5. Осветлитель со слоем взвешенного осадка

В проекте принят осветлитель коридорного типа со слоем взвешенного осадка при полной суточной производительности станции хозяйственно-питьевого назначения Q_{сут.полн.}=23199 м³/сут. Часовая производительность q_ч=966,6м³/ч, концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлители, составляет С_в=230мг/л, цветность – 35⁰. При обработке воды в дополнение к коагулянту используется флокулянт.

Суммарную площадь зоны осветления F_осв,м² определяем по формуле:

где q_ч -часовой расход воды, м/ч;

К_р.в.-коэффициент распределения воды между зонами осветления и отделения осадка;

V_осв -скорость восходящего потока воды в зоне осветления, мм/с.

Согласно табл.20 [1] принимаем К_р.в. = 0,72, V_осв ⁼ 0,72 мм/с, тогда:

Площадь зоны отделения осадка определим по формуле:

Ориентировочная суммарная площадь осветлителей составит:

К проектированию принимаем осветлители коридорного типа с вертикальными осадкоуплотнителями как наиболее распространенные в практике водообработки и простые в компоновке в пределах водоочистной станции. Базовым проектом при проектировании принят ближайший по производительности типовой проект (ТП) станции двухступенчатой очистки воды на осветлителях и фильтрах производительностью 20000 м³/сут. (ТП 901-3-149).

Каждый осветлитель состоит из трех коридоров. В двух коридорах происходит осветление воды в слое взвешенного осадка. Между ними располагается коридор для отделения и уплотнения осадка - осадкоуплотнитель (см. рис.).

Примем 4 осветлителя, тогда площадь осветления 1 осветлителя составит:

Площадь одного коридора:

Предусмотренная ТП длина коидоров L_к=12.0м ( в чистоте 11,8м) при ирине коридоров В_к= 3,0( в чистоте 2,8 м).

При этом суммарная площадь коридоров осветления одного осветлителя составит:

При принятых по ТП размерах коридоров осветления, определим требуемое количество рабочих осветлителей для разрабатываемого проекта:

К проектированию принимаем 3 осветлителя и, согласно п.6.89 [I], предусматриваем 1 резервный. Площадь зоны отделения осадка одного осветлителя должна составлять:

При длине осадкоуплотнителя в чистоте L_к=11,8 м, ориентировочная ширина осадкоуплотнителя составит:

Принимаем ширину коридора отделения и уплотнения осадка в чистоте 2,8м, (в осях 3,0 м). Размеры осветлителя в плане составят 11,4 х 9,0 м при рабочей площади:

Фактическая суммарная площадь рабочих осветлителей на станции:

Для распределения воды по площади коридоров осветления предусматриваем дырчатые коллектора телескопической формы при расходе на один:

Коллектор сварен из трех стальных труб диаметрами 300 мм, 200 и 150мм равной длины. Если предположить, что распределение расхода воды пропорционально длине участка трубы, то при расходе 42,7 л/с в начале 300 мм участка скорость составит0,57м/с, в начале 200 мм участка при расходе 20,5 л/с 0,6 м/с, на последнем участке коллектора диаметром 150 мм при расходе 11,0 л/с скорость на выходе равна 0,56 м/с. Принимаем скорость выхода воды из отверстий дырчатых труб V₀=1,5м/c. Тогда суммарная площадь отверстий в коллекторе:

При диаметре отверстий d₀=25 мм и площади одного отверстия f ₀=0,0005 м² требуемое количество их:

Отверстия располагаем с двух сторон коллектора в шахматном порядке, они направлены вниз под углом 45⁰ к вертикали. При этом шаг оси отверстий составит:

где L_к¹-длина дырчатого коллектора, принятая из расчета, что коллектор не доходит до торцевой стенки на 0,2м.

Сбор осветленной воды в каждом коридоре осветления предусматриваем 2-мя желобами с треугольными водосливами. Рассчитаем расход воды приходящийся на один желоб:

Ширину желоба определяем по эмпирической формуле:

Вырезы высотой 50 мм размещаются в один ряд по внутренней стенке желоба при расстоянии между осями водосливов 100мм и угле наклона между кромками водослива 60⁰. При этом количество треугольных водосливов в желобе:

Желоба приняты переменной глубины, высоты от кромки до дна в начале и в конце желоба составят:

Согласно п.6.83 [1] скорость движения воды с осадком в осадкоприемных окнах принимаем 11 мм/с. Тогда площадь окон в одном коридоре осветления составит:

Приняв высоту окон h= 0,20 м, определяем общую их длину:

В каждой стенке, разделяющей осадкоуплотнитель и коридоры осветления предусматриваем по 12 окон размером 0,2 * 0,67 м. При длине осветлителя в осях 12,0 м, шаг оси окон составит:

при расстоянии между окнами:

Во избежание подсоса в осадкоуплотнитель осветленной воды осадкоприемные окна перекрывают козырьками.

