Учебное пособие 1964
.pdfВыберем типовые песколовки горизонтального типа с прямолинейным движением воды и дадим обоснование принятой конструкции. По техническим характеристикам (см. табл. 22) при суточном притоке сточных вод до 50 тыс. м3/сут и максимальном секундном расходе qmax s= 0,87 м3/с рекомендуется принимать песколовки с параметрами: длина –L= 15 м; ширина одного отделения – B = 2,8 м; глубина проточной части – Hраб= 0,55 м; число рабочих отделений – n= 2; объём рабочей зоны всех рабочих песколовок – 46,2 м3. Значение коэффициента К, учитывающего влияние вертикальной составляющей турбулентной пульсации потока воды, оценивается по формуле
К = U0/U=U0 |
|
= 18,7 |
= 1,675. |
U02 |
−ϖ 2 |
|
18,72 − (0,05 300)2 |
При этих геометрических размерах в песколовке будет задерживаться песок гидравлической крупностью, мм/с:
|
U0( расч) = |
1000 K H раб υ |
= |
1000 1,7 0,55 |
0,28 |
= 17,5 мм/с, |
|||
|
L |
|
|
|
15 |
|
|||
|
|
|
|
0,865 |
|
|
|||
где |
υ = |
qmax s |
= |
|
= 0,28 м/с, |
|
|||
В Нраб n |
2,8 0,55 2 |
|
т.е. U0( расч) <U0(теор) , потому что 17,5 мм/с<18,7 мм/с. Следовательно, в реко-
мендуемой песколовке будет задерживаться песок крупностью dп ≤ 0,2 мм. Снижение скорости течения воды в песколовке приведёт к увеличению
площади живого сечения всех песколовок и их рабочего числа, но при этом уменьшится величина турбулентной пульсации, а следовательно, сократится длина проточной зоны (табл. 50).
Таблица 50
Значения параметров величины К в песколовке длиной Lтип=15 м при различных скоростях движения воды
υ, мм/с |
|
|
|
0,3 |
0,2 |
0,15 |
0,1 |
ϖ, мм/с |
|
|
|
15 |
10 |
7,5 |
5,0 |
Uo, мм/с (dп=0,2 мм и Тw=15°C [7, табл. 4.28]) |
|
|
18,7 |
|
|||
К |
|
|
|
1,67 |
1,2 |
1,09 |
1,04 |
(для Uo=16,27, мм/с; dп=0,2 мм и Тw=10°C) |
(2,58) |
|
|
|
|||
Пропускнаяспособностьодногоотделения, м3/с |
0,462 |
0,308 |
0,231 |
0,154 |
|||
Количество рабочих отделений: |
|
|
|
|
|||
при qmax s =0,865 м3/с |
2 |
3 |
4 |
6 |
|||
при qmid s = 0,531 м3/с |
1,15 (2) |
1,72 (2) |
2,3 (3) |
3,45 (4) |
|||
Требуемая длина проточной зоны песколовки, |
14,74 |
|
|
|
|||
м, L =K |
1000 |
Hраб |
υ |
7,06 |
4,8 |
3,06 |
|
|
|
(26,19) |
|
|
|
||
U0 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
Общий объём проточной зоны всех песколо- |
|
|
|
|
|||
вок, м3: при qmax s |
|
40,35 |
32,62 |
29,57 |
28,3 |
||
|
qmid s |
|
40,35 |
21,75 |
22,18 |
18,87 |
81
Из приведенных расчётных данных следует, что в зимнее время для улавливания песка dп= 0,2 мм из сточной воды с температурой Тw=10°C и скоростью движения, равной 0,3 м/с, потребуется песколовка длиной 26,2 м вместо 15 м, а в песколовке длиной 15 м будет улавливаться песок гидравлической крупностью
U0 = 2,97 1 000 0,55 0,3 = 32,67 мм/с, 15
которая соответствует крупности песка dп=0,3÷0,4 мм. В холодное время года из-за выноса крупного песка из песколовок произойдёт повышение зольности осадка в первичных отстойниках и снижение качества сбраживаемого осадка в метантенках.
