Гидравлический расчет

Взаимное высотное расположение отдельных очистных сооружений станции должно определятся гидравлическим расчетом. Гидравлический расчет производится на основании разработанного генплана станции и заключается в определении размеров подводящих и отводящих лотков и трубопроводов, уклонов и скоростей движения оды в них, а также в вычислении отметок поверхности воды и дна в лотках и сооружениях.

Рис. 11. Схемы движения сточной воды через очистные сооружения

а — с самотечным движением; б — с насосными станциями; / — коллектор; 2 — решетки; 3 — песколовки; 4 — первичные отстойники; 5 — аэротенки; 6 — вторичные отстойники; 7 — выпуск в водоем; 8 — эрлифтная установка для перекачки активного ила; 9 — насосная станция; 10 — биофильтр

Рис. Схемы движения осадка на очистных сооружениях

а —под гидростатическим напором; б — с перекачкой сырого осадка насосной станцией; в — с

двойной перекачкой осадка; / — первичный отстойник; 2 —иловые площадки: 3 — нлоуплотнитель:

4— насосная станция сырого осадка; 5 — теплообменник; 6 — сооружения для обработки осадка'.

7—сооружение для обеззараживания обработанного осадка; 8— насосная станция

При определении отметок высотного расположения сооружений очистной станции особое внимание должно уделяться подсчету потерь напора в коммуникациях станции и в самих очистных сооружениях.

Ориентировочно общую величину потерь напора можно принимать 8м (при аэротенках) и 12м (при биофильтрах).

Так как длина коммуникаций очистных станций сравнительно невелика, то потери напора на местные сопротивления в них обычно значительно превышают потери напора подлине лотков и труб. Из этого следует, что точный учет местных сопротивлений при проектировании высотной схемы очистной станции имеет первостепенное значение.

Суммарные потери напора на расчетных участках следует определять по формуле

h= h_дл+∑ h_м=il+∑ ξ v²/2g

Где h_дл – потери напора по длине, м

h_м – местные потери напора, м

i - гидравлический уклон, определяемый с помощью таблиц для гидравлического расчета канализационных сетей [5, 6]

l - длина расчетного участка, м

v – средняя скорость движения воды, м/с

g – ускорение силы тяжести, м/с²

ξ – коэффициент местных сопротивлений. Значения коэффициентов местных сопротивлений для наиболее часто встречающихся в практике случаев приведены в приложении.

Потери напора в самих очистных сооружениях должны быть либо найдены расчетом, либо при предварительных расчетах могут быть приняты по таблице1 [3, 4].

Таблица 1.

H^*_загр – высота загрузки биофильтра;

Н_л^** - глубина слоя воды в лотке перед измерительным лотком.

Размеры лотков и трубопроводов (дюкеров) на территории очистной станции определяются при гидравлическом расчете по таблицам [5, 6] из условия пропуска согласно требованиям СНиП[1] максимального секундного расхода с коэффициентом 1, 4, то есть q_л=1, 4q_макс.с.. При этом следует иметь ввиду, что при определении расчетных расходов в лотках и трубах необходимо также учитывать циркулирующий активный ил (на станциях с аэротенками) и циркулирующую воду (на станциях с биофильтрами и рециркуляцией).

Распределительные лотки на очистных сооружениях обычно принимаются прямоугольного сечения; отношение глубины потока в них Н к ширине лотка В принимается в пределах 0, 5 – 0, 75, причем гидравлически наивыгоднейшее соотношение этих величин равно 0, 5. размеры лотков не должны быть менее 0, 2Ч0, 2м; различных по ширине лотков на станции желательно иметь не более 3 – 4. Наполнение напорных трубопроводов принимается полным, а минимальный их диаметр 150мм.

Минимальные скорости движения воды в лотках не должны быть менее «самоочищающих», при которых не происходит выпадения транспортируемой взвеси. Оптимальные скорости протока зависят от характера сточной жидкости и согласно [7] принимаются в пределах:

Для сырой сточной воды…………………….0, 9 -1, 0м/с

Для воды, прошедшей песколовку………….0, 75 – 1, 0м/с

Для осветленной воды……………………….0, 6 – 1, 0 м/с

Для очищенной воды………………………...0, 5 – 1, 0м/с.

Во избежание больших потерь напора максимальные значения скоростей желательно принимать не более 1 – 1, 5м/с. Скорости движения воды в дюкерах согласно СНиП должны быть не менее 1, 0м/с, а минимальный диаметр труб дюкера 150мм. При транспортировании очищенной воды скорости в дюкерах могут быть несколько уменьшены.

Сопряжение труб и лотков при гидравлическом расчете высотного положения очистных сооружений следует производить с учетом местных потерь напора либо «по воде», либо «по дну» канала. При этом перепад «по воде» в точках сопряжения не должен быть меньше величины местных потерь напора, имеющихся в начале последующего участка; отметки дна лотков, так же как и отметки поверхности воды, должны понижаться в направлении движения воды и только в отдельных случаях в точках сопряжения они могут оказаться одинаковыми.

Илопроводы на территории очистной станции устраиваются из труб и открытых лотков. Последние применяются для распределения ила на иловых площадках. Расчет илопроводов так же, как и расчет лотков и труб по движению воды, должен производиться с учетом местных сопротивлений. Величина гидравлического уклона в илопроводах должна определяться по табл.9.3 - 86[8], в зависимости от диаметра илопроводов и без учета местных сопротивлений, принимая гидравлический уклон более или равным 0, 01, чтобы обеспечить нормальную их работу.