Сбор осветленной воды в осадкоуплотнителе предусмотрен дырчатой трубой с задвижкой для регулирования количества отсасываемой воды. Верх трубы расположен на 0,3 м ниже уровня воды в осветлителе.

При расходе воды:

принимаем трубу диаметром 200 мм при скорости движения воды 0,5 м/с.

Принимаем скорость входа воды в отверстия трубы V₀ = 1,5 м/с. Тогда

суммарная площадь отверстий ориентировочно составит:

При диаметре отверстий V₀ = 15 мм и площади одного отверстия f₀=0,00018 м³ требуемое количество их определяем по формуле:

Отверстия располагаем в два ряда в шахматном порядке, они направлены вверх под углом 45°. При этом шаг оси отверстий по одной стороне трубы составит:

Фактическая скорость входа воды составит

Высоту осветлителя, считая от центра водораспределительного коллектора до верхних кромок сборных желобов h, м, определяем по формуле:

где  - центральный угол, образуемый прямыми, проведенными от оси

водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок желобов.

Принимаем = 30°, тогда искомая высота:

Высота осветлителя от дна до кромки желобов составит:

где 0,2м- расстояние от центра водораспределительного коллектора до дна сооружения.

Общая высота осветлителя с учетом высоты строительного борта h_стр=0,3м составит:

Принимая центральный угол наклона стенок коридора =70 и ширину коридора а=0,4м, определяем высоту пирамидальной части осветлителя:

Высоту зоны осветления от слоя взвешенного осадка до поверхности воды принимаем h_з.о.=2,0м.

Тогда высота зоны взвешенного осадка выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные будет:

Общая высота зоны взвешенного осадка составит:

Низ осадкоуплотнительных окон располагаем на 1,2м выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные.

Объем зоны накопления осадка осадкоуплотнителя определяем из выражения:

Количество осадка поступающего в осадкоуплотнитель:

где М_осв – мутность воды, выходящей из осветлителя, согласно п. 6.65[1] принята 10 г/м³.

Согласно табл.19 [1] концентрация твердой фазы осадка  при времени

уплотнения 12 ч для воды мутностью С_в = 230 г/м³ принята 32000 г/м³. В соответствии с примечанием к таблице концентрацию увеличиваем на 15%, т.к. при обработке воды средней мутности предусматриваем использование флокулянта совместно с коагулянтом. Тогда расчетная концентрация составит  = 36000 г/л или 36 кг/м³.

За время между сбросами осадка Т=6 ч прирост твердой фазы осадка составит:

При  = 115 кг/м³ требуемый объем осадкоуплотнителя для хранения осадка в течении 6 ч:

Поскольку W > W_тр, то объем зоны накопления и уплотнения осадка достаточен для хранения осадка расчетное время.

Для удаления осадка из осадкоуплотнителя предусмотрен дырчатый трубопровод. Количество воды с осадком, сбрасываемых из осадкоуплотнителя при чистке определяем с учетом коэффициента разбавления К_р =1,5 при продолжительности сброса осадка t_c = 13 мин.

Принимаем к монтажу стальной трубопровод d = 150 мм при скорости

движения шлама при сбросе:

Осадок поступает в трубы через отверстия d₀=20 мм при площади одного f₀ =0,000314 м². Суммарная площадь отверстий в трубе при скорости движения осадка в отверстиях V₀= 3 м/с составит:

Требуемое количество отверстий:

48шт.

При расположении отверстий в один ряд сверху трубы шаг оси составит:

Выпуск шлама из осадкоуплотнителей производится по уровню осадка, контролируемому многоточечным регулирующим устройством типа СУ-102, устанавливаемым на щите оператора. Оператор получает информацию о достижении предельного уровня осадка в осветлителях посредством светозвуковой сигнализации. Для визуального наблюдения и контроля за процессом сброса осадка в сточной трубе предусмотрен патрубок, выведенный в открытый лоток.

Спуск воды из рабочих коридоров осветлителей обеспечивается через распределяющие исходную воду трубы, присоединенные к коммуникациям сброса осадка.