Согласно данным [7, рис.1.2] в песколовках длиной 15 м при скорости течения воды 0,3 м/с будет улавливаться песок (0,95+1,5+4,5=6,95 %). Это составит: по весу – 4,51 г/(чел. сут); по объёму – 0,0074 л/(чел. сут), вместо нормируемых СНиП [1] – 0,02 л/(чел. сут). При таком качестве улавливания песка снижение концентрации загрязнений составит:
а) по взвешенным веществам
∆ Кп = |
а Nпр |
= |
4,51 |
238 141 |
= 23,4 г/м3. |
|
Qсут |
|
|
|
|||
45 |
885,93 |
|
||||
|
|
|
|
б) по величине БПКполн
∆ Lп=∆Кп (1− Зп )= 23,4 (1-0,55)=10,53 г/м3.
Низкие показатели работы песколовок при высоких скоростях движения сточной воды – 0,3 м/с в холодное время суток требуют более рационального подхода к выбору технологических параметров песколовок. К числу таких технологических условий относятся значения скоростей течения воды в песколовке до 0,1 м/с для улавливания песка мелких фракций до 0,1 мм гидравлической крупностью, равной U0=5,13 мм/с, при температуре воды Тw=10°C.
Значения коэффициентов К, учитывающих влияние вертикальной составляющей турбулентной пульсации потока для разных расчётных скоростей движения воды и разных диаметров песка, приведены, в табл. 51.
Таблица 51
Значения величин К при температуре воды Тw=10°C
Скорость движения воды в песколовке, υп, м/с |
0,3 |
0,2 |
0.15 |
0,1 |
dп= 0,2 мм; U0 = 16,27 мм/с |
2,58 |
1,2 |
1,09 |
1,04 |
dп= 0,15 мм; U0 = 11,49 мм/с |
- |
2,03 |
1,32 |
1,11 |
dп= 0,1 мм; U0 = 5,13 мм/с |
- |
- |
- |
4,47 |
Величина турбулентной пульсации потока, мм/с, |
15,0 |
10,0 |
7,5 |
5,0 |
ϖ = 0,05 υп |
|
|
|
|
Примечание: В песколовках может оседать песок, величина гидравлической крупности которого будет превышать величину турбулентной пульсации потока, т.е. U0 > ϖ.
Значения технологических параметров горизонтальных песколовок с прямолинейным движением воды представим после расчётов в табл. 52 и 53.
82
83
Таблица 52
Технологические параметры горизонтальных песколовок с прямолинейным движением
для dп=0,2 мм и гидравлической крупности U0= 16,27 мм/с при Тw= 10°C и зольности осадка З=80 %
Скорость движения воды |
|
0,3 |
|
|
0,2 |
|
|
0,15 |
|
|
|
0,1 |
|
|||||||
в песколовке, υп, м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ширина одного отделения, |
1,25 |
2,8 |
3,0 |
4,5 |
1,25 |
2,8 |
3,0 |
4,5 |
1,25 |
2,8 |
|
3,0 |
4,5 |
1,25 |
2,8 |
3,0 |
4,5 |
|||
Вп, м |
|
|
|
|
||||||||||||||||
Глубина воды в песколовке, |
0,55 |
0,55 |
0,56 |
0,65 |
0,55 |
0,55 |
0,56 |
0,65 |
0,55 |
0,55 |
|
0,56 |
0,65 |
0,55 |
0,55 |
0,56 |
0,65 |
|||
Нраб, м |
|
|
|
|||||||||||||||||
Площадь живого сечения по- |
0,69 |
1,54 |
1,68 |
2,93 |
0,69 |
1,54 |
1,68 |
2,93 |
0,69 |
1,54 |
|
1,68 |
2,93 |
0,69 |
1,54 |
1,68 |
2,93 |
|||
токаводывпесколовке, ω, м2 |
|
|||||||||||||||||||
Расчётная длина песколовки, |
30,12 |
30,12 |
30,7 |
|
8,11 |
8,11 |
8,26 |
9,6 |
5,53 |
5,53 |
|
5,63 |
6,53 |
3,52 |
3,52 |
3,58 |
4,18 |
|||
Lп, м |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Пропускная способность од- |
0,207 |
0,462 |
0,504 |
