3. Регулирующие резервуары

Для снижения расчетных расходов сточных вод, поступающих на очистные сооружения, предусматривается устройство регулирующих ре­зервуаров. Регулирующие резервуары размещаются после решеток и пес­коловок с подачей в них сточных вод через разделительную камеру, отделяющую расход, превышающий усредненный. Конструкцию регулирую­щих резервуаров следует принимать аналогичной первичным отстойникам с соответствующими устройствами для удаления осадка и перекачкой осветленной воды на последующие сооружения для ее очистки в часы минимального притока.

Оптимальную величину зарегулированного расчетного расхода следу­ет определять технико-экономическим расчетом, подбирая последова­тельно ряд значений коэффициентов неравномерности после регулирова­ния K_reg, объемов регулирующего резервуара и объемов сооружений для очистки СВ и вспомогательных сооружений. Подбор значений коэффици­ентов неравномерности после регулирования, объемов регулирующего резервуара W_reg следует выполнять по соотношениям:

_reg = K_reg/K_gen; _reg = W_reg/q_mid, (8)

где K_gen - общий коэффициент неравномерности поступления СВ; q_mid - среднечасовой расход СВ.

Значения _reg и _reg принимаются соответственно 1 и 0; 0,95 и 0,24; 0,9 и 0,5; 0,85 и 0,9; 0,8 и 1,5; 0,75 и 2,15; 0,67 и 3,3; 0,65 и 4,4.

При необходимости усреднения расхода и концентрации СВ объем ус­реднителя и концентрацию загрязняющих веществ необходимо определять пошаговым расчетом. Приращения объема водной массы W, м³, и кон­центрации C, г/м³, на текущем шаге расчета следует определять по формулам:

W = (q_en - q_ex) t; (9)

C = q_en(C_en - C_ex) t/W_av, (10)

где q_en, q_ex, C_en, C_ex - расходы сточных вод и концентрации загряз­няющих веществ на предыдущем шаге расчета; W_av - объем усреднителя в момент расчета, м³.

4. Первичные отстойники

Выбор типа и числа отстойников при проектировании должен произ­водиться на основании технико-экономического их сравнения с учетом местных условий. Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности ОС до 20000 м³/сут; горизонтальные - более 15000 м³/сут; радиальные - более 20000 м³/сут.

Учитывая, что отстойники не обеспечивают эффект очистки более чем на 40...70% и при начальной концентрации взвесей более 400 мг/дм³, необходимо прибегнуть к интенсификации процесса отстаива­ния. Методами интенсификации могут быть био- и флотокоагуляция, применение эффективных конструктивных решений (тонкослойные моду­ли). При выборе отстойников и сооружений биоочистки можно пользо­ваться табл. 6.

Таблица 6. Выбор отстойников для технологической схемы очистки

Наименование показателей	Типы отстойников
	Вертикальные	Горизонтальные	Радиаль- ные	Гориз. и рад. с преаэра- торами	Осветлители с естествен. аэрац.	Биокоагу- ляторы
Производительность очи­стной станции, на кото­рой рекомендуется приме­нять сооружения, тыс.м3/сут	не свыше 50	свыше 15	свыше 20	свыше 15	не свыше 30	не свыше 50
Максимально достигаемый эффект осветления, %	50	60	60	70	70	70
Максимально допустимая концентрация взвеси на входе в отстойник, при которой обеспечивается вынос не более 150мг/дм3взвеси, мг/дм3	300	375	375	500	500	500
Снижение БПКполн в от­стойных сооружениях, %	–	–	–	10…15	15	30
Сооружения биологической очистки, с которыми пре­дпочтительно применять отстойники	БФВ	А, БФВ	А	только А	БФВ	А, БФВ

Примечание: БФВ - биофильтры высоконагружаемые, А - аэротенки.

Число рабочих отстойников должно быть не менее двух. При мини­мальном числе их расчетный объем необходимо увеличивать в 1,2...1,3 раза. Расчет отстойников производится по кинетике выпадения взве­шенных веществ с учетом необходимого эффекта осветления. Расчетное значение гидравлической крупности необходимо определять по кривым кинетики отстаивания Э = f(t), получаемым экспериментально, с при­ведением полученной в лабораторных условиях величины к высоте слоя, равной глубине проточной части отстойника, по формуле

u₀ = 1000H_setK_set/t_set(K_setH_set/h₁)ⁿ², (11)

где u₀ - гидравлическая крупность, мм/с; H_set - глубина проточной части в отстойнике, м; K_set - коэффициент использования объема про­точной части отстойника; t_set - продолжительность отстаивания, с, соответствующая заданному эффекту очистки и полученная в лаборатор­ном цилиндре в слое h₁ ; для городских сточных вод данную величину допускается принимать по табл. 7; n₂ - показатель степени, завися­щий от агломерации взвеси в процессе осаждения; для городских СВ следует определять по рис.

