Практическая работа № 7. Расчет песколовок

7.1 Теоретическая часть

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки. Они подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; бывают и аэрируемые.

Горизонтальные и аэрируемые песколовки используют при расходах более 10 000 м³/сут. Конструктивной разновидностью горизонтальных песколовок являются горизонтальные песколовки с круговым движением воды. Они имеют круглую форму в плане. Горизонтальные песколовки рекомендуется применять при сравнительно небольших расходах – до 70 000 м³/сут. Тангенциальные песколовки также имеют форму в плане, и они рекомендуются при небольших расходах – до 50 000 м³/сут. Вертикальные песколовки велики по размеру и работают неэффективно, поэтому они находят применение в исключительных случаях – при соответствующем обосновании.

1 – входной патрубок; 2 – корпус; 3 – шламосборник;

4 – выходной патрубок

Рисунок 7.1 – Схема горизонтальной песколовки

Расчет горизонтальных песколовок

Расчет горизонтальных песколовок производят по следующим формулам. Вначале определяют площадь живого сечения одного отделения по формуле

(7.1)

где q – максимальный расход сточных вод м³/с;

υ - средняя скорость движения воды, м/с;

n – количество отделений,

Длину песколовки L, м, (рисунок 7.1) вычисляют по формуле

(7.2)

где h₁ – глубина проточной части песколовки, м;

u₀ – гидравлическая крупность песка расчетного диаметра, мм/с (см. таблицу 7.1);

k – коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовок, значения которого приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1 – Значения коэффициента k

Диаметр частиц песка	Гидравлическая крупность u0, мм/с	Значения k в зависимости от типа песколовок
		горизонтальные песколовки	аэрируемые песколовки
			B/h1=1	B/h1=1,25	B/h1=1,5
0,15	13,2	-	2,62	2,5	2,39
0,2	18,7	1,7	2,43	2,25	2,08
0,25	24,2	1,3	-	-	-

При иных расчетных параметрах значение коэффициента k можно вычислить по формуле

, (7.3)

где - вертикальная турбулентная составляющая, определяемая по формуле

(7.4)

При работе горизонтальных песколовок следует принимать = 0,3 м/с, расчетный диаметр частиц песка 0,2–0,25 мм. Продолжительность движения сточных вод должна быть не менее 30 секунд, изменение расхода по суткам и часам суток вызывает изменение скорости движения воды в песколовках, поэтому возникает необходимость в дополнительных устройствах, обеспечивающих поддержание в песколовках постоянной скорости движения воды, равной оптимальной величине υ = 0,3 м/с.

Известно много методов поддержания в песколовках постоянной скорости. Наиболее простой из них заключается в устройстве на выходном канале неподтопленного водослива с широким порогом без донного выступа, размеры которого вычисляют по формулам:

, (7.5)

(7.6)

где Р – перепад между дном песколовки и порогом водослива, м;

b – ширина водослива, м;

h_макс и h_мин – глубины воды в песколовке соответственно при максимальном q_макс и минимальном q_мин расходах и скорости движения воды 0,3м/с; k_q = q_макс/q_мин;

m – коэффициент расхода водослива, зависящий от условий бокового сжатия, равный 0,35–0,38.

Расчет аэрируемых песколовок

Расчет аэрируемых песколовок производят также по формулам (7.1), (7.2) и данным таблицы 7.1. Расчетная глубина песколовки h₁ принимается равной половине ее гидравлической глубины.

При расчетных параметрах, не указанных в таблице 7.1, коэффициент k следует определять по формуле

, (7.7)

где

При расчете аэрируемых песколовок следует принимать: υ = 0,08–0,12 м/с, расчетный диаметр частиц песка 0,15–0,2 мм; В/Н = 1–1,5; интенсивность аэрации 3–5 м³/м² в 1 ч; поперечный уклон дна (к песковому лотку) 0,3–0,4.

Расчет тангенциальных песколовок

Расчет тангенциальных песколовок ведут по формуле

(7.8)

где Q – максимальный расход сточных вод, м³/ч;

q₀ – нагрузка на песколовку по воде, м³/м²×ч;

F – площадь отделения песколовки в плане, м²;

n – количество отделений.

Расчет тангенциальных песколовок может быть произведен также по формуле

F = q/u₀. (7.9)

Из сравнения формул (7.8) и (7.9) следует, что нагрузка на песколовку q₀ равна гидравлической крупности песка расчетного диаметра u₀,выраженной в м/ч.

При расчете тангенциальных песколовок следует принимать: глубину равной половине диаметра сооружения, расчетный диаметр песка 0,2–0,25мм.

С учетом изложенного нагрузка на сооружение должна равняться (при u₀ = 18,7 мм/с)

67 м³/м² · ч (7.10)

87 м³/м² · ч (7.11)

На наиболее совершенные конструкции тангенциальных песколовок нагрузка допускается равной q₀ = 110–130 м³/м²×ч.

Для выгрузки осадка из горизонтальных и аэрируемых песколовок обычно применяют механические скребки цепного и тележечного типов. Осадок сгребается в бункер, как правило, располагаемый в начале сооружения, и затем откачивается гидроэлеватором или насосом.

Пример - Рассчитать горизонтальные песколовки для очистной станции производительностью Q_ср.сут=140000м³/сут. Общий коэффициент неравномерности К_общ = 1,15.

Решение

Средний секундный расход на очистную станцию составит

м³/с

Максимально секундный расход равен

q_макс = q_срК_общ = 1,62×1,15 = 1,86 м³/с

Принимаем три рабочих и одно резервное отделение песколовки (выгрузка осадка предполагается механизированной). Площадь живого сечения каждого отделения определяют по формуле (7.1):

м²

Принимаем глубину проточной части h₁ = 0,7 м.

Тогда ширина отделений будет равна

2,07/0,7=2,96 м

Принимаем ширину отделения В=3,0 м. При этом наполнение в песколовке при максимальном расходе будет равно

При расчетном диаметре частиц песка d = 0,20 мм, u₀ = 18,7 мм/с и К = 1,7 (см. таблицу 7.1).

Длина песколовки по формуле (7.2) равна

Для сгребания осадка в бункер, расположенный в начале песколовки, предусматривается скребковый механизм.

Геометрическую глубину песколовок принимают

Ширину отводящих каналов принимают: от одной песколовки – b₁=1000мм, от всех песколовок – b₂ = 1600 мм.

Для поддержания в песколовке постоянной скорости предусматриваем водослив с широким порогом без донного выступа.

Минимальный расход на песколовку будет равен

м³/с

Минимальное наполнение при скорости υ = 0,30 м/с должно быть равно

Отношение максимального расхода к минимальному

Перепад между дном песколовки и порогом водослива определим по формуле (7.5):

Ширину водослива определяют по формуле (7.6):

Потерями напора от песколовки до водослива пренебрегают.

При норме водоотведения n=300 л/чел. сут приведенное количество жителей

.

Объем осадка, улавливаемый за сутки, равен

где 0,02 – количество улавливаемого осадка за сутки на одного человека, л.