|
0,1380,308 |
0,336 |
0,586 |
0,104 |
0,231 |
0,252 |
0,44 |
0,069 |
0,154 |
0,168 |
0,293 |
|||||
ного |
отделения |
песколовки, |
|
|||||||||||||||||
м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число |
рабочих |
отделений, |
4 |
2 |
2 |
1 |
7 |
3 |
3 |
2 |
9 |
4 |
|
4 |
2 |
13 |
6 |
6 |
3 |
|
шт.: при qmax s = 0,865 м3/с |
|
|||||||||||||||||||
|
qmid s = 0,531 м3/с |
3 |
1 |
1 |
1 |
4 |
2 |
2 |
1 |
5 |
3 |
|
2 |
2 |
8 |
4 |
4 |
2 |
||
Общий объём всех песколовок, |
83,13 |
92,77 |
103,15 |
|
39,2 |
37,5 |
41,6 |
56,3 |
34,34 |
34,06 |
37,83 |
38,3 |
31,6 |
32,52 |
36,09 |
36,74 |
||||
м3: приqmax s = 0,865 м3/с |
|
|||||||||||||||||||
|
qmid s = |
0,531 м3/с |
62,35 |
46,4 |
51,6 |
|
22,4 |
25,0 |
27,7 |
28,15 |
19,08 |
25,55 |
18,92 |
38,3 |
19,45 |
21,7 |
24,06 |
24,5 |
||
Количество |
улавливаемого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
песка в расчёте на одного че- |
|
|
|
|
|
|
|
6,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ловека в сутки, %: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
4,51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
г/(чел. сут) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
л/(чел. сут) |
|
|
|
|
|
|
|
0,0075 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Снижение концентрации за- |
|
|
|
|
|
|
|
23,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
грязнений, г/м3: ∆Кп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
∆Lп |
|
|
|
|
|
|
|
10,53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
83
84
Таблица 53 Технологические параметры горизонтальных песколовок с прямолинейным движением для dп=0,15 мм
и гидравлической крупности U0= 11,49 мм/с при температуре Тw= 10°C и зольности осадка З=70 %
Скорость движения воды в песколовке, |
|
0,2 |
|
|
0.15 |
|
|
0,1 |
|
|||||
υп, м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ширина одного отделения, Вп, м |
|
1,25 |
2,8 |
3,0 |
4,5 |
1,25 |
2,8 |
3,0 |
4,5 |
1,25 |
2,8 |
3,0 |
4,5 |
|
Глубина воды в песколовке, Нраб, м |
|
0,55 |
0,55 |
0,56 |
0,65 |
0,55 |
0,55 |
0,56 |
0,65 |
0,55 |
0,55 |
0,56 |
0,65 |
|
Площадьживогосеченияпотокаводы |
0,69 |
1,54 |
1,68 |
2,93 |
0,69 |
1,54 |
1,68 |
2,93 |
0,69 |
1,54 |
1,68 |
2,93 |
||
впесколовке, ω, м2 |
|
|||||||||||||
Расчётная длина песколовки, Lп, м |
|
19,43 |
19,43 |
19,79 |
22,97 |
9,48 |
9,48 |
9,65 |
11,2 |
5,31 |
5,31 |
5,41 |
6,28 |
|
Пропускная способность одного отде- |
0,138 |
0,308 |
0,336 |
0,586 |
0,104 |
0,231 |
0,252 |
0,44 |
0,069 |
0,154 |
0,168 |
0,293 |
||
ления песколовки, м3/с |
|
|||||||||||||
Число |
рабочих отделений, |
шт.: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
при qmax s= 0,865 м3/с |
|
7 |
3 |
3 |
2 |
9 |
4 |
4 |
2 |
13 |
6 |
6 |
||
qmid s= 0,531 м3/с |
|
4 |
2 |
2 |
1 |
5 |
3 |
2 |
2 |
8 |
4 |
4 |
2 |
|
Общийобъёмвсехпесколовок, м3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при qmax s= 0,865 м3/с |
|
93,85 |
89,77 |
99,74 |
134,6 |
58,87 |
58,4 |
64,85 |
|
47,63 |
49,06 |
54,53 |