Таблица 7. Продолжительность отстаивания воды в зависимости от эффекта ее осветления при Т = 20 ⁰С

Эффект осветления, %	Продолжительность отстаивания tset, с, в слое h1=500 мм при концентрации взвешенных веществ, мг/дм3
		200		300		400
20	600		540		480
30	960		900		840
40	1440		1200		1080
50	2160		1800		1500
60	7200		3600		2700
70	-		-		7200

Рис. Зависимость показателя степени n₂ от исходной концентрации взвешенных веществ в городских

сточных водах при эффекте отста­ивания: 1 - Э = 50%; 2 - Э = 60%; 3 - Э = 70%

Производительность одного отстойника q_set, м³/ч, следует опреде­лять исходя из заданных геометрических размеров сооружения и требу­емого эффекта осветления СВ по формулам:

а) для горизонтальных отстойников

q_set = 3,6K_setL_setB_set(u_o - v_tb); (12)

Основные расчетные параметры отстойников рекомендуется принимать следующими (табл. 8).

Таблица 8. Расчетные параметры первичных отстойников

Наименование параметра	Тип отстойника
	Горизонтальный	Радиальный	Вертикальный
Коэффициент использования объема Кset	0,5	0,45	0,35
Рабочая глубина отстойной части Нset, м	1,5-4	1,5-5	2,7-3,8
Ширина Вset, м	(2...5)Нset	-	-
Скорость рабочего потока vW, мм/с	5-10	5-10	-
Уклон днища к иловому приямку	0,005-0,05	0,005-0,05	-

б) для отстойников радиальных,вертикальных и с вращающимся сбор­но-распределительным устройством

q_set = 2,8K_set(D²_set - d²_en) (u_o - v_tb); (13)

в) для отстойников с тонкослойными блоками при перекрестной схе­ме работы

q_set = 7,2K_setH_blL_blu_o/(K_dis*h_ti), (14)

где К_set - коэффициент использования объема, принимаемый по табл. 8; L_set - длина секции, отделения, м; В_set - ширина секции, отделе­ния, м; u_o - гидравлическая крупность задерживаемых частиц, мм/с, определяемая по формуле (11); v_tb - турбулентная составляющая ско­рости, мм/с, принимаемая по табл. 9 в зависимости от скорости пото­ка в отстойнике v_W, мм/с; D_set - диаметр отстойника, м; d_en - диа­метр впускного устройства,м; Н_bl - высота тонкослойного блока, м; L_bl - длина тонкослойного блока (модуля), м; К_dis - коэффициент сноса выделенных частиц, принимаемый при плоских пластинах равным 1,2, при рифленых пластинах - 1; h_ti - высота яруса тонкослойного блока, м.

Таблица 9. Турбулентная составляющая скорости

vw, мм/с	5	10	15
vtb, мм/с	0	0,05	0,1

Основные конструктивные параметры следует принимать:

а) для горизонтальных и радиальных отстойников: впуск исходной воды и сбор осветленной - равномерными по ширине (периметру) впуск­ного и сборного устройств отстойника; высоту нейтрального слоя - на 0,3 м выше днища (на выходе из отстойника);

б) для вертикальных отстойников: длину центральной трубы - рав­ной глубине зоны отстаивания; скорость движения рабочего потока в центральной трубе - не более 30 мм/с; диаметр раструба - 1,35 диа­метра трубы; диаметр отражательного щита - 1,3 диаметра раструба; угол конусности отражательного щита - 146⁰; скорость рабочего пото­ка между раструбом и отражательным щитом - не более 20 мм/с; высоту нейтрального слоя между низом отражательного щита и уровнем осадка

- 0,3 м; угол наклона конического днища - 50...60⁰.

в) для отстойников с тонкослойными блоками - угол наклона плас­тин от 45 до 60⁰.

