Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка

Расчет осветлителей следует производить с учетом годовых колебаний качества обрабатываемой воды.

При отсутствии данных технологических исследований скорость восходящего потока в зоне осветления Vосв и коэффициент распределения воды между зоной осветления и зоной отделения осадка Кр.в следует принимать по таблице 7.4[2].

Таблица 7.4

Для зоны осветления и зоны отделения осадка следует принимать наибольшие значения площади, полученные при расчете для двух периодов:

– для периода минимальной мутности при зимнем (минимальном) расходе воды;

– для периода наибольших расходов при соответствующей этому периоду наибольшей мутности.

Площадь зоны осветления Аосв, м², следует определять по формуле

, (29)

Площадь зоны отделения осадка Аотд, м², следует определять по формуле

(30)

Высоту слоя взвешенного осадка следует принимать от 2 до 2, 5 м. Низ осадкоприемных окон или кромку осадкоотводящих труб следует располагать на 1–1, 5 м выше перехода наклонных стенок зоны взвешенного осадка осветлителя в вертикальные.

Угол между наклонными стенками нижней части зоны взвешенного осадка следует принимать от 60° до 70°.

Высоту зоны осветления следует принимать от 2 до 2, 5 м.

Расстояние между сборными лотками или трубами в зоне осветления следует принимать не более 3 м.

Высота стенок осветлителей должна на 0, 3 м превышать расчетный уровень воды в них.

Объем зоны накопления и уплотнения осадка Wос.ч, м3, следует определять по формуле при продолжительности уплотнения не менее 6 ч

Wос.ч = q * (Cв – Mосв) * Tр (31)

δ * Nр

d — средняя по высоте осадочной части осветлителя концентрация твердой фазы в осадке, г/м3, в зависимости от мутности воды и продолжительности интервалов между сбросами осадка принимаемая по данным таблицы 7.3 [2];

Таблица 7.3

Mосв — мутность воды, выходящей из осветлителя, г/м3, принимаемая от 8 до 15 г/м3;

Cв — концентрация взвешенных веществ в воде, поступающих в осветлитель, г/м3, определяемая по формуле

Св = М + Кк Дк + 0, 25Ц + Ви, (32)

где М — количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м3 (принимается равным мутности воды);

Дк — доза коагулянта по безводному продукту, г/м3;

Кк — коэффициент, принимаемый:

0, 5 — для очищенного сернокислого алюминия;

1, 2 — для нефелинового коагулянта;

0, 7 — для хлорного железа;

Ц — цветность исходной воды, град;

Ви — количество нерастворимых веществ в воде, вводимых с известью, г/м3, определяемое по формуле

(33)

Kи — долевое содержание СаО в извести;

Ди — доза извести по СаО, г/м3.

Площадь каждого из двух коридоров осветления, м², определяется по формуле

f_осв = А_осв (34)

2* N

Площадь коридора осадкоуплотнения, м², определяется по формуле

f_отд = А_отд/ N (35)

Ширина коридоров осветления принимается в соответствии с унифицированными размерами балок 3 или 6 м.

Длина осветлителя, м, определяется по формуле:

L_осв = f_осв / B_осв (36)

Длина осветлителя уточняется в соответствии унифицированными размерами балок 3 или 6 м.

Ширина осадкоуплотнителя выше осадкоприемных окон, м, определяется по формуле

В_отд = f_отд / L_осв (37)

Удаление осадка из осадкоуплотнителя необходимо предусматривать периодически дырчатыми трубами. Количество сбрасываемой с осадком воды следует определять с учетом коэффициента разбавления осадка, принимаемого равным 1, 5.

Распределение воды по площади осветления следует принимать дырчатыми трубами, укладываемыми на расстоянии не более 3 м друг от друга.

Скорость движения воды при входе в распределительные трубы должна быть от 0, 5 до 0, 6 м/с, скорость выхода воды из отверстий дырчатых труб — от 1, 5 до 2 м/с. Диаметр отверстий — не менее 25 мм, расстояние между отверстиями — не более 0, 5 м. Отверстия следует располагать вниз под углом 45° к вертикали по обе стороны трубы в шахматном порядке.

Расход воды в коллекторе

q_к = q (38)

2 * N

Отношение площади отверстий к площади поперечного сечения коллектора должно быть в пределах 0, 3-0, 4.

Суммарная площадь отверстий, м², определяется по формуле

f_о = q_к / V_о (39)

Расстояние между отверстиями, м, составит:

е = L_осв / n₀ (40)

Полная высота осветлителя, м, определяется по формуле

Н_осв = Н_верт + Н_пир + Н_защ +Н_к (51)

где Н_верт – высота слоя взвешенного осадка выше перехода наклонных стен осветлителя в вертикальные (от нижней кромки осадкоприемных окон до поверхности воды в осветлителе), 1-1, 5м;

Н_пир – высота пирамидальной части осветлителя

Н_пир = В_отд + а (41)

2 * tg α /2

а – ширина коридора понизу ниже водораспределительных труб, 0, 2-0, 5 м;

α – угол между наклонными стенками нижней части осветлителя (60-70);

Н_защ – высота зоны осветления, принимается равной 1, 5 м.

