2.4. Расчет песковых площадок и песковых бункеров

Расчет песковых площадок производится следующим образом.

Первоначально определяют годовое количество песка W_год, м³/год, подаваемого на песковые площадки, по формуле

, (21)

где W_ос– суточный объем осадка, задерживаемого в песколовках, м³/сут; принимается на основании данных расчета песколовок.

Далее определяется суммарная полезная площадь песковых площадок F, м², по формуле

, (22)

где h_год– годовая нагрузка песка на площадки;h_год = 3 м³/м²в год [16].

Песковые площадки конструктивно аналогичны иловым площадкам на естественном основании. Если грунт водонепроницаемый, то устраивают площадки с дренажом или применяют песковые бункеры; число карт песковых площадок nнадлежит принимать не менее двух.

Площадь одной карты песковых площадок f, м², будет равна:

. (23)

Зная f, назначают размеры песковых площадок в плане, то есть их ширинуbи длинуl (f=bl); высота оградительных валиков h_вал= 1–2 м.

Для отмывки песка и его обезвоживания на станциях производительностью до 75000 м³/сут вместо песковых площадок могут устраиваться песковые бункеры [16, 20]. В зависимости от климатических условий их устраивают либо в здании, либо на открытом воздухе и располагают на эстакадах, приспособленных для погрузки песка в автотранспорт. Перед подачей песка в бункеры он может подвергаться отмывке от органических примесей в гидроциклонах. Бункеры представляют собой цилиндрические железобетонные резервуары с коническим днищем.

Расчет бункеров рекомендуется вести следующим образом. Сначала определяют полезный объем одного бункера W_бунк, м³, по формуле

, (24)

где W_ос – суточный объем осадка, задерживаемого в песколовках, м³/сут;

Т– время хранения осадка в бункерах, обычноТ= 1,5–5 сут [16, 20];

n– число бункеров, обычноn= 2.

Затем принимают диаметр бункера D(обычноDот 1 до 1,5–2 м) и определяют высоту усеченного конуса бункераh_ус, м, по формуле

, (25)

где d₀= 0,5м, а α ≥ 60⁰.

Высота цилиндрической части бункера h_цил, м, будет равна:

. (26)

Строительная высота бункера H_стр, м, составляет:

, (27)

где h_б– высота борта бункера, обычноh_б= 0,3 м.

2.5. Двухъярусные отстойники

Двухъярусные отстойники обычно устраиваются на очистных станциях производительностью до 10000 м³/сут и предназначаются для отстаивания сточных вод и сбраживания осадка. По конструкции они могут быть одиночными или спаренными. Схема двухъярусных отстойников приведена на рисунке 5. Основные размеры одиночных двухъярусных отстойников из сборного железобетона приведены в таблице 6 [18, 22].

Таблица 6

Основные размеры одиночных двухъярусных отстойников

из сборного железобетона [18, 22].

Диаметр D, м	Общая высота отстойника Hстр, м	Высота конической части hус, м	Пропускная способность, м3/ч, при времени отстаивания 1,5 ч
9	8,5	2,5	31
12	8,2	3,4	67
12	9,4	3,4	67

Двухъярусные отстойники рассчитываются на максимальный расход сточных вод q,м³/с. Расчет отстойников рекомендуется проводить в следующей последовательности.

Первоначально принимают диаметр двухъярусных отстойников Dи их тип (одиночные или спаренные); двухъярусные отстойники могут устраиваться диаметрами от 6 до 12 м; при назначении диаметра следует стремиться к тому, чтобы их число было наименьшим, но не менее двух. При выборе типа (одиночные или спаренные) следует исходить из удобства компоновки и эксплуатации очистной станции; если потребное число одиночных двухъярусных отстойников максимально возможного диаметра (12 м) превышает 8, то целесообразно перейти на устройство спаренных отстойников, хотя их эксплуатация несколько усложняется необходимостью периодического изменения направления движения воды в желобах.

Рис. 5. Схема одиночного (а) и спаренного (б) двухъярусных отстойников

После выбора диаметра отстойника D, м, и его типа (одиночный или спаренный) определяют длину осадочных желобовL, м.

Для одиночных отстойников

. (28)

Для спаренных отстойников

, (29)

где а– расстояние между внутренними стенками септических камер в спаренных отстойниках; по конструктивным соображениям обычно принимаюта= 1 м.

Далее определяют потребный полезный объем осадочных желобов отстойников W_ж, м³, по формуле

, (30)

где t– продолжительность отстаивания воды в осадочных желобах двухъярусных отстойников; t= 1,5 ч [16, 18].

Площадь живого сечения одного осадочного желоба ω, м², составит:

, (31)

где n – число двухъярусных отстойников (одиночных или спаренных); n≥ 2 [16];

n_ж – число осадочных желобов в отстойнике; приD< 6 м n_ж= 1; приD> 6 мn_ж= 2.

Затем принимают ширину осадочного желоба b, м, и определяют его высоту h_ж. Ширину желобовbобычно принимают в пределах от 2 до 3,5 м. Высоту треугольной части желоба h_тр, м, определяют по формуле

, (32)

где β – угол наклона стенок осадочного желоба к горизонту; β ≥ 50⁰.

