчитывается на расход:

Q_сек = Q_{сек быт} + Q_{сек произ}, (2.1.2.1)

Q_сек = 0,432+0,081 = 0,513 м³/с

При форсированном режиме работы или при перегрузке очистной стан­ции расход будет, согласно [1]:

q^/ = q∙1,4=0,513∙1,4 = 0,718 м³/с;

Принимаем h/B = 1; V = 1м/с:

F = Q_сек/ V, (2.1.2.2)

F = 0,513/1 = 0,513 м²

Примем живое сечение лотка квадратным, тогда:

В = , (2.1.2.3)

В ==0,716 м

Согласно [4] принимаем B=800мм.

Уточняем наполнения и скорости:

- на максимальный расход, без учета перегрузки:

h/B = 0,957 => h = 0,957∙800 = 766мм;

i=0,008;

V=0,84м/с.

- на расход с учетом коэффициента перегрузки:

h^//B=1,264 => h^/=1,264∙800 = 1011мм;

i=0,008;

V^/=0,89м/с.

Конечная высота лотка составляет: Н = 1011мм + 300мм = 1311мм.

2.1.3 Решетки

Решетки служат для задержания крупноразмерных отбросов.

Из приемной камеры сточная вода по лотку поступает в здание решеток, где располагаются 2 решетки, в том числе резервная.

В составе очистных сооружений предусмотрены решетки с прозорами 16 мм с закругленными стержнями.

Число прозоров в решетке n определяется по формуле:

, (2.1.3.1)

где b - ширина прозоров между стержнями, м;

Н_р - глубина воды в канале перед решеткой при пропуске расчетного расхода, м;

V_р - скорость движения сточной жидкости в прозорах решетки, м/с;

k - коэффициент, учитывающий стеснение сечения потока граблями, при механической очистке 1 ,05;

Количество отбросов, снимаемых с решетки, определим по формуле:

, (2.1.3.2)

где α – количество отбросов, снимаемых с решеток, л/год на одного человека, для решеток,

с шириной прозоров 16мм принимаем α =8 л/год на человека;

N_{пр взв} – приведенное количество жителей по взвешенным веществам, чел,

N_{пр взв} = 141308чел.

Поскольку количество отбросов, снимаемых с решетки 3,097 м³/сут>0,1 м³/сут, следовательно, очистка решеток – механизированная [1].

При плотности отбросов =750 кг/м³, масса загрязнений составляет:

.

Выбираем молотковую дробилку марки Д-3. Основные параметры представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Параметры молотковой дробилки марки Д-3

Марка дробилки	Производ., т/ч	Мощность электродвиг., кВт	Частота вращения, мин-1	Масса, т
Д-3	0,3-0,6	20	1460	0,79

Расход воды, подаваемой к дробилкам:

40м³ — 1т

х — 2,32т

=>

Рабочая вода берется после первичных отстойников.

Необходимо установить одну резервную дробилку.

Ширина канала в месте установки решетки:

(2.1.3.3)

где S – толщина стержней, м;

Прямоугольные стержни с закругленными краями 8х60мм.

В_р= 0,008·(53-1) + 0,016 ∙ 53= 1,264 м.

Общая строительная длина решетки:

L=l₁+l_р+l₂, (2.1.3.4)

где l₁ - длина уширения перед решеткой, м, принимается:

l₁=1,37(В_р-В_k), (2.1.3.5)

где В_р - ширина камеры решетки, м,

В_р=1,264м;

В_к - ширина подводящего канала, м,

В_р=0,8м;

l_Р - рабочая длина решетки, принимаемая конструктивно равной 1,5 м;

l₂ - длина сужения после решетки, м;

l₂=0,5l₁, (2.1.3.6)

l₁=1,37(1,264-0,8)=0,636м;

l₂=0,5∙0,636=0,318м;

Общая строительная высота камеры в месте решеток:

Н=h₁+h_Р+h₂, (2.1.3.7)