55,2 |
|
qmid s= 0,531 м3/с |
|
53,63 |
59,85 |
66,5 |
67,3 |
32,7 |
43,8 |
32,43 |
|
29,31 |
32,7 |
36,35 |
36,8 |
|
Количество улавливаемого песка в рас- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
чёте на одного человека в сутки, %: |
|
|
|
|
|
|
28,6 |
|
|
|
|
|
||
|
г/(чел. сут) |
|
|
|
|
|
|
18,59 |
|
|
|
|
|
|
|
л/(чел. сут) |
|
|
|
|
|
|
0,031 |
|
|
|
|
|
|
Снижение концентрации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
загрязнений, г/м3: ∆Кп |
|
|
|
|
|
|
96,48 |
|
|
|
|
|
||
|
∆Lп |
|
|
|
|
|
|
38,59 |
|
|
|
|
|
84
Сравнение данных табл. 52 и 53 показывает, что в горизонтальных песколовках с прямолинейным движением воды улавливание песка dп = 0,15 мм (гидравлической крупностью U0 = 11,49 мм/с) позволяет задержать песка более чем в 4 раза по сравнению с улавливанием песка крупностью dп = 0,2 мм. Для уменьшения длины песколовок и снижения суммарного объёма рабочей зоны наиболее целесообразно скорость течения воды в песколовке выбирать не более 0,15 м/с. Тогда влияние вертикальной составляющей турбулентной пульсации потока будет минимальным, и частицы смогут достигать дна за более короткое время и на более коротком расстоянии.
Для нашего примера целесообразно выбрать усовершенствованные горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды [7, табл. 4.38] со следующими техническими характеристиками:
•ширина одного отделения – 2,8÷3, м;
•рабочая глубина песколовки – 0,55÷0,56 м;
•скорость движения воды – 0,15 м/с;
•число рабочих отделений:
-при отсутствии усреднителя и максимальном притоке воды – 4 раб.+2 рез.;
-при наличии усреднителя и среднего притока воды – nраб= 2 шт. и nрез = 1шт.;
-тип песколовок – бункерный. Без специальных устройств для сбора осадка в песковые бункеры. Удаление осадка из бункеров следует выполнять
шнековыми насосами.
При наличии усреднителей можно включить в проект и новый тип горизонтальных песколовок с круговым движением воды (кольцевого типа) с распределительным впускным устройством, тонкослойными (ярусными) отстойниками и отводящим устройством как через водослив с тонкой стенкой, так и приёмную воронку в центральной части песколовки (патент РФ 2174858) [7,
рис. 4.28].
Расчёт горизонтальных песколовок с круговым движением воды
а) типовые конструкции
При пропуске максимального секундного расхода qmax s = 0,865 м3/с для улавливания песка крупностью dп = 0,2 мм принимаем 7-й тип песколовки [7, табл. 4.39] со следующими техническими характеристиками:
пропускная способность одной песколовки – q1 = 0,203 м3/с;
средняя скорость протекания воды в кольцевом лотке – υ = 0,22 м/с;
наружный диаметр песколовки – Дн = 6,0 м;
ширина кольцевого лотка – Вк. л = 1,5 м;
глубина проточной прямоугольной части – h1 = 0,25 м;
глубина треугольной части – h2 = 0,8 м;
количество рабочих песколовок nраб. п = 4,26 (принимаем nраб.п = 5 шт. и ре-
зервных nрез. п = 2 шт.).
При пропуске усреднённого расхода в количестве qmid s = 0,531 м3/с потребуется песколовок: nраб. п = 3 шт. и nрез. п = 1 шт.