Количество осадка Q_mud, м³/ч, выделяемого при отстаивании, сле­дует определять исходя из концентрации взвешенных веществ в посту­пающей воде С_en и концентрации взвешенных веществ в осветленной во­де С_ex

Q_{mud =} q_w(C_{en -} C_ex)/[(100 - p_mud)γ_mud * 10⁴], (15)

где q_w - расход сточных вод, м³/ч; p_mud - влажность осадка, которая ориентировочно принимается равной 95%; γ_mud - плотность осадка, г/см³.

Исходя из объема образующегося осадка и вместимости зоны накоп­ления его в отстойнике следует определять интервал времени между выгрузками осадка. При удалении осадка под гидростатическим давле­нием вместимость приямка надлежит принимать равной объему осадка, выделенного за период не более 2 сут. При механизированном удалении осадка вместимость зоны накопления его следует принимать по коли­честву выпавшего осадка за период не более 8 ч.

Перемещение выпавшего осадка к приямкам производится механичес­ким способом или созданием соответствующего наклона стенок (не ме­нее 50⁰). Удаление осадка из приямка отстойника следует предусмат­ривать самотеком, под гидростатическим давлением, насосами, пред­назначенными для перекачки жидкости с большим содержанием взвешен­ных веществ, гидроэлеваторами, эрлифтами, ковшовыми элеваторами и т.д. Гидростатическое давление при удалении осадка из отстойников бытовых СВ необходимо принимать не менее 15 кПа. Диаметр труб для удаления осадка необходимо принимать не менее 200 мм.

Основные параметры типовых первичных отстойников приведены ниже (табл. 10...12).

Таблица 10. Основные параметры первичных горизонтальных отстойников

Размеры отделения, м			Число отделений в секции	Расчетный объем отстойника,м3	Пропускная способность, м3/ч
ширина	длина	рабочая глубина
6 6 9 9 9	24 24 30 30 30	3,15 3,15 3,1 3,1 3,1	4 6 4 6 8	1740 2610 3200 4800 6400	1160 1740 2130 3200 4260

Для интенсификации механической очистки могут быть использованы тонкослойные отстойники. Отстойники любой конструкции могут быть заполнены полностью или частично тонкослойными модулями.

Таблица 11. Основные параметры первичных вертикальных отстойников

Железобетон	Диаметр, м	Высота, м			Пропускная способность, м3/ч
		проточной части	осадочной части	общая
Монолитный Сборный	4 6 6 9	4,1 4,1 4,2 4,2	1,8 2,8 3,3 5,1	5,9 6,9 7,5 9,3	31 69,5 69,5 156,5

Таблица 12. Основные параметры первичных радиальных отстойников

Диаметр, м	Глубина, м	Объем, м3			Пропускная способность м3/ч	N типового проекта
		проточной части	осадочной части	общий
18	3,4	788	120	908	525	902-2-28
24	3,4	1400	210	1610	930	902-2-84
30	3,4	2190	340	2530	1460	902-2-85
40	4,0	4580	710	5290	3054	902-2-86
50	5,0	9020	1380	10400	5990

Примечание. Время отстаивания 1,5 ч.

Площадь поперечного сечения тонкослойного модуля, м², определя­ется

w = Q/v, (16)

где v - скорость потока, м/ч.

При ламинарном режиме движения воды в наклонных элементах (число Рейнольдса Re менее 500) скорость потока рассчитывается по формуле

v = Recn/w, (17)

где c - смоченный периметр 1 м ширины тонкослойного элемента, м; n - кинематическая вязкость сточной воды, мм²/с; w - площадь попереч­ного сечения 1 м ширины элемента, м².

Обычно скорость принимают 5...10 мм/с. Высота блока из тонкос­лойных элементов, как правило, составляет 1...2 м; ширину В можно определить как В = w/Н.

Продолжительность отстаивания, ч, определяется по формуле

Т = h_яр/(3600u₀), (18)

где h_яр - высота яруса по вертикали, равная 50...150 мм.

Угол наклона яруса принимают 45...60⁰; длину яруса тонкослойного элемента рассчитывают по уравнению

l = k_зTv, (19)

где k_з - коэффициент запаса 1,1...1,5.

Производительность отстойников с тонкослойными блоками при про­тивоточной схеме их работы, м³/ч, определяется по формуле

q_set = 3,6K_setH_blВ_blv_W, (20)

где К_set - коэффициент использования объема, принимаемый по табл. 8; Н_bl - высота тонкослойного блока, м; В_bl - ширина тонкослойного блока, м; v_W - скорость рабочего потока, мм/с.