Гидравлический расчет высотного расположения сооружений на очистных станциях с аэротенками рекомендуется начинать с определения положения аэротенков. Аэротенки, как наиболее грандиозные сооружения, обычно располагают наполовину заглубленными в грунт – этим определяется отметка воды в них. Отметки высотного положения всех остальных сооружений определяются при гидравлическом расчете уже в зависимости от принятой отметки воды в аэротенках.

Гидравлический расчет высотного расположения сооружений на очистных станциях с биофильтрами рекомендуется начинать с определения положения биофильтра. Биофильтры, как правило, располагают водонепроницаемым дном на поверхности земли – это определяет отметку дна биофильтров; отметки высотного положения всех остальных сооружений при гидравлическом расчете определяют уже в зависимости от принятой отметки дна биофильтра. При этом, однако, следует следить за тем, чтобы остальные сооружения были частично заглублены в грунт, а частично находились в подсыпке и опирались на нетронутый грунт.

Указанная выше методика расчета высотного положения очистных сооружений требует от проектировщика определенных навыков в гидравлическом расчете и достаточно большого внимания. Во избежание ошибок студентам, еще не обладающим такими навыками, можно рекомендовать производить гидравлический расчет высотной схемы станции первоначально от какой-то условной отметки в приемной камере очистных сооружений, а затем, исходя из данных выше рекомендаций, устанавливать желательные действительные отметки либо поверхности воды в аэротенках, либо дна биофильтров, после чего находить поправку к условным отметкам для пересчета их в действительные.

После окончания расчета высотной установки очистной станции составляют профили движения воды по наиболее длинному пути от приемной камеры очистных сооружений до выпуска в водоем и профили движения ила от первичных и вторичных отстойников до сооружений для подсушивания осадка; масштабы профилей движения воды и ила по очистным сооружениям и коммуникациям, рекомендуется принимать: горизонтальный – 1: 500; вертикальный1: 100.

Для практического ознакомления студентов с методикой расчета высотной установки очистных канализационных сооружений ниже приводятся примеры такого расчета для станций с биофильтрами и с аэротенками. При этом распределение воды между сооружениями в схеме с биофильтрами принято с помощью последовательно раздваивающихся лотков, а в схеме в аэротенками – с помощью распределительных чаш.

Пример 1. Расчет высотной установки очистных сооружений на станции с биофильтрами.

Расчетная схема станции представлена на рис.2, 3. Максимальный секундный расход поступающих сточных вод равен q _ьакс.с=106л/с. Расчетный расход воды в лотках и трубопроводов на территории очистной станции определен согласно [2] с коэффициентом 1, 4, то есть q_л=1, 4q_макс.с=1, 4*106=148л/с.

Гидравлический расчет высотного положения очистной станции по воде приведен в таблице 2, 2, а по илу – в таблице 2, 3.

Профиль движения сточных вод по очистным сооружениям представлен на рисунке 2.4, а профиль движения ила – на рисунке 2.5.

Пример 2. Расчет высотной установки очистных сооружений на станции с аэротеками.

Расчетная схема станции представлена на рис.2.6. Максимальный секундный расход поступающих сточных вод равен q _ьакс.с=186л/с. Расчетный расход воды в лотках и трубопроводов на территории очистной станции определен согласно [2] с коэффициентом 1, 4, то есть q_л=1, 4q_макс.с=1, 4*186=260л/с. Распределение расхода сточных вод между отстойниками производится с помощью распределительных чаш (рис.2.7), местные потери напора в которых определены ниже.

Гидравлический расчет высотного положения очистной станции по воде приведен в табл.2.4, а по илу – в табл.2.5.

Профиль движения сточных вод по очистным сооружениям представлен на рисунке 2.8, а профиль движения ила – на рисунке 2.9.

Рис.2.3. Схема очистной станции с биофильтрами

I- приемная камера

II- песколовка

III- измерительный лоток

IV- двухъярусный отстойник

V- биофильтр

VI- смеситель

VII- вертикальный вторичный отстойник

VIII- колодец на выпуске

IX- распределительная камера ила

X- иловые площадки

═ ═ ═ - лоток

─ ─ ─ - труба

- - - - илопровод

Рис.2.4 Профиль движения сточных вод по очистным сооружениям

Рис.2, 5 Профиль движения ила по очистным сооружениям (схема с биофильтрами)

Рис.2.6. Схема очистной станции с аэротенками

I – приемная камера

II – песколовка

III – измерительный лоток

IV – первичный вертикальный отстойник

V – аэротенк

VI – вторичный вертикальный отстойник

VII – смеситель

VIII – контактный резервуар

IX – колодец на выпуске

X – распределительная чаша

XI – иловая насосная станция

XII – метантенк

XIV – распределительная камера ила

═ ═ ═ - лоток

─ ─ ─ - труба

- - - - - илопровод

Рис.2.7 Схема распределительной чаши

Рис.2.8. Профиль движения сточных вод по очистным сооружениям (схема с аэротенками)

Рис.2.9. Профиль движения ила по очистным сооружениям (схема с аэротенками)

Таблица 2.2