85
Для улавливания в песколовках тех же типов песка крупностью dп= 0,15 мм из воды с температурой Тw=10°C и гидравлической крупностью песка U0 = 11,49 мм/с
потребуется типовых песколовок [7, табл. 4.40] для пропуска
qmax s = 0,865 м3/с - nраб. п= 7 шт. и nрез. п= 2 шт.; qmid s = 0,531 м3/с nраб. п = 5 шт. и nрез. п= 2 шт.
б) песколовки, снабжённые воронками в центральной части
Для 7-го типа песколовки [7, табл. 4.41] с отводом до 30 % воды через приёмную воронку, пропускная способность песколовки составит q1= 0,293 м3/с, в том числе через воронку – q1в= 0,098 м3/с;
а) при этих технологических условиях количество песколовок для улавливания песка крупностью dп= 0,2 мм с U0= 16,27 мм/с при Тw= 10 °C потребуется:
-при пропуске максимального расхода qmax s= 0,865 м3/с - nраб.п= 3 шт. и nрез.п= 1 шт;
-при пропуске усреднённого расхода qmid s= 0,531 м3/с nраб.п= 2 шт. и nрез.п= 1 шт; б) при пропускной способности q1= 0,245 м3/с (см. [7, табл. 4.42]) потребу-
ется для улавливания песка крупностью dп = 0,15 мм из воды с температурой
Тw= 10 °C и U0 = 11,49 мм/с для пропуска:
qmax s = 0,865 м3/с - nраб.п = 4 шт. и nрез.п = 2 шт.; qmid s = 0,531 м3/с nраб.п = 2 шт. и nрез.п = 1 шт.
За счёт улавливания в песколовках песка крупностью dп = 0,2 мм и U0 = 16,27 мм/с снижение концентрации загрязнений будет таким же, как при применении песколовок с прямолинейным движением воды:
а) по взвешенным веществам (см. табл. 52) ∆Кп = 23,4 г/м3;
б) по БПКполн ∆Lп = 10,53 г/м3,
а при улавливании песка крупностью dп = 0,15 мм с U0 = 11,49 мм/с снижение концентрации загрязнений составит:
а) по взвешенным веществам (см. табл. 53) ∆Кп = 96,48 г/м3;
б) по БПКполн ∆Lп = 38,59 г/м3.
в) усовершенствованные песколовки, снабжённые воронками
вцентральной её части и оборудованные дополнительно рядом тонкослойных модулей, расположенных друг за другом
вкольцевом лотке с переменными расстояниями между полками
Дальнейшее усовершенствование горизонтальных песколовок с круговым движением воды позволит без увеличения числа песколовок уловить песок, включая фракции dп = 0,1 мм. При этом снижения скорости движения воды в кольцевом лотке менее 0,15 м/с не потребуется. В то же время процент улавливания песка (включая dп = 0,1 мм) возрастёт после решёток с прозорами 5 мм и составит до 40 % от общего количества загрязнений, которые вносит один человек за 1 сутки в сточную воду (по сухому веществу). В песколовках будет оседать около 26 г/(чел. сут). Это из формул (4.74) и (4.75) составит по объёму
∆Wп = 26 |
|
100 |
= 26 |
|
100 |
= 0,043 |
л/(чел. сут). |
|
(100 |
− Вп ) γп |
(100 −60) 1500 |
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
86 |
|
|
При этом зольность песка снизиться до 60÷65 %. Снижение концентрации загрязнений в сточной воде при улавливании в песколовках песка до 0,1 мм включительно составит:
|
|
|
|
|
Кп = |
|
26 Nпр |
|
26 238 141 |
|
3 |
|||
а) по взвешенным веществам ∆ |
|
|
|
= |
|
|
=134,94 |
; г/м ; |
||||||
|
Qсут |
|
45 885,93 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
б) по БПКполн |
|
L |
= |
|
К |
100 −Зп |
=134,94 (1-65/100)=47,23 г/м3. |
|||||||
|
∆ |
п |
|
∆ |
|
п |
100 |
|
|
|
|
|
|
Сравнительный анализ расчётного числа рабочих и резервных песколовок показал, что наличие усреднителя расходов сточных вод и концентраций загрязнений в них является целесообразным технологическим приёмом, т.к. ведёт к снижению числа рабочих песколовок, их суммарных объёмов, а следовательно, и стоимости строительства и эксплуатации.