Высота слоя взвешенного осадка, м, определяется по формуле:

h_вo = Н_пир / 2 + Н_верт (42)

что должно находиться в пределах 2-2, 5 м

Скорость движения воды с осадком следует принимать в осадкоприемных окнах от 10 до 15 мм/с, в осадкоотводящих трубах — от 40 до 60 мм/с (большие значения относятся к водам, содержащим преимущественно минеральную взвесь).

Сбор осветленной воды в зоне осветления следует предусматривать желобами с треугольными водосливами высотой от 40 до 60 мм, при расстоянии между осями водосливов от 100 до 150 мм и угле между кромками водослива 60°. Расчетная скорость движения воды в желобах — от 0, 5 до 0, 6 м/с.

Расход воды в желобе, м3/с, определяется по формуле:

q _ж = q * к (43)

4 * N

Ширина желоба составит: Вж=0, 9 qж^{0, 4} м

Глубина желоба в начале:

h_нач = 7+ 1, 5 * (В_ж/2) (44)

в конце:

h_кон = 7+ 2, 5 * (В_ж/2) (45)

Площадь всех затопленных отверстий в стенках сборных желобов, м², определяется по формуле

F_о = q_ж (47)

μ * √ 2 * g * h

где μ – коэффициент расхода 0, 65;

h – разность уровней воды в осветлителе и желобе - 0, 05м.

Задавшись диаметром одного отверстия 15-25 мм, определяют их число.

Сбор осветленной воды из осадкоуплотнителя следует предусматривать затопленными дырчатыми трубами, верх которых должен быть расположен не менее чем на 0, 3 м ниже уровня воды в осветлителях и не менее чем на 1, 5 м выше верха осадкоприемных окон.

Диаметр труб для отвода осветленной воды следует определять исходя из скорости движения воды не более 0, 5 м/с, скорости входа воды в отверстия труб — не менее 1, 5 м/с, диаметра отверс­тий —
от 15 до 20 мм.

Перепад отметок между низом сборной трубы и уровнем воды в общем сборном канале осветлителя следует принимать не менее 0, 4 м.

Расход воды в одной трубе, м³/ч, определяется по формуле

q_тр = [(1 – Кр.в) – К_р * (С_в – Мосв) ] * q (48)

δ n * N

где К_р – коэффициент разбавления осадка 1, 2-1, 5

n – число водоотводящих труб, 2 шт;

δ – средняя концентрация уплотненного осадка.

Площадь отверстий при скорости движения воды в них не менее 1, 5 м/с должна быть

f_о = q_тр (49)

V_ос * 3600

Для сбора избыточного осадка из зоны осветления в зону осадкоуплотнения служат осадкоприемные окна, площадь которых с каждой стороны осадкоуплотнителя определяется по скорости движения осадка вместе с водой со скоростью 10-15 мм/с(36-54 м/ч) и по расходу, который определяется по формуле

q_ос = (1 – Крв) * q (50)

2 * N

Суммарная площадь окон, м², составит

f_ок = q_ос / V_ос (51)

Общая длина окон, м², определяется по формуле

L_ок = f_ок / h_ок (52)

Задавшись длиной окна, определяется их число

n_ок = L_ок / е_ок (53)

Объем осадкоуплотнителя, м³, определяется по формуле

W = L_осв * [В_отд * Н_верт + (Н_пир * В_отд) / 2] (54)

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель за 1 час, м³,

q_ос = С_ф * q (55)

Время пребывания осадка в осадкоуплотнителе, ч, определяется по формуле:

Т = W * V_ср (56)

q_ос

где Vср – средняя концентрация осадка по сухому веществу 19 кг/м3.

Параметры труб для удаления осадка из осадкоуплотнителя следует определять из условия отведения накопившегося осадка не более чем за 15–20 мин. Диаметр труб для удаления осадка должен быть не менее 150 мм. Расстояние между стенками соседних труб или каналов следует принимать не более 3 м.

Среднюю скорость движения осадка в отверстиях дырчатых труб следует принимать не более 3 м/с, скорость в конце дырчатой трубы — не менее 1 м/с, диаметр отверстий — не менее 20 мм, расстояние между отверстиями — не более 0, 5 м.

Скорость движения воды в отверстии не менее 3 м/с. Через каждую водосборную трубу протекает расход:

q¹_ос = W (57)

2 * t

Площадь отверстий, м², составит:

f_о = q_ос / V_ос (58)