где h₁- глубина воды в канале перед решеткой при пропуске расчетного расхода с k = 1,4, м,

h₁=1,011м;

h₂ - превышение бортов камеры над уровнем воды, не менее 0,3 м,

принимаем h₂=0,3;

h_р- потери напора в решетке,м, определяющиеся по формуле:

, (2.1.3.8)

где k – коэффициент увеличения потерь напора за счет засорения,

k = 3;

ξ – коэффициент сопротивления, зависящий от формы стержней:

, (2.1.3.9)

где β - коэффициент, зависящий от формы стержней,

для прямоугольных с закругленными краями β равен 1,83;

α – угол наклона решетки к потоку (α=60÷70^о),

принимаем α=60;

H=1,011+0,3+0,064=1,375 м

Принимаем одну решетку марки МГ7Т [7]. Ее основные характеристики представлены в таблице 3.

На рисунке 2 представлена схема установки решетки.

Рисунок 2 – Схема установки решетки

1 — подводящий лоток; 2 — решетка; 3 — настил; 4 — отводящий лоток

Таблица 3 — Основные характеристики решетки марки МГ7Т

МГ7Т

Ширина канала Б, мм Глубина канала Н, мм Ширина канала в месте установки граблей А, мм Прозоры решетки граблей t, мм Число прозоров в решетке при ширине их 16мм Толщина полос решетки b, мм Скорость движения тяговых цепей v, м/с Число граблин Ход натяжки тяговых цепей, мм Мощность электродвигателя (ПОЛ-41-6), кВт Частота вращения электродвигателя, мин-1 Передаточное число редуктора (РМ250-Щ) Передаточное число привода Шаг тяговой цепи (ВР-1-125-20), мм Площадь живого рабочего сечения решеток s, при прозоре 16мм, м2 Размер граблей от оси поворота до нижней части погружения в канале R, мм Угол наклона α, град Ширина граблей (габаритная) Б1, мм Ширина граблей в месте установки в канал В, мм Масса граблей, кг

800 1400 950 16-124 31 8 0,08 2-4 125 1 930 48;57 234 125 0,39 2100 80 1338 908 1000

Согласно таблице 22 [1] устанавливаем одну резервную решетку.

На рисунке 3 представлена механическая поворотная решетка типа МГТ.

Рисунок 3– Решетка механическая поворотная типа МГТ

2.1.4 Песколовки

Так как пропускная способность станции очистки превышает 100 м³/сут, то необходимо применение песколовок. Песколовки размещаются после решеток.

Применяют песколовки для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений. Тип песколовок зависит от производительности очистных сооружений, схемы очистки сточных вод, от конкретных местных условий и от обработки осадка. Поскольку расход станции 29370 м³/сут применяем аэрируемые песколовки [2].

Расчет песколовок производится по максимальному расходу сточных вод. Число песколовок или отделений песколовок принимается не менее двух, причем все рабочие [1].

Определяем площадь живого сечения одного отделения:

, (2.1.4.1)

где q – максимальный расход сточных вод, м³/с;

v_s – средняя скорость движения воды, м/с, [табл.28, 1],

принимаем v_s=0,1 м/с;

n – количество отделений,

принимаем n=2;

м².

Согласно таблице 28 [1] глубина воды в песколовке лежит в пределах 0,7÷3,5м. Принимаем глубину проточной части Н_р=1,3 м. Ширина отделений:

, (2.1.4.2)

м.

Длина песколовки определяется по формуле:

, (2.1.4.3)

где – расчетная глубина песколовки,

для аэрируемых песколовок принимаем равной половине общей глубины, м;

U_o – гидравлическая крупность песка, мм/с, находящаяся в пределах 13,2÷18,7 мм/с,

принимаем U_o=13,2 мм/с;

k_s – коэффициент турбулентности,

согласно таблице 27 [1] k_s=2,08;

м.

Полученные размеры песколовок проверяются:

- на скорость движения воды при максимальном и минимальном расходах, м/с:

, (2.1.4.4)

где – расход сточных вод, м³/с,

Q_min=0,221 м³/с; Q_max=0,513 м³/с;

Н_i – расчетная глубина протока воды, м;

b – ширина песколовки, м;

n – число отделений песколовки.