Поэтому для экономической оценки окончательного выбора варианта типа и числа песколовок для рассматриваемого примера сопоставим параметры в табл. 54.
Таблица 54
Расчётные параметры альтернативных вариантов
|
усовершенствованных песколовок горизонтального типа |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
Условия притока сточных вод |
||||
|
|
при улавливании песка |
||||
|
технологических |
|
||||
п |
крупностью dп= 0,15 мм и U0= 11,49 мм/с |
|||||
и технических |
||||||
/ |
|
qmax s = 0,865 м /с |
qmid s = 0,531 м /с |
|||
п |
параметров |
|||||
№ |
|
|
|
|
||
υ=0,2 м/с |
υ=0,15 м/с |
υ=0,2 м/с |
υ=0,15 м/с |
|||
|
||||||
|
|
|||||
I |
Горизонтальные песколовки |
с прямолинейным |
движением воды |
|||
1 |
Длина проточной зоны, Lп, м |
6,0 |
10,0 |
6,0 |
10,0 |
|
2 |
Ширина одного отделения, Вп, м |
2,8 |
2,8 |
2,8 |
2,8 |
|
3 |
Глубина проточной зоны, Нраб, м |
0,55 |
0,55 |
0,55 |
0,55 |
|
4 |
Число отделений: nраб.п |
– |
4 |
– |
3 |
|
|
nрез.п |
– |
2 |
– |
1 |
|
|
Снижение концентрации |
|
|
|
|
|
5 |
загрязнений, г/м3: |
– |
96,48 |
– |
96,48 |
|
по взвешенным веществам,∆Кп |
||||||
|
по БПКполн, ∆Lп, г/м3 |
– |
38,59 |
– |
38,59 |
|
II |
Горизонтальные песколовки с |
круговым |
движением |
воды [7, |
рис. 4.28] |
|
1 |
Наружный диаметр, Дн, м |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
2 |
Ширина кольцевого лотка, Вк.л, м |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
|
3 |
Глубина прямоугольной проточ- |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
|
ной части, h1, м |
||||||
4 |
Глубина треугольной части, h2, м |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
|
5 |
Скорость движения воды, м/с: |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
|
– в начале лотка; |
||||||
|
– в конце лотка |
0,21 |
0,21 |
0,21 |
0,21 |
|
|
|
87 |
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 54 |
||
п/ |
Наименование |
Условия притока сточных вод |
||||
|
при улавливании песка |
|||||
п |
технологических |
|
||||
Номер |
крупностью dп = 0,15 мм и U0 = 11,49 мм/с |
|||||
и технических |
||||||
qmax s = 0,865 м3/с |
qmid s = 0,531 м3/с |
|||||
|
параметров |
|
|
|
|
|
|
υ=0,2 м/с |
υ=0,15 м/с |
υ=0,2 м/с |
υ=0,15 м/с |
||
|
|
|||||
6 |
Число песколовок: nраб.п |
4 |
– |
2 |
– |
|
|
nрез.п |
2 |
– |
1 |
– |
|
|
Снижение концентрации |
|
|
|
|
|
7 |
загрязнений, г/м3: |
96,48 |
– |
96,48 |
– |
|
по взвешенным веществам, ∆Кп |
||||||
|
по БПКполн,∆Lп |
38,59 |
– |
38,59 |
– |
|
8* |
Снижение загрязнений, г/м3: |
134,94 |
– |
134,94 |
– |
|
по взвешенным веществам, ∆Кп |
||||||
|
по БПКполн, ∆Lп |
47,23 |
– |
47,23 |
– |
Примечание: * при оборудовании песколовок тонкослойными модулями и улавливании песка крупностью dп = 0,1 мм и U0 = 5,13 мм/с
После сравнения данных табл. 54 можно сделать окончательный выбор типа песколовок с учётом их общего числа и стоимости.
