2.7.2. Расчет распределительных устройств биофильтров

Распределительные устройства служат для обеспечения периодической подачи сточных вод на биофильтры и равномерного распределения их по поверхности фильтрующей загрузки. На круглых в плане биофильтрах распределение воды производится реактивными оросителями, а на прямоугольных – спринклерной системой орошения.

Схема реактивного оросителя представлена на рисунке 7. Расчет реактивного оросителя состоит в определении диаметра оросителя D_ор, диаметров радиальных труб оросителя D_тр, числа отверстий в трубахm, диаметров этих отверстийd, расстояний между отверстиямиr, напораH, необходимого для работы реактивного оросителя, и числа оборотов реактивного оросителя в минутуn_об.

Диаметр оросителя D_ор, мм, принимается равным:

, (77)

где D– диаметр секции биофильтра, мм.

Количество распределительных труб оросителя n_три диаметр ихD_тропределяются по расчету, исходя из обеспечения скорости движения воды в начале трубы оросителяv_трв пределах от 0,5 до 1 м/с [16, 20]. Число труб в оросителе обычно принимается равнымn_тр= 2 – 4. Диаметр каждой трубы оросителяD_тр(см. рис. 7), м, можно определить по формуле

, (78)

где q_макс– максимальный расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения, м³/с;

n – число принятых секций биофильтра.

Число отверстий mв каждой трубе оросителя определяется по формуле

. (79)

D_орследует подставлять в формулу (79) в мм.

Диаметр отверстий d, м, в трубах оросителя составит:

, (80)

где v_о– скорость истечения жидкости из отверстий оросителя; v_о≥ 0,5 м/с [16, 20].

Обычно dпринимается не менее 10 мм (от 10 до 15 мм).

Расстояние r_i до центра любого отверстия от оси оросителя, м, определяется по формуле

, (81)

где R_ор– радиус оросителя, м; R_ор=0,5D_ор;

i – порядковый номер отверстия от оси оросителя, i= 1; 2; … ;m.

Число оборотов оросителя в минуту n_о, об/мин, определяется по формуле

, (82)

где dи D_орподставляются в формулу (82) в мм, аq_максв л/с.

Напор, необходимый для работы реактивного оросителя Н, мм, определяется по формуле

, (83)

где К₁– модуль расхода, л/с; можно принимать по таблице 11.

Значения d,D_три D_орследует подставлять в формулу (83) в мм, аq_максиК₁в л/с. НапорНдолжен находиться в пределах от 0,5 до 1 м. Принимать напор более 1 м нежелательно, так как именно сравнительно небольшой потребный напор является достоинством реактивного оросителя.

Таблица 11

Значения модуля расхода К₁для труб различного диаметра

Dтр, мм	50	63	75	100	125	150	175	200	250
К1, л/с	6	11,5	19	43	86,5	134	209	300	560

Расчет спринклерной оросительной системыв настоящих указаниях из-за ограниченности их объема не приводится. При необходимости он может быть выполнен в соответствии с рекомендациями, изложенными в литературе [8, 20, 21, 22].

2.8. Вторичные вертикальные отстойники

2.8.1. Расчет вторичных вертикальных отстойников после биофильтров

Назначение вторичных отстойников на станциях с биофильтрами – задержание биологической пленки, выносимой из загрузки биофильтров; в значительном ряде случаев (при БПК_полнсточных вод, поступающих на очистку, менее 300 мг/л) они одновременно используются так же и как контактные резервуары (для контакта воды с хлором). Вторичные отстойники могут быть вертикальными, горизонтальными и радиальными. Вертикальные вторичные отстойники обычно устраиваются на станциях небольшой пропускной способности (до 20000 м³/сут), а горизонтальные и радиальные – на больших и средних очистных станциях (при производительности свыше 15000 – 20000 м³/сут).

При очистке сточных вод от железнодорожных станций и населенных пунктов при них обычно устраивают вертикальные вторичные отстойники, которые представляют собой либо круглые в плане железобетонные цилиндрические резервуары с коническим дном, либо квадратные с пирамидальным дном (рис. 8).

Рис. 8. Схема вторичного вертикального отстойника

Расчет вертикальных вторичных отстойников рекомендуется производить в следующей последовательности.

Первоначально определяют суммарную площадь живого сечения центральных труб отстойников F_т, м², по формуле

, (84)

где q – расчетный расход сточных вод, поступающих на очистные сооружения, м³/с;

v_т– скорость движения воды в центральной трубе; v_т≤ 0,03 м/с [16].

Затем определяют суммарную площадь отстойной части всех отстойников F_о, м², по формуле

, (85)

где q_ssb – нагрузка на поверхность вторичных отстойников после биофильтров, м³/м²·час; согласно [16] определяется по формуле

, (86)

где u₀– гидравлическая крупность биопленки; при полной биологической очистке u₀= 1,4 мм/с [16];

К_set– коэффициент использования объема отстойника; для вертикальных отстойников К_set= 0,35 [16].

Диаметр вторичного отстойника D, м, определяют по формуле

, (87)

где n – число вторичных отстойников; n≥ 3 [16].

Из условий удобства компоновки и эксплуатации очистной станции число отстойников желательно принимать четным и минимальным (не менее 4), причем таким, чтобы диаметр их был не более 9 м.

Диаметр центральной трубы отстойника d, м, равен:

. (88)

Диаметр раструба центральной трубы D_р, м, и высота ее раструбаh_р, м, определяются по формуле

. (89)

Диаметр отражательного щита D_щ, м, определяется по формуле

. (90)

Рабочая глубина отстойной части вертикального отстойника h₀принимается в пределах от 2,7 до 3,8 м [16], обычно принимают h₀= 2,7 м.

Высота щели между нижней кромкой центральной трубы и поверхностью отражательного щита h_щ, м, определяется по формуле

, (91)

где v_щ– скорость выхода воды из щели, м/с; v_щ≤ 0,015 м/с [16].

Высота усеченного конуса отстойника h_ус, м, определяется по формуле

, (92)

где d₀ – диаметр нижнего основания усеченного конуса, м; обычно d₀= 0,4–0,5 м;

α – угол наклона стенок днища к горизонту;α≥ 50⁰ – 60⁰[16].

Объем усеченного конуса отстойника W_ус, м³, определяется по формуле

. (93)

Суммарный объем осадка, образующегося во вторичных отстойниках после

высоконагружаемых биофильтров W_ос, м³/сут, составит:

, (94)

где А– количество избыточной биологической пленки, образующейся на станциях с биофильтрами, г/сут на 1 чел; для высоконагружаемых биофильтровА = 28 г/сут на 1 чел, а для капельных –А = 8 г/сут на 1 чел [16];

ρ– плотность осадка, т/м³;ρ≈ 1 т/м³;

– приведенное число жителей по БПК_полн, чел;

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

Объем осадка, приходящегося на один отстойник , м³/сут, составит:

. (95)

Далее, сопоставляя сW_ус, решают вопрос о том, нужно ли предусматривать нейтральный слой высотойh_н = 0,3 м в цилиндрической части отстойника или его можно расположить в конической части отстойника (при этом исходят из того, что время хранения осадка во вторичных отстойниках после биофильтров должно приниматься не более двух суток). Обычно нейтральный слой удается расположить в конической части отстойника, так как количество выпадающей биологической пленки получается значительно меньше объема усеченного конуса.

Принимая высоту борта отстойника h_б= 0,3 м, определяют строительную высоту отстойникаН_стр, м:

. (96)

Удаление осадка из отстойника производится самотеком по иловой трубе диаметром 200 мм под гидростатическим давлением 1,2 м.