При минимальном расходе:

м/с.

При максимальном расходе:

м/с.

- на продолжительность протекания сточных вод при максимальном притоке, с:

, (2.1.4.5)

где L – длина проточной части, м;

v_s – скорость движения воды в песколовке, м/с.

с, что больше 30 с [2].

Общий объем пескового приямка песколовки должен быть не более двухсуточного объема песка:

, (2.1.4.6)

где р – удельный объем задерживаемого песка, принимаемый для бытовых сточных вод равным 0,02 л/чел·сут;

t – время между двумя чистками песколовок, принимаемое не более 2х суток;

N_пр – приведенное число жителей по взвешенным веществам.

м³/сут > 0,1 м³/сут.

Предусматриваем выгрузку осадка 1 раз в 2е суткок.

Глубина слоя осадка в песколовке зависит от объема выпавшего осадка:

, (2.1.4.7)

м.

Общая глубина песколовки:

Н=h_б+Н_р+h, (2.1.4.8)

где h_б – высота бортов над уровнем воды в песколовке, находящаяся в пределах 0,2÷0,4 м,

принимаем h_б =0,4 м;

Н=0,4+0,9+0,097=1,397м≈1,4м.

Глубина пескового приямка определяется с учетом угла наклона стенок к горизонту (не менее 60^о),

принимаем угол α=60^о.

При поступлении в бункер 30% осадка и расположении остального осадка по всему днищу песколовки высота слоя в каждом отделении будет:

, (2.1.4.9)

м.

Глубина пескового лотка при относительном расширении песка при смыве равном е = 0,1:

, (2.1.4.10)

где k_г – коэффициент запаса.

м

Осадок из песколовки удаляется гидроэлеваторами расположенными в бункерах, которые устроены в начале песколовок и имеют округлую форму в плане. Осадок смывается в бункер с помощью гидромеханической системы.

Схема песколовки представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Аэрируемая песколовка с гидромеханическим удалением песка

1 — воздуховод; 2 — трубопровод для гидросмыва; 3 — смывной трубопровод со спрысками; 4 — аэраторы; 5 — песковой лоток; 6 — песковой бункер; 7 — задвижки; 8— гидроэлеваторы; 9 — отра­жательные щиты; 10 — отделение песколовки; 11 — щитовые затворы

2.1.5 Первичные отстойники

Первичные отстойники служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на биологическую очистку. Выбор типа отстойника зависит от производительности очистных сооружений, характеристики грунтов, уровня грунтовых вод и т. д. При производительности очистной станции, равной 29370 м³/сут принимаем горизонтальные отстойники [2].

Требуемый эффект осветления рассчитывается исходя из того, что из отстойников не должно выноситься взвешенных веществ более 150 мг/л [1], эффект осветления будет равен:

где 313 мг/л – исходная концентрация взвешенных веществ в сточной воде.

Примем эффект осветления равный Э = 55%, тогда при таком эффекте осветления конечная концентрация будет равна 140,85 мг/л.

Общая длина отстойника определяется по формуле:

, (2.1.5.1)

где V_w – средняя скорость в проточной части отстойника, определяется по таблице 31 [1],

принимаем V_w=5 мм/с;

Н_set – глубина проточной части, определяется по таблице 31 [1],

принимаем Н_set =3 м;

k_set – коэффициент объемного использования отстойника, определяется по таблице 31 [1],

принимаем k_set =0,5;

U_o – гидравлическая крупность частиц:

, (2.1.5.2)

где t_w – продолжительность отстаивания, определяется по таблице 30 [1],

принимаем t_w =773,8с;

h – слой в лабораторном цилиндре,

принимаем h =500мм;

n_г – определяется по чертежу 2 [1],

принимаем n_г=0,2.

мм/с

Ширина отстойника типовая: 4м, 6м или 9м. Кроме того, необходимо, чтобы выполнялось условие:

, (2.1.5.3)

=> принимаем В_set=6м.

Число отстойников:

, (2.1.5.4)

=>.

Принимаем n=5 шт, тогда пересчитываем V_w:

м/с = 5,7 мм/с.

.