Однако следует обратить внимание на то, что в горизонтальных песколовках с прямолинейным движением воды без оборудования тонкослойными модулями невозможно на альтернативной основе улавливать песок крупностью 0,1 мм. Снижение же скорости поступательного движения воды в традиционных песколовках до 0,1 м/с приведёт к увеличению их числа на 30 % и более, что экономически не целесообразно.
Поэтому для рассматриваемой станции очистки в качестве окончательного варианта наилучшим следует признать вариант с использованием в технологической схеме усреднителя с буферной вместимостью воды, решёток нового типа (А.св. СССР 992674) с прозорами 5 мм и пластинами, повернутыми под углом к оси потока в плане; песколовок горизонтальных с круговым движением воды усовершенствованного типа (патент РФ 2174858) с условием улавливания песка крупностью 0,1 мм и максимальным снижением в них концентрации загрязнений как по взвешенным веществам, так и по БПКполн.
6.11.Выбор и расчёт первичных отстойников
Вкачестве исходных данных примем следующие технологические пара-
метры: Qmax= 3 113,86 м3/ч; Qmid = 1 911,91 м3/ч.
По существующей методике расчёта, приведённой в СНиП [1], концентра-
ция взвешенных веществ принимается по среднему за сутки показателю, т.е. без учёта снижения концентрации загрязнений по взвешенным веществам на решётках и песколовках. Принцип снижения концентрации взвеси только в отстойниках, положенный в основу гидравлического расчёта первичных отстойников с учетом получения в них требуемого эффекта, является недостаточно объективным, потому что весь эффект от сооружений механической очистки
88
перекладывается только на первичные отстойники. Фактически загрязнения, удаляемые с решёток и песколовок, утилизируются отдельно и в первичные отстойники не попадают. Следовательно, концентрацию взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в первичные отстойники, целесообразно учитывать при условии снижения концентрации загрязнений в каждом типе сооружений, а также изменении эффекта оседающих веществ после решёток и песколовок. Поэтому концентрацию и эффект улавливания взвешенных (оседающих) веществ в состоянии покоя в лабораторных условиях необходимо принимать с учётом используемого варианта технологической схемы и полноты снижения концентрации взвешенных веществ на решётках и песколовках.
Вариант I (без усреднения расходов и концентрации загрязнений). Расчёт первичных отстойников ведём на пропуск максимального притока сточных вод в типовых сооружениях (решётки с прозорами 5 мм и улавливанием в песколовках песка крупностью до dп=0,2 мм включительно). Тогда концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей в первичные отстойники, составит:
К0(I) = Ксм - ∆Кр - ∆Кп(0,2) = 337,34 – 21,51 – 23,4 = 292,43 г/м3.
Величина требуемого эффекта осветления сточных вод в первичных отстойниках Этр, %, определяется по формуле (4.89):
Этр= (К0(I ) − Квых )100 К0(I ) = (292,43 −100) 100 292,43 = 65,8 %.
Расчёт первичных радиальных отстойников по методу, изложенному в СНиП [1]
(для отстойников типовой конструкции)
Вычислим величину гидравлической крупности для глубины проточной зоны отстойников Нset= 3,1 м по формуле (4.183) [7] с учётом температуры сточных вод для наиболее холодного времени года (Тw.з= 13°С):
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 000 Kset Hset |
|
|
|
µlab |
|
1 000 0,45 3,1 |
|
|
0,0108 |
|
|||||||||
U |
= |
|
−ν |
|
|
= |
|
−0,05 |
|
=0,151 мм/с, |
||||||||||||
|
|
K |
|
H |
|
n2 |
tb |
µpr |
|
|
0,45 3,1 0,25 |
|
||||||||||
0(Tw) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0125 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
set |
|
set |
|
|
|
|
|
4 800 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
tset |
|
h1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Кset = 0,45; Hset = 3,1 м; Этр = 65,8 % и K0 = 292,43 мг/л [7,табл. 4.46];
tset = 4 800 c; h1 = 0,5 м; n2 = 0,25; νtb = 0,05 мм/с [7, табл. 4.47]; Tw = 18°C;
K0 = 292,43 мг/л; µlab = 0,0108 см2/с; Tw= 13°C; K0 = 292,43 мг/л; µpr= 0,0125 см2/с.