Высота прямоугольной части желоба h_пр, м, будет равна:

, (33)

где ω_при ω_тр– площади живого сечения соответственно прямоугольной и треугольной частей осадочного желоба.

Суммарная глубина осадочного желоба h_ж, м, составляет:

. (34)

Глубина желоба h_ж= 1,2–2,5 м [16, 18].

Далее проверяют, чтобы свободная поверхность водного зеркала двухъярусного отстойника, необходимая для всплывания осадка, была не менее 20% от площади отстойника в плане, то есть чтобы

. (35)

При этом расстояние между наружными стенками соседних желобов принимается не менее 0,5 м [18].

После расчета осадочных желобов переходят к расчету септических камер отстойников. Суммарный потребный объем всех септических камер двухъярусных отстойников W_общ, м³, определяют по формуле

, (36)

где W_ил – объем септической камеры двухъярусного отстойника на 1 чел; принимается по таблице 7 в зависимости от среднезимней температуры сточных вод;

k– коэффициент, учитывающий поступление в двухъярусные отстойники осадка из вторичных отстойников. В схемах с аэротенками и высоконагружаемыми биофильтрами k= 1,7, а в схемах с капельными биофильтрамиk= 1,3;

– приведенное число жителей по взвешенным веществам.

Таблица 7

Вместимость септической камеры двухъярусных отстойников и суточная доза загрузки осадка влажность 95% в перегниватели [16].

Среднезимняя температура сточных вод, 0С	6	7	8,5	10	12	15	20
Вместимость септической камеры двухъярусных отстойников, л/чел	110	95	80	65	50	30	15
Суточная доза загрузки осадка влажностью 95% в перегниватели, %	0,72	0,85	1,02	1,28	1,7	2,57	5

Объем одной септической камеры W, м³, определяют по формуле

, (37)

где n – число отстойников; n≥ 2;

n_к – число септических камер в отстойнике; для одиночных отстойников n_к= 1, а для спаренных n_к= 2.

Высота усеченного конуса двухъярусных отстойников h_ус, м, определяется по формуле:

, (38)

где d₀ – нижнее основание усеченного конуса; обычно d₀= 0,4–0,5 м;

α – угол наклона днища отстойника к горизонту;α≥ 30⁰[16].

Высоту слоя осадка, расположенного в цилиндрической части отстойника h_ц, м, определяют по формуле

, (39)

где W_ус – объем усеченного конуса двухъярусного отстойника, м³.

Общая строительная высота двухъярусного отстойника H, м, составляет:

, (40)

где h_б– высота борта; обычноh_б= 0,3 м;

h_н– высота нейтрального слоя от щели осадочного желоба до уровня осадка; h_н= 0,5 м [16].

Суточный объем сырого (свежего) осадка, поступающего в септические камеры двухъярусных отстойников W_сыр, м³, составит:

а) в схемах с биофильтрами:

; (41)

б) в схемах с аэротенками;

. (42)

Здесь Q_сут– суточный расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения, м³/сут;

– концентрация смеси сточных вод, поступающих на очистные сооружения, по взвешенным веществам, г/м³;

– то же, по БПК_полн, г/м³;

Э – эффект задержания взвешенных веществ в двухъярусном отстойнике, %; Э =45–50% [16];

ρ– плотность осадка, т/м³;ρ≈ 1 т/м³;

р₁ – влажность свежего осадка, выпадающего в отстойнике, %;р₁= 95% [16];

А– количество избыточной биологической пленки, поступающей в двухъярусные отстойники из вторичных отстойников после биофильтров в г/сут на 1 чел;А = 28 г/сут на 1 чел;

– приведенное число жителей по БПК_полн;

р₂– влажность избыточной биологической пленки, %;р₂= 96% [16];

П_р– прирост ила в аэротенках, г/м³;

р₃– влажность ила, поступающего в отстойники из вторичных отстойников после аэротенков, %;р₃ ≈ 99,2–99,5%; либо влажность уплотненного ила;р₃ ≈ 97–98%.

В септических камерах двухъярусных отстойников в процессе сбраживания происходит технический распад органической части осадка, в результате этого объем осадка уменьшается примерно в два раза; кроме того, осадок в отстойнике уплотняется, и влажность его в нижней части септической камеры снижается до р₄= 90%. С учетом этих факторов суточный объем сброженного осадка, удаляемого из двухъярусных отстойников на иловые площадки W_сбр, м³/сут, составляет:

а) в схеме с биофильтрами:

; (43)

б) в схеме с аэротенками:

. (44)

При определении объема осадка, единовременно поступающего из двухъярусных отстойников на иловые площадки, W_{сбр. ед}, м³, необходимо иметь в виду, что выпуск осадка из двухъярусных отстойников обычно производится один раз в 10 суток в количестве:

. (45)

Остаточная концентрация взвешенных веществ , мг/л, в сточной воде, поступающей из двухъярусных отстойников на сооружения биологической очистки, определяется по формуле

. (46)

При поступлении воды на биофильтры или аэротенки на полную очистку в сточной воде должна быть меньше или равна 150 мг/л [20, 21, 22]; если двухъярусные отстойники не обеспечивают такого снижения взвеси в воде, необходимо вместо них устраивать осветлители-перегниватели.