Принимаем радиальный отстойник диаметром Дset= 24 м с центральным впуском воды по трубопроводу dтр = 0,7 м. Производительность одного отстойника с принятыми геометрическими параметрами для достижения требуемого эффекта вычислим по формуле СНиП [1]:
qse t = 2,8 Кset (Д2set −d 2тр )U0(Tw ) = 2,8 0,45 (242 −0,72 ) 0,151 =109,5 м3/ч.
Необходимое количество рабочих первичных отстойников диаметром Дset= 24 м должнобыть
89
nпер.отс = Qmax = 3 113,86 = 28,44 шт., т.е. необходимо принять 29 рабочих от- qset 109,5
стойников.
Низкая надёжность методики расчёта, предложенная СНиП [1], даёт завышенные результаты по количеству отстойников, поэтому воспользуемся методом В.Д. Журавлева.
Метод расчёта первичных отстойников с использованием коэффициентов объёма отстойной зоны и полезного действия
(метод В.Д. Журавлева)
Коэффициент использования объёма отстойной зоны определим по фор-
муле (4.207) [7]:
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Rset |
|
|
|
Rset |
|
|
|
|
Rset |
|
|||||
Ко.и =1 −0,000825 |
|
|
|
+ 0,02335 |
|
|
|
−0,1755 |
|
|
= |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
Hset |
|
|
|
Hset |
|
|
|
|
Hset |
|
||||||
|
12 3 |
12 2 |
|
|
12 |
= 0,62. |
|
||||||||||||
= 1 – 0,000825 |
|
|
|
+ 0,02335 |
|
|
− 0,1755 |
|
|
|
|||||||||
3,1 |
3,1 |
3,1 |
|
Численные значения коэффициентов полезного действия определим по формуле (4.110) для различной продолжительности осветления сточных вод с температурой Tw= 13 °C в рабочем отстойнике. Результаты расчётов сведём в табл. 55, в ней удобно выполнять расчёты в среде Excel.
Таблица 55 Расчётные параметры радиальных первичных отстойников
µlab= 0,0108 см2/с; µpr= 0,0125 см2/с; Kо.и= 0,62
Параметрырасчёта |
Продолжительностьосветлениясточныхвод, tрасч., мин |
||||||||
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
||||
|
|
|
|||||||
z=0,3 |
µpr 60 |
|
1,120 |
0,560 |
0,373 |
0,280 |
0,224 |
0,187 |
|
µlab t расч Ко.и |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
КПД= е-z |
0,326 |
0,571 |
0,688 |
0,756 |
0,799 |
0,830 |
|||
t = tрасч/tос |
0,250 |
0,500 |
0,750 |
1,000 |
1,250 |
1,500 |
|||
Z = a/tрасч |
0,103 |
0,052 |
0,034 |
0,026 |
0,021 |
0,017 |
|||
Эt = Эос. tZ % |
58,865 |
65,519 |
67,233 |
67,900 |
68,213 |
68,374 |
|||
Эн = Эt КПДt |
19,205 |
37,424 |
46,284 |
51,317 |
54,523 |
56,731 |
|||
Эн’ = Эн 1,15 |
22,086 |
43,037 |
53,227 |
59,014 |
62,701 |
65,240 |
Кинетика осаждения взвешенных веществ при неподвижной сточной жидкости с содержанием в ней взвешенных веществ K0 = 292,43 мг/л и глубине слоя воды равной Hset= 3,1 м, может быть найдена за различное время отстаивания по формуле (4.108):
t |
расч |
a t расч |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|||
Эt = Эос |
|
|
||
|
tос |
|
90